膛内高速运动目标的速度测量技术研究
发布时间：2021-10-11 21:10
目标的速度参数是反映物体运动特性的重要指标,普遍应用在交通、国防、工农业和科学研究等各个领域。在内弹道运行参数测试中运动速度反映了内弹道运动规律、弹药特性,对其进行精确地测量具有重要的应用价值。针对目前不同环境下膛内测速存在采集信号较长、有效信号持续时间较短、速度测量精度较低以及运动目标出膛口时获取的信号能量较微弱的问题,论文提出了一种膛内高速运动目标速度测量方案,以期实现对高速运动目标速度的有效测量。针对膛内运动目标多普勒信号的特点,提出了基于改进的多时窗能量比法与STFT时频分析和多普勒原理相结合的多普勒信号自动提取方法,解决了实际数据有效段提取困难的问题;针对极值法受环境因素干扰大、STFT时频分析法时频分辨率难以兼顾的问题,提出了基于S变换时频分析的膛内速度测量方案,并对模拟的调频信号、膛内目标运动信号及实际测试信号进行了有效的速度测量;针对炮口因干扰产生速度缺失段的现象,采用了三次样条曲线插值法、最小二乘法多项式拟合等对缺失段的速度建模,并基于粒子滤波方法完成了速度缺失段的恢复和优化。试验结果表明,在信噪比为10d B、速度范围为0到1023.4216m/s的模拟膛内多普勒信...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 多普勒信号处理方法的研究现状
1.2.2 多普勒信号处理平台的发展动态
1.3 本论文的研究内容和结构安排
2 高速运动目标速度测量系统的总体设计方案
2.1 高速运动目标信号处理系统的总体设计方案
2.2 信号预处理的实现方法
2.3 速度测量的设计方案
2.4 速度优化的设计方案
2.5 本章总结
3 有效多普勒信号的自动提取
3.1 多普勒信号的预处理
3.1.1 较长明显无效信号的截除
3.1.2 趋势项的去除
3.1.3 基于小波阈值法的信号降噪
3.2 STFT时频分析法与多普勒原理相结合提取终点
3.2.1 终点提取方法选取原则
3.2.2 STFT时频分析法原理
3.2.3 有效信号终点的提取
3.3 改进的多时窗能量比法提取起点
3.3.1 起点提取方法的选取原则
3.3.2 改进的多时窗能量比法的实现原理
3.3.3 有效信号起点的提取
3.4 实验验证
3.4.1 模拟信号的仿真验证
3.4.2 实际信号的实验测试
3.5 本章小结
4 基于S变换时频分析的速度测量
4.1 速度测量方法的选取
4.1.1 时域极值法速度测量
4.1.2 时频域法速度测量
4.1.3 S变换时频分析法速度测量的选取
4.2 S变换时频分析的实现原理
4.2.1 由小波变换得出S变换
4.2.2 由STFT推导出S变换
4.2.3 S变换实现过程
4.3 膛内目标运动速度的测量
4.3.1 谱峰搜索
4.3.2 能量重心法校正峰值
4.3.3 多普勒原理求解速度
4.4 速度测量的实验验证
4.4.1 模拟信号的仿真验证
4.4.2 实际信号的实验测试
4.5 本章小结
5 基于粒子滤波的速度轨迹补偿
5.1 速度轨迹补偿的提出
5.2 速度曲线的预处理
5.2.1 三次样条插值
5.2.2 最小二乘法多项式拟合
5.3 基于粒子滤波的速度优化
5.3.1 粒子滤波的选取原则
5.3.2 粒子滤波的实现原理
5.4 速度优化的实验验证
5.4.1 模拟信号的仿真验证
5.4.2 实际信号的实验测试
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子滤波的织物染色配方预测算法[J]. 叶斌,金福江,汤仪平. 纺织学报. 2014(08)
[2]基于S变换的信号瞬时频率特征提取[J]. 郭凯丰,林云,王萌,景焕强. 电子世界. 2013(15)
[3]内弹道多普勒信号处理方法[J]. 孔伟,王宝军,张智源,王成. 弹箭与制导学报. 2013(03)
[4]基于方向性S变换的多分量FM信号瞬时频率估计[J]. 朱明哲,姬红兵,林琳,王磊. 系统工程与电子技术. 2013(01)
[5]改进的离散S变换快速算法与连续小波变换算法性能分析[J]. 吴彦华. 信号处理. 2012(07)
[6]浅层折射波勘探中初至自动拾取新算法[J]. 徐钰,曾维辉,宋建国,徐维秀,陈楠. 石油地球物理勘探. 2012(02)
[7]激光干涉测速技术在内弹道弹丸速度测量中的应用研究[J]. 王德田,彭其先,刘俊,蒙建华,刘寿先,陈光华,刘乔,邓向阳. 高压物理学报. 2011(02)
[8]小波去噪在火力控制检测系统中的应用[J]. 谢琦,陈维义,罗云,李路. 火炮发射与控制学报. 2011(01)
[9]高精度初至自动拾取综合方法研究[J]. 徐钰,段卫星,徐维秀,曾维辉,徐雷良. 物探与化探. 2010(05)
[10]基于小波去噪和改进极值法的动目标速度测量[J]. 魏媛媛,姚金杰. 微计算机信息. 2010(19)
博士论文
[1]基于地面基站的目标定位技术研究[D]. 姚金杰.中北大学 2011
