CN108226868A - 一种炮弹落水点的定位方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种炮弹落水点的定位方法及***。所述方法包括：获取第一组声纳传感器采集的第一组声波信号，获取第二组声纳传感器采集的第二组声波信号，根据所述第一组声波信号确定第一时间差，根据所述第二组声波信号确定第二时间差；根据所述第一时间差、所述第一组声纳传感器的位置确定第一到达角；根据所述第二时间差、所述第二组声纳传感器的位置确定第二到达角；根据所述第一到达角、所述第二到达角与监测点距离差确定炮弹落水点的位置。本发明采用声纳阵列对炮弹***声波进行检测、利用择多函数滤波器分离单次***数据，并对数据进行处理确定炮弹落水点的坐标，提高了炮弹落水点的定位精度。

Description

一种炮弹落水点的定位方法及***

技术领域

本发明涉及舰载火炮射击领域，特别是涉及一种炮弹落水点的定位方法及***。

背景技术

不同于陆地火炮弹丸落地点精度评估***，舰载武器弹丸落水后很快无迹可寻，目前对舰载火炮射击精度评估方法主要是依靠摄像机评估炮弹落水点位置，但摄像机易受距离、天气等因素的限制，并不能每次都准确得到炮弹的落水点坐标，特别是大雾天气，摄像机不能清楚地得到炮弹的落水点，容易产生较大误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种炮弹落水点的定位方法及***，用来提高炮弹落水点的定位精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种炮弹落水点的定位方法，所述定位方法包括:

获取第一组声纳传感器采集的第一组声波信号，所述第一组声波信号包括：第一声波信号和第二声波信号、所述第一组声纳传感器包括：第一声纳传感器和第二声纳传感器，所述第一声波信号由所述第一声纳传感器采集，所述第二声波信号由所述第二声纳传感器采集；

获取第二组声纳传感器采集的第二组声波信号，所述第二组声波信号包括：第三声波信号和第四声波信号，所述第二组声纳传感器包括：第三声纳传感器和第四声纳传感器，所述第三声波信号由所述第三声纳传感器采集，所述第四声波信号由所述第四声纳传感器采集，所述第一声纳传感器、所述第二声纳传感器、所述第三声纳传感器和所述第四声纳传感器位于同一直线上；

根据所述第一组声波信号确定第一时间差，所述第一时间差为同一***声波到达所述第一声纳传感器和所述第二声纳传感器的时间差，

根据所述第一组声波信号确定第二时间差；所述第二时间差为同一***声波到达所述第三声纳传感器和所述第四声纳传感器的时间差；

根据所述第一时间差、所述第一组声纳传感器的位置确定第一到达角，所述第一到达角为炮弹落水点、所述第一组声纳传感器的位置和所述第二组声纳传感器的位置三点的连线在所述第一组声纳传感器的位置形成的夹角；

根据所述第二时间差、所述第二组声纳传感器的位置确定第二到达角，所述第二到达角为炮弹落水点、所述第一组声纳传感器的位置和所述第二组声纳传感器的位置三点的连线在所述第二组声纳传感器的位置形成的夹角；

