[发明专利]狙击弹道的声学测量方法

摘要

本发明涉及狙击弹道的声学测量方法，包括以下步骤：1)随机布设并固定三个正四面体4元阵构成传声器阵列，且三个正四面体4元阵不在同一直线上；2)用全站仪测量和标定出三个正四面体4元阵中各传感器的空间坐标；3)分别确定三个传声器基阵各自激波声源点的方向线l1、l2和l3的方程，并规定从激波声源点指向相应传声器基阵的方向为l1、l2和l3的正向；4)建立弹道线L的几何模型和搜索准则：5)剔除其中一条不合理的弹道线，确定唯一弹道线L；本发明解决了现有声探测方法误差大的技术问题，本发明可快速精确计算出狙击弹道的轨迹和方向，为重点区域的安全保卫工作提供了一种廉价、实用的技术方法，对于反恐、维和具有重要的现实意义。

主权项

1.一种狙击弹道的声学测量方法，其特征在于：包括以下步骤：1】随机布设并固定三个正四面体4元阵构成传声器阵列，且三个正四面体4元阵不在同一直线上；2】用全站仪测量和标定出三个正四面体4元阵中各传感器的空间坐标；3】分别确定三个传声器基阵各自激波声源点的方向线l₁、l₂和l₃的方程，并规定从激波声源点指向相应传声器基阵的方向为l₁、l₂和l₃的正向；4】建立弹道线L的几何模型和搜索准则：4.1】预先设定弹道线L与方向线l₃的距离的阈值d_max，预先设定弹道线L与方向线l₃夹角的余角β与弹道激波圆锥面半角α之差的绝对值的阈值|β-α|_max；4.2】在方向线l₁上任取一点M₁(x₁，y₁，z₁)，同时令它也在弹道线L上，即M₁为l₁和L的交点；在方向线l₂上任取一点M₂(x₂，y₂，z₂)，同时令它也在弹道线L上，即M₂为l₂和L的交点；则过M₁的弹道线L与l₁的夹角为(90°-α)或(90°+α)，L与l₂的夹角(90°-α)或(90°+α)，其中，α为弹道激波的圆锥面半角；4.3】建立弹道线L的方程为：x-x1x2-x1=y-y1y2-y1=z-z1z2-z1]]>4.4】解如下方程即可得到一组可能的弹道线：|p1·(x2-x1)+q1·(y2-y1)+r1·(z2-z1)|p12+q12+r12=|p2·(x2-x1)+q2·(y2-y1)+r2·(z2-z1)|p22+q22+r22]]>4.5】将约束条件M₁(x₁，y₁，z₁)和M₂(x₂，y₂，z₂)分别位于l₁和l₂上代入步骤4.4】的方程中，化简得到：|(p1+q1·q2p2+r1·r2p2)·x2-(p1+q12p1+r12p1)·x1+q12p1·xo1+r12p1·xo1-q1·yo1-r1·zo1-q1·q2p2·xo2-r1·r2p2·xo2+q1·yo2+r1·zo2|p12+q12+r12]]>=|(p2+q22p2+r22p2)·x2-(p2+q1·q2p1+r1·r2p1)·x1+q1·q2p1·xo1+r1·r2p1·xo1-q2·yo1-r2·zo1-q22p2·xo2-r22p2·xo2+q2·yo2+r2·zo2|p22+q22+r22]]>4.6】设初始激波锥角设为α_start，沿l₁方向用牛顿迭代法搜索，直到找到使α＝α_start的M₁(x₁，y₁，z₁)，以此点为起点开始朝着α增大的方向搜索弹道线解出M₂(x₂，y₂，z₂)或M₂′(x₂，y₂，z₂)；4.7】计算L与l₃的夹角90°-β：4.8】计算各个α所对应的L与l₃的距离d，并保留d的计算结果：d=xo3-x1yo3-y1zo3-z1x2-x1y2-y1z2-z1p3q3r3x2-x1y2-y1p3q32+y2-y1z2-z1q3r32+z2-z1x2-x1r3p32;]]>查找满足d小于阈值d_max的集合D，在D中如果存在|β-α|≤|β-α|_max的子集D₁，则把D₁中d为最小值的情况作为一个解，如果在D中不存在|β-α|≤|β-α|_max的子集D₁，则重新选择M₁，重复步骤4.2】至4.8】，直到搜索到两条可能的弹道线L；5】剔除其中一条不合理的弹道线，确定唯一弹道线L；其中，剔除不合理的弹道线的规则如下：(1)L与l₁、l₂和l₃之中任何一个交点位于地平面之下；(2)L与l₁、l₂和l₃之中任何一条的夹角＞90°。