中间弹道弹丸测速信号处理的研究与实现

发布时间：2020-04-26 11:58

【摘要】：现代战争条件下,人们对武器发射系统的性能要求日益增高。弹丸的速度参数是评价武器、弹道、弹药特性的重要指标,因此弹丸速度参数的测量在武器发射系统的研究中具有极其重要的作用。目前对于中间弹道的研究并不充分,因此弹丸中间弹道速度参数的测量对于弹道学理论的发展和武器发射系统的研发都具有重要的意义。本文提出了一种基于阈值法优化的伪Wigner-Ville分布算法对弹丸中间弹道雷达回波信号进行时频分析,并通过瞬时频率估计的方式得到弹丸多普勒频率,利用前端拟合的方案解决了伪Wigner-Ville分布算法分析后信号前端频率的跳变问题。同时基于C#设计系统软件平台为信号采集与处理模块提供参数输入,完成信号的采集与信号时频分析处理,并绘制弹丸V-T曲线,实现了人机交互。在系统硬件方面上,本文选用PXI-3950数据处理板搭载PXI-9826数据信号采集板构建弹丸测速雷达系统的硬件平台,并在此基础上完成其他辅助电路模块的设计,主要包括电源模块、信号滤波放大模块、红外触发接收模块等电路,最后分别对模拟信号发生器产生的信号和实际采集的弹丸中间弹道回波信号进行测试并分析,从而验证本系统的准确性与可靠性。
【图文】：

多普勒测速,雷达系统,多普勒雷达,发射天线

２．１多普勒测速雷达基本结构及工作原理逡逑多普勒测速雷达系统主要是由雷达发射和接收模块、信号滤波和放大模块、红外触逡逑发模块以及数据处理系统组成［２３］。雷达系统的结构图如图２．１所示。逡逑＾邋／0雷达逡逑Ｉ）逦发射逦红外触发模块逡逑ｙ逦模块逦——逡逑Ｔ／0逡逑＞邋ｙ；雷达邋逦邋逦逦逦Ｊ逦逡逑）逦．接收——？滤波放大模块逦？信号处理模块邋＜逦数据处理系统逡逑夕邋ｎ邋ｆ）—■；￣￣｜逦ｌ邋－0」＿—＿逡逑图２．１多普勒雷达的结构框图逡逑多普勒测速雷达系统工作时，首先由振荡器与发射天线组成的发射模块产生连续并逡逑且频率稳定为／0的电磁波，并沿着弹丸出膛口方向及飞行轨迹上辐射。辐射的电磁波遇逡逑到飞行的弹丸，就会反射回包含弹丸信息的回波信号并反馈给雷达接收天线。测速雷达逡逑的接收部分通常是由雷达接收天线、放大器和混频器组成。假设接收天线接收到的弹丸逡逑回波信号的频率为NB，然后雷达接收模块中的混频器将雷达发射模块产生的频率为的逡逑发射信号与反射回来的频率为＿／；的弹丸回波信号进行混频，最终得到的是频率为力的逡逑混频信号，也就是弹丸多普勒回波信号，此处的力称为多普勒频移。随后该回波信号进逡逑入前置放大器中进行信号的放大并最终送至雷达系统的信号滤波模块，滤除回波信号中逡逑的部分噪声分量

示意图,弹丸,径向速度,示意图

方向上的速度分量。实际上，弹丸回波信号频率的变化表征的是弹丸沿着测速雷达天线逡逑主波束方向上的径向速度分量随着时间变化的规律。假设雷达发射天线主波束方向与弹逡逑丸飞行方向之间存在微小的夹角为ａ邋（ａ通常小于８0，则弹丸飞行示意图如图２．２所示。逡逑身管逡逑逦＾逦逦逦逦逦邋Ｖ逡逑ｙＺ’邋弹丸逡逑ｋ，’逡逑雷达天线逡逑图２．２弹丸飞行示意图逡逑根据图２．２，弹丸径向速度ｉ＝ｖｃｏｓａ，因此弹丸实际飞行速度为逡逑ｖ邋＝邋—（２．１．５）逡逑ＣＯＳ仅逡逑式中，，Ｖ为弹丸实际飞行速度，＼为弹丸相对于雷达发射端的径向飞行速度。逡逑５逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ410

【参考文献】