根据所述第一到达角、所述第二到达角与监测点距离差确定炮弹落水点的位置，所述监测点距离差为所述第一组声纳传感器的位置与所述第二组声纳传感器的位置的距离差。

可选的，所述根据所述第一组声波信号确定第一时间差，具体包括：

构建所述第一声波信号和所述第二声波信号的第一互相关函数，所述第一互相关函数的自变量为时间；

计算所述第一互相关函数的最大值；

确定所述第一互相关函数的第大值对应的时间值为所述第一时间差。

可选的，所述根据所述第二组声波信号确定第二时间差，具体包括：

构建所述第三声波信号和所述第四声波信号的第二互相关函数，所述第二互相关函数的自变量为时间；

计算所述第二互相关函数的最大值；

确定所述第二互相关函数的最大值对应的时间值为所述第二时间差。

可选的，所述构建所述第一声波信号和所述第二声波信号的第一互相关函数，具体包括：

根据公式构建所述第一互相关函数；

其中，X(t)为第一声波信号，Y(t)为第二声波信号，τ为第一时间差。

可选的，在所述根据所述第一组声波信号确定第一时间差之前，还包括：

对所述第一声波信号进行滤波处理，确定所述第一声波信号的起始时刻；

对所述第二声波信号进行滤波处理，确定所述第二声波信号的起始时刻。

可选的，所述对所述第一声波信号进行滤波处理，具体包括：

将所述第一声波信号转换为数字信号；

对所述数字信号进行非线性数字滤波处理，其中，所述非线性数字滤波采用6样本窗口，每个样本为二进制数，前三个样本表示过去状态变量，后三个样本表示当前状态变量；

采用布尔函数对所述当前状态变量和所述过去状态变量进行处理，得到样本状态，所述样本状态包括两个二进制变量；

按时间顺序更新所述样本状态；

当所述样本状态由00经一个或多个中间状态到出现第一个11时，判定***发生，所述中间状态包括10和01；

确定距离状态11最近的中间状态为所述第一声波信号的起始时刻。

可选的，所述采用布尔函数对所述当前状态变量和所述过去状态变量进行处理，具体包括：

输出所述当前状态变量中三个二进制数中出现次数最多的二进制数；

输出所述过去状态变量中三个二进制数中出现次数最多的二进制数。

可选的，所述根据所述第一时间差、所述第一组声纳传感器的位置确定第一到达角，具体包括：

根据公式L₀＝C·τ计算第一距离，所述第一距离为同一***声波到达所述第一声纳传感器和所述第二声纳传感器的距离差，其中，L₀为第一距离，C为声波在水中传播的速度，τ为第一时间差；

根据公式L₀＝cosα·L计算第一到达角，其中，L为所述第一声纳传感器和所述第二声纳传感器之间的距离，α为第一到达角。

一种炮弹落水点的定位***，所述定位***包括:

第一获取模块，用于获取第一组声纳传感器采集的第一组声波信号，所述第一组声波信号包括：第一声波信号和第二声波信号、所述第一组声纳传感器包括：第一声纳传感器和第二声纳传感器，所述第一声波信号由所述第一声纳传感器采集，所述第二声波信号由所述第二声纳传感器采集；

第二获取模块，获取第二组声纳传感器采集的第二组声波信号，所述第二组声波信号包括：第三声波信号和第四声波信号，所述第二组声纳传感器包括：第三声纳传感器和第四声纳传感器，所述第三声波信号由所述第三声纳传感器采集，所述第四声波信号由所述第四声纳传感器采集，所述第一声纳传感器、所述第二声纳传感器、所述第三声纳传感器和所述第四声纳传感器位于同一直线上；

第一时间差确定模块，用于根据所述第一组声波信号确定第一时间差，所述第一时间差为同一***声波到达所述第一声纳传感器和所述第二声纳传感器的时间差，

第二时间差确定模块，用于根据所述第一组声波信号确定第二时间差，所述第二时间差为同一***声波到达所述第三声纳传感器和所述第四声纳传感器的时间差；

第一到达角确定模块，用于根据所述第一时间差、所述第一组声纳传感器的位置确定第一到达角，所述第一到达角为炮弹落水点、所述第一组声纳传感器的位置和所述第二组声纳传感器的位置三点的连线在所述第一组声纳传感器的位置形成的夹角；

第二到达角确定模块，用于根据所述第二时间差、所述第二组声纳传感器的位置确定第二到达角，所述第二到达角为炮弹落水点、所述第一组声纳传感器的位置和所述第二组声纳传感器的位置三点的连线在所述第二组声纳传感器的位置形成的夹角；

炮弹落水点的位置确定模块，用于根据所述第一到达角、所述第二到达角与监测点距离差确定炮弹落水点的位置，所述监测点距离差为所述第一组声纳传感器的位置与所述第二组声纳传感器的位置的距离差。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明采用声纳阵列对炮弹***声波进行检测、利用择多函数滤波器分离单次***数据，并对数据进行处理确定炮弹落水点的坐标，提高了炮弹落水点的定位精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明炮弹落水点的定位方法的流程图；

