声测定位技术的现状研究

    1 引言

    声测定位技术是通过声学传感装置接收声波, 再利用电子装置将声信号进行转化处理, 以此实现对声源位置进行探测、识别并对目标进行定位及跟踪的一门技术。

    声测技术产生于第一次世界大战, 当时人们根据火炮发出的声音测定火炮的位置。经过两次世界大战,声测定位技术空前发展。在第二次世界大战和朝鲜战争中, 75%的战场火炮侦察任务是依靠声测手段完成的。后来由于雷达、红外、激光技术的兴起, 声测技术一度被忽略, 但由于不同技术有各自不同的特点, 随着现代科技的发展, 声测定位技术以其隐蔽性、全天候、低成本、不易被发现等独特优点, 重新受到人们的重视[1-2]。

    现有的声源定位技术有 3 类基本方法: (1) 基于最大输出功率的可控波束形成技术; (2) 基于高分辨率谱估计技术; (3)基于声达时间差(TDOA)的定位技术。前两种方法为直接定位法, 计算量较大、效率低。第 3 种方法是一种间接定位法, 相对前两种方法而言计算量小, 定位精度高, 目前得到广泛的应用[3]。

    在 20 世纪 80 年代和 90 年代, 各军事强国重新将声测技术作为重点发展的传感技术之一。声测技术的下述特点在现代化战争中凸显其重要性: 不受视线和能见度的限制; 隐蔽性好, 保密性强; 难以被发现; 不易受干扰。在现代战争中, 战场传感监视系统是进攻和防御的有效手段之一。随着现代科技的发展, 声测定位越来越受到各军事强国的重视。

    2 发展状况

    近年来随着声呐技术的发展, 各技术发达国家纷纷展开对声测定位的研究工作。迄今为止, 美国、俄罗斯、英国、以色列、日本、瑞典等国家都装备了声测系统。欧美各国都投入了大量的人力、物力开展这方面的研究。国外在关于智能雷弹系统和战场侦查系统的研究中, 广泛使用了被动声探测技术, 声测定位技术也应用于探测飞机或为直升机报警以及用于炮位侦察。近几年又应用于单兵声测系统、车载声测小基阵以及制造新型地雷。在国内, 近年来在声测技术方面也进行了大量的深入研究, 受到国防科技重点实验室基金和

国家自然科学基金的支持, 并已取得了一定的成果。北京理工大学、南京理工大学、西北工业大学、西北核技术研究所对该项目进行了较深入的研究。其中炮用立靶声定位系统列入国家军用标准, 弹头落点定位系统和敞开型胸环靶系统也已通过鉴定并列入国家军用标准。

    3 关键技术[4-14]

    从理论上讲, 只要有 3 个基元组成的传声器阵列接收到声信号, 经过对声信号的处理及分析, 就可以根据目标与基元位置之间的几何关系确定出其位置。被动定位在理论上是可行的, 但在实际应用时受到诸多因素的影响和制约。