[發明專利]基于改進短時傅里葉變換的火箭彈炮口速度測量方法

有效

• 申請號: 201710048181.9
• 申請日: 2017-01-21
• 公開（公告）號: CN106872985B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 蔡征宇;張建城;程風雷;嚴麗萍;張天樂;呂云濤;陳穎;袁小琦;杜禹;周文忠
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S15/58
• 分類號: G01S15/58;G06F17/14
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 吳茂杰

本發明公開一種基于改進短時傅里葉變換的火箭彈炮口速度測量方法，包括如下步驟：(10)回波信號加窗：對雷達測得的火箭彈回波數據進行離散化處理，并采用布萊克曼窗對離散化數據進行時域加窗；(20)功率譜瀑布圖獲?。翰粩嗷瑒訒r域窗，并對每個時域窗中的回波數據進行時域信號重構、低頻系數提取、瞬時速度求取，根據所有時域窗中的功率譜，繪制功率譜瀑布圖；(30)炮口速度確定：根據功率譜瀑布圖，找出信號所在位置，由峰值對應的多普勒頻率與速度的關系擬合出火箭彈出炮口時的速度，并繪制出火箭彈的速度擬合曲線。本發明的目的在于提供一種基于短時傅里葉變換的火箭彈炮口速度測量方法，計算量小、測量精度高。

技術領域

本發明屬于雷達測速技術領域，特別是一種計算量小、精度高的基于改進短時傅里葉變換的火箭彈炮口速度測量方法。

背景技術

對火箭彈初速，即炮口速度的測量對武器系統的研制以及彈道學理論的發展具有十分重要的意義。

火箭彈的回波信號屬于非平穩信號范疇，而非平穩信號的分析方法主要包含以下幾種：短時Fourier變換、小波變換、WVD(Wigner-Ville Distribution)變換、分數傅里葉變換、多項式相位變換、Dechirp變換法等等。

短時Fourier變換將一個變化的信號分為若干個時間段，在每個時間段內計算信號頻譜，然后將各個時間段內信號頻譜堆疊顯示，從而了解信號頻率成分隨時間的變化情況,使得同時在時域和頻域分析信號成為可能。缺點是信號的時頻分辨力受固定窗函數限制，受不確定性準則的約束，時頻分辨力不可能同時提高。小波分析(Wavelet Analysis)是傅里葉分析發展史上的一個里程碑。小波分析不但在時域和頻域同時具有良好的局部化性質，而且對高頻成份采用逐步精細的時域取樣步長，從而可以聚焦到對象的任意細節,因而被人們譽為“數學顯微鏡”。它正廣泛應用于信號處理、圖象處理、語言識別與合成、雷達等領域。

火箭彈的彈道探測技術有雷達測速技術、慣性導航技術(INS)等。雷達測速主要依據多普勒效應，它指的是當發射源和接收者之間有相對徑向運動時，接收信號的頻率將會變化，通過頻域分析出多普勒頻率，選擇合適的采樣頻率及適當的采樣窗口可以提高測頻精度的可靠性。慣性導航技術依據牛頓慣性原理，利用慣性元件來測量火箭彈的運動參數。但是單獨使用時，存在定位誤差隨時間積累和使用前需要初始對準等缺點，有一定的局限性。

總之，現有技術存在的問題是：對于低信噪比的火箭彈雷達回波信號提取困難，并且火箭彈炮口初速度的測量計算量大，測量精度低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于改進短時傅里葉變換的火箭彈炮口速度測量方法，計算量小、測量精度高。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種基于改進短時傅里葉變換的火箭彈炮口速度測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

(10)回波信號加窗：對雷達測得的火箭彈回波數據進行離散化處理，并采用布萊克曼窗對離散化數據進行時域加窗；

(20)功率譜瀑布圖獲?。翰粩嗷瑒訒r域窗，并對每個時域窗中的回波數據進行時域信號重構、低頻系數提取、瞬時速度求取，根據所有時域窗中的功率譜，繪制功率譜瀑布圖；

(30)炮口速度確定：根據功率譜瀑布圖，找出信號所在位置，由峰值對應的多普勒頻率與速度的關系擬合出火箭彈出炮口時的速度，并繪制出火箭彈的速度擬合曲線。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：

1計算量小：本發明基于Mallat算法進行小波分解及重構，分解過程中采用降采樣，使計算量減小，而重構過程中僅重構出近似信號分量來增加有用信號的強度。