图2为本发明传感器阵列与炮弹落点构成的三角形关系图；

图3为本发明传感器声波几何关系；

图4为本发明炮弹落水点的定位***的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

声纳传感器受到自然环境的影响较小且探测距离较远，通过合理的传感器布局和恰当的信号处理算法可以测出炮弹落水点的坐标。本专利主要基于声纳阵列对炮弹***冲击波检测、利用择多函数滤波器分离单次***数据，并对数据进行处理确定炮弹落水点的坐标。

通常炮弹在落水后在水中发生***，***产物(以气态存在)将高速向外膨胀，压迫周围水介质产生冲击波声波。由于水流的惯性作用，当第一个冲击波离开以后，水中的***气泡会继续膨胀，推动周围的水介质径向地向外流动，使气泡“过度的”膨胀。此时气泡内的压力低于周围介质的压力，周围的水开始反向运动，即向中心聚合，使气泡不断收缩，其压力逐渐增加。气泡被“过度的”压缩，使内部压力又高于周围介质压力产生膨胀，这样产生水中***声波的第一个循环。单个炮弹***产生的声波压力往往是多个逐渐减弱的往复后波动。考虑到冲击波在水中传播时产生的反射波和其他水声噪声干扰的情况，因此炮弹落水后***声波的采样数据具很强的不规则和波动性。在***声源检测过程中，有效快速检测出***何时发生、何时结束是炮弹落水点定位分析的首要条件，也是炮点定位的核心技术。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供了一种炮弹落水点的定位方法，图1为本发明炮弹落水点的定位方法的流程图，如图1所示，所述定位方法包括：

步骤101：获取第一组声纳传感器采集的第一组声波信号，所述第一组声波信号包括：第一声波信号和第二声波信号、所述第一组声纳传感器包括：第一声纳传感器和第二声纳传感器，所述第一声波信号由所述第一声纳传感器采集，所述第二声波信号由所述第二声纳传感器采集。

步骤102：获取第二组声纳传感器采集的第二组声波信号，所述第二组声波信号包括：第三声波信号和第四声波信号，所述第二组声纳传感器包括：第三声纳传感器和第四声纳传感器，所述第三声波信号由所述第三声纳传感器采集，所述第四声波信号由所述第四声纳传感器采集，所述第一声纳传感器、所述第二声纳传感器、所述第三声纳传感器和所述第四声纳传感器位于同一直线上。

步骤103：根据所述第一组声波信号确定第一时间差，所述第一时间差为同一***声波到达所述第一声纳传感器和所述第二声纳传感器的时间差，具体包括：

步骤1031：构建所述第一声波信号和所述第二声波信号的第一互相关函数，所述第一互相关函数的自变量为时间。具体的，根据公式构建所述第一互相关函数；

其中，X(t)为第一声波信号，Y(t)为第二声波信号，τ为第一时间差。

步骤1032：计算所述第一互相关函数的最大值；

步骤1033：确定所述第一互相关函数的第大值对应的时间值为所述第一时间差。

步骤104：根据所述第一组声波信号确定第二时间差；所述第二时间差为同一***声波到达所述第三声纳传感器和所述第四声纳传感器的时间差；具体包括：

步骤1041：构建所述第三声波信号和所述第四声波信号的第二互相关函数，所述第二互相关函数的自变量为时间；

步骤1042：计算所述第二互相关函数的最大值；

步骤1043：确定所述第二互相关函数的最大值对应的时间值为所述第二时间差。

步骤105：根据所述第一时间差、所述第一组声纳传感器的位置确定第一到达角，所述第一到达角为炮弹落水点、所述第一组声纳传感器的位置和所述第二组声纳传感器的位置三点的连线在所述第一组声纳传感器的位置形成的夹角。

