弹道靶中超高速目标及等离子体尾迹RCS反演技术研究

发布时间：2020-05-22 01:09

【摘要】：弹道靶是研究超高速目标及其等离子体尾迹雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)的实验设备。在弹道靶中开展RCS的测量实验时,遭遇了一些测量相关的问题。主要问题包括白噪声(White Noise)干扰问题,近场测量问题和动态测量问题。本文以近场测量问题的研究为中心,辅以其他两个问题的研究,研究了弹道靶中超高速目标及其等离子体RCS的反演方法。具体研究内容主要分为三个部分:首先,针对弹道靶实验中的噪声干扰问题,本文提出了一种基于离散小波变换(Descrete Wavelet Transform,DWT)的小波阈值(Wavelet Shrinkage,WS)降噪方法。白噪声是弹道靶实验中的主要噪声干扰源。虽然现有的WS方法能极为有效地抑制白噪声,但是对于低信噪比(Signal-to-Noise,SNR)信号,其表现欠佳。本文所提方法能够在信噪比较低的情况下提取有用信号。本方法定义“部分系数和比”(Local Sum Ratio,LSR)的概念以确定在给定时间窗内是否存在接收信号。本文还引入SSIM(Structure Similarity Index Measure)和均方误差(Mean-Square Error,MSE)两项指标用于衡量方法的降噪效果。在与现有WS方法的对比中,本方法展现出最为优异的降噪性能。当带噪信号SNR由0 dB减小为-10 dB时,本方法的优点逐渐凸显。然后,本文重点研究了RCS的近场反演方法。现有的近场测量方法大多针对静止目标的RCS测量,在弹道靶实验中,被测目标以超高速飞行,与传统方法存在一定区别。本文基于逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)成像技术中的时域相关法,研究了适用于弹道靶测试环境的RCS反演方法——聚焦函数法。同时,本文基于近远场变换(Near Field to Far Field Transform,NFFFT)方法,结合实验的测试场景,将NFFFT方法推广至高速测量场景。本文以聚焦函数法和现有的权重函数法作为参考,对比了所提的基于NFFFT的反演方法对超高速目标本体的反演结果。对比结果表明三种方法得到的RCS测量结果具有一致性,本文所给出的方法能够准确地反演超高速目标的RCS。最后,本文针对等离子体尾迹速度的动态特性,提出了一种测量尾迹速度分布的微波方法。该方法基于连续小波变换(Continuous Wavelet Transform,CWT)以测量尾迹散射信号的Doppler频偏,并基于Doppler效应推得尾迹速度。本文通过对比本方法求得的超高速目标本体的速度与激光测速仪测得的速度,验证了该方法的有效性。作为一种微波方法,本方法的非接触性不影响尾迹的流场分布,因此相较于其他需要接触测速的方法,本方法具有更好的准确性。基于测得的尾迹速度分布,本文将聚焦函数法推广到速度时变的情况,反演得到尾迹的RCS分布。
【图文】：

弹道靶结构示意图

埃姆斯中心弹道靶[10]
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V416.8

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 焦德志;黄洁;平新红;谢爱民;罗锦阳;柳森;;200m自由飞弹道靶升级改造[J];实验流体力学;2014年02期

2 常思源;邹东阳;刘君;;自适应间断装配法模拟弹道靶中超高速弹丸发射[J];实验流体力学;2019年02期

3 郑之初,汪锡琦,王九瑞,李秉录,韩忠,张振松,葛学真,曾建国,张正信,马文驹,贾玉芳;弹道靶上的跨音速实验[J];力学学报;1981年06期

4 郑之初,汪锡琦,王九瑞,韩忠,张振松;弹道靶的一些发射技术[J];力学与实践;1981年01期

5 顾聚兴;用于弹道靶场的红外摄像机[J];红外;2005年09期

6 魏叔如;超高速自由飞弹道靶和二级轻气炮[J];力学与实践;1982年03期

7 黄洁;柯发伟;谢爱民;李鑫;宋强;王宗浩;文雪忠;柳森;;200m自由飞弹道靶模型高精度视觉位姿测量技术[J];实验流体力学;2018年05期

8 黄满钜,魏荣;弹道靶模型尾迹电子密度的微波诊断装置[J];气动实验与测量控制;1987年03期

9 D.C.Reda;谢佐慰;;由弹道靶试验确定的几种端头材料转换性能的比较[J];国外导弹技术;1980年11期

10 ;飞天，，从求取数据开始[J];科技潮;2005年12期

相关会议论文 前2条

1 柳森;王宗浩;谢爱民;黄洁;;M6弹道靶锥模型边界层转捩流动显示与测量[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年

2 马平;石安华;韩冬;于哲峰;孙良奎;黄洁;;基于弹道靶的球模型及其流场的光辐射和电磁散射特性测量[A];第十四届全国物理力学学术会议缩编文集[C];2016年

相关重要报纸文章 前1条

1 刘军 王军蓉 李国金 本报记者 梁峰;神奇的中国风洞[N];中国国防报;2001年

相关硕士学位论文 前6条

1 蒋碧p;弹道靶中超高速目标及等离子体尾迹RCS反演技术研究[D];电子科技大学;2019年

2 吴波佼;火星探测器弹道靶试验外形静动态气动特性的数值研究[D];中国空气动力研究与发展中心;2015年

3 周演飞;弹道靶微波测量系统的闭式谐振腔研究设计[D];电子科技大学;2013年

4 廖东骏;火星进入条件下圆球激波脱体距离弹道靶实验测量和数值研究[D];中国空气动力研究与发展中心;2016年

5 何昌委;弹道靶尾迹微波扫频干涉仪诊断系统设计[D];电子科技大学;2003年

6 王国庆;弹道靶尾迹微波扫频干涉仪诊断系统仿真[D];电子科技大学;2005年

本文编号：2675205