具体的：根据公式L₀＝C·τ计算第一距离，所述第一距离为同一***声波到达所述第一声纳传感器和所述第二声纳传感器的距离差，其中，L₀为第一距离，C为声波在水中传播的速度，τ为第一时间差；

根据公式L₀＝cosα·L计算第一到达角，其中，L为所述第一声纳传感器和所述第二声纳传感器之间的距离，α为第一到达角。

步骤106：根据所述第二时间差、所述第二组声纳传感器的位置确定第二到达角；所述第二到达角为炮弹落水点、所述第一组声纳传感器的位置和所述第二组声纳传感器的位置三点的连线在所述第二组声纳传感器的位置形成的夹角。同理，根据求第一到达角的方法可得到第二到达角。

步骤107：根据所述第一到达角、所述第二到达角与监测点距离差确定炮弹落水点的位置，所述监测点距离差为所述第一组声纳传感器的位置与所述第二组声纳传感器的位置的距离差。

可选的，在步骤103之前，还包括：

步骤A1：对所述第一声波信号进行滤波处理，确定所述第一声波信号的起始时刻。具体包括：

步骤A11：将所述第一声波信号转换为数字信号；

步骤A12：对所述数字信号进行非线性数字滤波处理，其中，非线性滤波器采用6样本窗口，每个样本为二进制数，前三个样本表示过去状态变量，后三个样本表示当前状态变量；

步骤A13：采用布尔函数对所述当前状态变量和所述过去状态变量进行处理，得到样本状态，所述样本状态包括两个二进制变量，具体包括：

步骤A131：输出所述当前状态变量中三个二进制数中出现次数最多的二进制数；

步骤A132：输出所述过去状态变量中三个二进制数中出现次数最多的二进制数。

步骤A133：按时间顺序更新所述样本状态；

步骤A134：当所述样本状态由00经一个或多个中间状态到出现第一个11时，判定***发生，所述中间状态包括10和01；

步骤A135：确定距离状态11最近的中间状态为所述第一声波信号的起始时刻。

步骤A2：对所述第二声波信号进行滤波处理，确定所述第二声波信号的起始时刻。

本发明主要从以下几点解决炮弹落点坐标定位问题：***声波的检测和分离；***声源方向角测量；炮弹落水点坐标计算。

1、***声波的检测和分离

火炮射击性能试验通常多发连射，为了有效评估射击精度，需要对每发炮弹落水点逐一测量并定位，这需要对传感器连续测量的数据序列中检测出何时发生***并分离出单一炮弹***产生声波数据。为能够分离每发炮弹的声波数据，需要设定一个合理声压门限，理想情况下(不考虑扰动)，当采样数据幅值大于该门限时认为炮弹落水并发生***，当采样数据幅值小于该门限时认为本次炮弹落水***结束。为此设计比较器，把采样数据与比较器门限值实时比较，并输出二进制数据，当比较器输出波形由低到高(逻辑电平由0变为1)时认为***发生，当比较器输出为由高到低(1变为0)时认为本次***声波结束。根据比较器输出高电平起止时间便可分离出单次炮弹***声波有效数据。***声波数据的分离不仅减少噪声对检测性能的影响，还能够减小相邻***声波产生的影响，进而对本次炮点落位进行精确定位。

由于***声源本身波动特点和存在其他水声干扰，***发生和终止时间点附近对应采样数据存在较大波动，同时分离单次***声波数据的滤波算法既要考虑较小的时延又要考虑分离的准确性，为此需要在比较器后加上滤波器。本专利采用择多函数滤波方法检测炮弹***的起止时间，进而进行单次***数据逐一分离并确定炮点位置。择多函数滤波器的主要优点是滤波器的输出时间延迟固定且可控制到较小的范围，同时运算速度较快。

择多函数是一种非线性数字滤波器，是一种布尔函数，它取n个二进制数作为输入并返回这些数中出现次数最多的那个数。假如有3个布尔输入，那么它返回的值对应于至少出现了2次的数(真或假)，在这种情况下，这2个相等的值占总数的66％。择多函数总是返回那个占总数的比例为多数(>50％)的数，其逻辑运算式为：

Majority＝(A∧B)∨(A∧C)∨(B∧C)；

例如，若比较器输出序列为101(A＝1，B＝0，C＝1)，则Majority＝1，若比较器输出序列001(A＝0，B＝0，C＝1)，则Majority＝0。

为了实现***数据的起止时刻检测，非线性滤波器采用6样本窗口，每三个样本表示为一个状态，为此设计A、B、C、D、E、F六个二进制存储器变量作为比较器输出数据存贮单元，其中A、B、C三个变量可以视为过去状态变量，D、E、F视为当前状态变量。当新的比较器数据产生时，把该数据送到F，F的数据送到E，E数据送到D，依次类推，B数据送到A，最后A中数据溢出舍弃。分别由公式(1.1)对过去状态A、B、C和当前状态D、E、F进行逻辑运算，判别当前状态(计作S-NEW)和过去状态(计作S-OLD)的逻辑数值。比如，当前时刻ABCDEF二进制位为状态为001010，则S-OLD＝0，S-NEW＝0，表示新老状态都为0，没有***声波产生；若第二采样时刻比较器输出逻辑为1，则ABCDEF二进制位为状态变为010，101，则S-OLD＝0，S-NEW＝1，状态由低变为高，表示可能***声波刚刚产生；若第三个采样时刻比较器输出逻辑仍为1，则ABCDEF二进制位为状态变为101，011，则S-OLD＝1，S-NEW＝1，状态一直为高，表示***声波持续存在；若第四个采样时刻比较器输出逻辑为0，则ABCDEF二进制位为状态变为010，110，则S-OLD＝0，S-NEW＝1，此时出现了判断的模糊。为此制定以下规则(S-OLD＝0，S-NEW＝1简化为状态0—1，该上升沿表示***可能发生；S-OLD＝1，S-NEW＝0简化为状态1—0，该下降沿表示***可能终止；S-OLD＝0，S-NEW＝0简化为状态0—0，该双低逻辑表示没有***发生；S-OLD＝1，S-NEW＝1简化为状态1—1，该双高逻辑表示已经发生***)：

(1)为判断***发生起始时刻，设当前状态为0—0，若下一时刻状态为0—1表示***可能发生；若下一时刻状态为1—0表示干扰状态。一般认为***发生应该由状态0—0经一个或多个中间状态(0-1或1-0)到出现第一个1-1状态，其起始时刻以距离1-1状态最近的中间状态时刻为准。

(2)为判断***发生结束时刻，设当前状态为1-1，若下一状态为1-0表示***可能结束；若下一时刻状态为0-1表示干扰状态。一般认为***结束应该由状态1—1经中间状态(0-1或1-0)到出现第一个0-0状态，其结束时刻以距离0-0状态最近的中间状态时刻为准。

依据以上面的判断准则，择多函数滤波器可以确定单次***发生的起止时刻，由此分离出单次***声波的采样数据。这样处理有两个优点：其一，可以避免相邻***声波数据对本次***定位分析的干扰；其二，可以减小无效噪声产生的影响，利于提高信噪比。每个声纳传感器不停采样数据，经择多函数分离有效数据后，微处理器将进行数据分析，判断声波到达角，并依据三角形关系计算***声源坐标。

2、***声源方向角测量

本专利中声源定位是基于传感器阵列与炮弹落点构成的三角形关系求解，其工作原理如图2所示。在海岸边或测量船体上距离为R3的两个地方T2(x₂,y₂)点和T3(x₃,y₃)点设置传感器阵列，已知T2点和T3点距离为R3，其坐标(x₂,y₂)和(x₃,y₃)可以通过GPS精确定位。T2点分别安装两个声纳传感器A和B，其间隔距离为L；T3点分别安装两个声纳传感器C和D，其间隔距离为L；ABCD四个传感器在一条直线上；设炮弹落水点T1坐标为(x₁,y₁)且未知。当炮弹落水并发生***后，声波从T1点向外传播，T2点和T3点设置传感器阵列实时接收，由T1点、T2点和T3点构成一个三角形，若能够测量出***声波到达T2点和T3点的到达角α和β，则可以求出T1点坐标。T1点声波以球面波转播，若声源到传感器距离较远，可视为远场，则T2点或T3点的两个传感器得到的声波平行，即A、B两点到达角α相同，同理C、D两点声波到达角β相同。为此首先要求出到达角α和β。

设A、B两个传感器接收到的信号为X(t)，Y(t)，到达T1点附近的声源信号为s(t)。由于A、B两点距离很近且所处工作环境几乎相同，所以X(t)和Y(t)信号只存在一个时间延迟τ₀，即X(t)＝s(t-τ₀)，Y(t)＝s(t)，传感器声波几何关系如图3。利用择多函数方法分离得到的单次***声波信号，可知A、B两点传感器得到的声波数据除了存在时延τ₀外几乎相同。由信号处理理论求取信号X(t)，Y(t)的互相关函数R_XY(τ)：

依据互相关理论，只有当τ＝τ₀时，互相关函数R_XY(τ)达到最大值。通过搜索比较互相关函数R_XY(τ)的峰值，找到***声波到达A、B两点的时间差。设水中声波速度为C米/秒，则声波到达传感器阵列的距离差为L₀＝C·τ，由三角形关系可得L₀＝cosα·L，进而可求得到达角α。同理求取到达角β。

相关函数是描述信号X(t)，Y(t)(这两个信号可以是随机的，也可以是确定的)在任意两个不同时刻t1、t2的取值之间的相关程度。通俗地讲就是信号间的相似程度，如果两个时间序列是从同一声源发出、同时到达两个传感器则信号间的相关性就大，本文中到声源到达传感器的时间不同，比如x先到，y延迟t秒到达，而时间序列的采样是同一时基，虽然他们是同一声源发出，但x(1)与y(1)，x(2)与y(2)…x(n)与y(n)并不相似，其相关函数值较小。那么只有把x时间序列延迟t秒后，x(t+1)与y(1)，x(t+2)与y(2)…x(t+n)与y(n)相似程度高，其相关函数值最大。利用相关函数求取同一信号到达不同传感器的时间差的另一个原因是无论那个传感器都会受到噪声的影响，而不同传感器的噪声通常是不同的，其相关函数很小，(理论上为零)。即使同一噪声，只要时延t不等于零，噪声的相关函数理论上也为零。这样就可以减小噪声对测量的影响。

3、炮弹落水点坐标计算

若求出两个到达角α、β，且放置传感器阵列T2点和T3点相距距离R3，利用图2关系，就可以求出炮弹落水点的坐标。

设炮弹落水点到岸边的垂直距离为h，则h＝L₁tanα＝L₂tanβ。已知R3＝L₁+L₂，可以求得h、L₁和L₂的值，则x₁＝x₂+L₁,y₁＝y₂+h。即可得到炮弹落水点T1坐标(x₁，y₁)。

本发明采用声纳阵列对炮弹***声波进行检测、利用择多函数滤波器分离单次***数据，并对数据进行处理确定炮弹落水点的坐标，提高了炮弹落水点的定位精度。

本发明还提供了一种炮弹落水点的定位***，图4为本发明炮弹落水点的定位***的结构图。如图4所示，所述定位***包括:

第一获取模块401，用于获取第一组声纳传感器采集的第一组声波信号，所述第一组声波信号包括：第一声波信号和第二声波信号、所述第一组声纳传感器包括：第一声纳传感器和第二声纳传感器，所述第一声波信号由所述第一声纳传感器采集，所述第二声波信号由所述第二声纳传感器采集；

第二获取模块402，获取第二组声纳传感器采集的第二组声波信号，所述第二组声波信号包括：第三声波信号和第四声波信号，所述第二组声纳传感器包括：第三声纳传感器和第四声纳传感器，所述第三声波信号由所述第三声纳传感器采集，所述第四声波信号由所述第四声纳传感器采集，所述第一声纳传感器、所述第二声纳传感器、所述第三声纳传感器和所述第四声纳传感器位于同一直线上；

第一时间差确定模块403，用于根据所述第一组声波信号确定第一时间差，所述第一时间差为同一***声波到达所述第一声纳传感器和所述第二声纳传感器的时间差，

第二时间差确定模块404，用于根据所述第一组声波信号确定第二时间差；所述第二时间差为同一***声波到达所述第三声纳传感器和所述第四声纳传感器的时间差；

第一到达角确定模块405，用于根据所述第一时间差、所述第一组声纳传感器的位置确定第一到达角；所述第一到达角为炮弹落水点、所述第一组声纳传感器的位置和所述第二组声纳传感器的位置三点的连线在所述第一组声纳传感器的位置形成的夹角；

第二到达角确定模块406，用于根据所述第二时间差、所述第二组声纳传感器的位置确定第二到达角；所述第二到达角为炮弹落水点、所述第一组声纳传感器的位置和所述第二组声纳传感器的位置三点的连线在所述第二组声纳传感器的位置形成的夹角；

炮弹落水点的位置确定模块407，用于根据所述第一到达角、所述第二到达角与监测点距离差确定炮弹落水点的位置；所述监测点距离差为所述第一组声纳传感器的位置与所述第二组声纳传感器的位置的距离差。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种炮弹落水点的定位方法，其特征在于，所述定位方法包括:

获取第一组声纳传感器采集的第一组声波信号，所述第一组声波信号包括：第一声波信号和第二声波信号、所述第一组声纳传感器包括：第一声纳传感器和第二声纳传感器，所述第一声波信号由所述第一声纳传感器采集，所述第二声波信号由所述第二声纳传感器采集；

获取第二组声纳传感器采集的第二组声波信号，所述第二组声波信号包括：第三声波信号和第四声波信号，所述第二组声纳传感器包括：第三声纳传感器和第四声纳传感器，所述第三声波信号由所述第三声纳传感器采集，所述第四声波信号由所述第四声纳传感器采集，所述第一声纳传感器、所述第二声纳传感器、所述第三声纳传感器和所述第四声纳传感器位于同一直线上；

根据所述第一组声波信号确定第一时间差，所述第一时间差为同一***声波到达所述第一声纳传感器和所述第二声纳传感器的时间差，

根据所述第一组声波信号确定第二时间差；所述第二时间差为同一***声波到达所述第三声纳传感器和所述第四声纳传感器的时间差；

根据所述第一时间差、所述第一组声纳传感器的位置确定第一到达角，所述第一到达角为炮弹落水点、所述第一组声纳传感器的位置和所述第二组声纳传感器的位置三点的连线在所述第一组声纳传感器的位置形成的夹角；

根据所述第二时间差、所述第二组声纳传感器的位置确定第二到达角，所述第二到达角为炮弹落水点、所述第一组声纳传感器的位置和所述第二组声纳传感器的位置三点的连线在所述第二组声纳传感器的位置形成的夹角；

根据所述第一到达角、所述第二到达角与监测点距离差确定炮弹落水点的位置，所述监测点距离差为所述第一组声纳传感器的位置与所述第二组声纳传感器的位置的距离差。

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述根据所述第一组声波信号确定第一时间差，具体包括：

构建所述第一声波信号和所述第二声波信号的第一互相关函数，所述第一互相关函数的自变量为时间；

计算所述第一互相关函数的最大值；

确定所述第一互相关函数的第大值对应的时间值为所述第一时间差。

3.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述根据所述第二组声波信号确定第二时间差，具体包括：

构建所述第三声波信号和所述第四声波信号的第二互相关函数，所述第二互相关函数的自变量为时间；

计算所述第二互相关函数的最大值；

确定所述第二互相关函数的最大值对应的时间值为所述第二时间差。

4.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述构建所述第一声波信号和所述第二声波信号的第一互相关函数，具体包括：

根据公式构建所述第一互相关函数；

其中，X(t)为第一声波信号，Y(t)为第二声波信号，τ为第一时间差。

5.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，在所述根据所述第一组声波信号确定第一时间差之前，还包括：

对所述第一声波信号进行滤波处理，确定所述第一声波信号的起始时刻；

对所述第二声波信号进行滤波处理，确定所述第二声波信号的起始时刻。

6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于，所述对所述第一声波信号进行滤波处理，具体包括：

将所述第一声波信号转换为数字信号；

对所述数字信号进行非线性数字滤波处理，其中，所述非线性数字滤波采用6样本窗口，每个样本为二进制数，前三个样本表示过去状态变量，后三个样本表示当前状态变量；

采用布尔函数对所述当前状态变量和所述过去状态变量进行处理，得到样本状态，所述样本状态包括两个二进制变量；

按时间顺序更新所述样本状态；

当所述样本状态由00经一个或多个中间状态到出现第一个11时，判定***发生，所述中间状态包括10和01；

确定距离状态11最近的中间状态为所述第一声波信号的起始时刻。

7.根据权利要求6所述的定位方法，其特征在于，所述采用布尔函数对所述当前状态变量和所述过去状态变量进行处理，具体包括：

输出所述当前状态变量中三个二进制数中出现次数最多的二进制数；

输出所述过去状态变量中三个二进制数中出现次数最多的二进制数。

8.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述根据所述第一时间差、所述第一组声纳传感器的位置确定第一到达角，具体包括：

根据公式L₀＝C·τ计算第一距离，所述第一距离为同一***声波到达所述第一声纳传感器和所述第二声纳传感器的距离差，其中，L₀为第一距离，C为声波在水中传播的速度，τ为第一时间差；

根据公式L₀＝cosα·L计算第一到达角，其中，L为所述第一声纳传感器和所述第二声纳传感器之间的距离，α为第一到达角。

9.一种炮弹落水点的定位***，其特征在于，所述定位***包括:

第一获取模块，用于获取第一组声纳传感器采集的第一组声波信号，所述第一组声波信号包括：第一声波信号和第二声波信号、所述第一组声纳传感器包括：第一声纳传感器和第二声纳传感器，所述第一声波信号由所述第一声纳传感器采集，所述第二声波信号由所述第二声纳传感器采集；

第二获取模块，获取第二组声纳传感器采集的第二组声波信号，所述第二组声波信号包括：第三声波信号和第四声波信号，所述第二组声纳传感器包括：第三声纳传感器和第四声纳传感器，所述第三声波信号由所述第三声纳传感器采集，所述第四声波信号由所述第四声纳传感器采集，所述第一声纳传感器、所述第二声纳传感器、所述第三声纳传感器和所述第四声纳传感器位于同一直线上；

第一时间差确定模块，用于根据所述第一组声波信号确定第一时间差，所述第一时间差为同一***声波到达所述第一声纳传感器和所述第二声纳传感器的时间差，

第二时间差确定模块，用于根据所述第一组声波信号确定第二时间差，所述第二时间差为同一***声波到达所述第三声纳传感器和所述第四声纳传感器的时间差；

第一到达角确定模块，用于根据所述第一时间差、所述第一组声纳传感器的位置确定第一到达角，所述第一到达角为炮弹落水点、所述第一组声纳传感器的位置和所述第二组声纳传感器的位置三点的连线在所述第一组声纳传感器的位置形成的夹角；

第二到达角确定模块，用于根据所述第二时间差、所述第二组声纳传感器的位置确定第二到达角，所述第二到达角为炮弹落水点、所述第一组声纳传感器的位置和所述第二组声纳传感器的位置三点的连线在所述第二组声纳传感器的位置形成的夹角；

炮弹落水点的位置确定模块，用于根据所述第一到达角、所述第二到达角与监测点距离差确定炮弹落水点的位置，所述监测点距离差为所述第一组声纳传感器的位置与所述第二组声纳传感器的位置的距离差。