硕士论文
[1]水力压裂微地震事件自动识别与拾取[D]. 魏路路.长安大学 2013
[2]基于时频分析的毫米波干涉仪信号处理研究[D]. 王利梅.南京理工大学 2013
[3]基于粒子滤波的雷达弱目标TBD算法研究[D]. 杨瑞兴.西安电子科技大学 2013
[4]光子多普勒速度测量系统的数据处理方法[D]. 项红亮.北京交通大学 2012
[5]高密点地震信号废道自动识别及初至拾取方法研究[D]. 罗光.南京理工大学 2012
[6]内弹道弹丸测速信号处理技术研究[D]. 倪程云.西安电子科技大学 2012
[7]基于粒子滤波的交通流状态预测及其优化研究[D]. 齐龙涛.北京交通大学 2011
[8]微地震有效事件识别及震源自动定位方法研究[D]. 吕世超.中国石油大学 2011
[9]毫米波干涉仪膛内信号处理研究[D]. 杨健.南京理工大学 2010
[10]分数阶傅里叶变换在微波干涉仪中的应用[D]. 蔡德全.西安电子科技大学 2010
本文编号：3431245
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 多普勒信号处理方法的研究现状
1.2.2 多普勒信号处理平台的发展动态
1.3 本论文的研究内容和结构安排
2 高速运动目标速度测量系统的总体设计方案
2.1 高速运动目标信号处理系统的总体设计方案
2.2 信号预处理的实现方法
2.3 速度测量的设计方案
2.4 速度优化的设计方案
2.5 本章总结
3 有效多普勒信号的自动提取
3.1 多普勒信号的预处理
3.1.1 较长明显无效信号的截除
3.1.2 趋势项的去除
3.1.3 基于小波阈值法的信号降噪
3.2 STFT时频分析法与多普勒原理相结合提取终点
3.2.1 终点提取方法选取原则
3.2.2 STFT时频分析法原理
3.2.3 有效信号终点的提取
3.3 改进的多时窗能量比法提取起点
3.3.1 起点提取方法的选取原则
3.3.2 改进的多时窗能量比法的实现原理
3.3.3 有效信号起点的提取
3.4 实验验证
3.4.1 模拟信号的仿真验证
3.4.2 实际信号的实验测试
3.5 本章小结
4 基于S变换时频分析的速度测量
4.1 速度测量方法的选取
4.1.1 时域极值法速度测量
4.1.2 时频域法速度测量
4.1.3 S变换时频分析法速度测量的选取
4.2 S变换时频分析的实现原理
4.2.1 由小波变换得出S变换
4.2.2 由STFT推导出S变换
4.2.3 S变换实现过程
4.3 膛内目标运动速度的测量
4.3.1 谱峰搜索
4.3.2 能量重心法校正峰值
4.3.3 多普勒原理求解速度
4.4 速度测量的实验验证
4.4.1 模拟信号的仿真验证
4.4.2 实际信号的实验测试
4.5 本章小结
5 基于粒子滤波的速度轨迹补偿
5.1 速度轨迹补偿的提出
5.2 速度曲线的预处理
5.2.1 三次样条插值
5.2.2 最小二乘法多项式拟合
5.3 基于粒子滤波的速度优化
5.3.1 粒子滤波的选取原则
5.3.2 粒子滤波的实现原理
5.4 速度优化的实验验证
5.4.1 模拟信号的仿真验证
5.4.2 实际信号的实验测试
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子滤波的织物染色配方预测算法[J]. 叶斌,金福江,汤仪平. 纺织学报. 2014(08)
[2]基于S变换的信号瞬时频率特征提取[J]. 郭凯丰,林云,王萌,景焕强. 电子世界. 2013(15)
[3]内弹道多普勒信号处理方法[J]. 孔伟,王宝军,张智源,王成. 弹箭与制导学报. 2013(03)
[4]基于方向性S变换的多分量FM信号瞬时频率估计[J]. 朱明哲,姬红兵,林琳,王磊. 系统工程与电子技术. 2013(01)
[5]改进的离散S变换快速算法与连续小波变换算法性能分析[J]. 吴彦华. 信号处理. 2012(07)
[6]浅层折射波勘探中初至自动拾取新算法[J]. 徐钰,曾维辉,宋建国,徐维秀,陈楠. 石油地球物理勘探. 2012(02)
[7]激光干涉测速技术在内弹道弹丸速度测量中的应用研究[J]. 王德田,彭其先,刘俊,蒙建华,刘寿先,陈光华,刘乔,邓向阳. 高压物理学报. 2011(02)
[8]小波去噪在火力控制检测系统中的应用[J]. 谢琦,陈维义,罗云,李路. 火炮发射与控制学报. 2011(01)
[9]高精度初至自动拾取综合方法研究[J]. 徐钰,段卫星,徐维秀,曾维辉,徐雷良. 物探与化探. 2010(05)
[10]基于小波去噪和改进极值法的动目标速度测量[J]. 魏媛媛,姚金杰. 微计算机信息. 2010(19)
博士论文
[1]基于地面基站的目标定位技术研究[D]. 姚金杰.中北大学 2011
硕士论文
[1]水力压裂微地震事件自动识别与拾取[D]. 魏路路.长安大学 2013
[2]基于时频分析的毫米波干涉仪信号处理研究[D]. 王利梅.南京理工大学 2013
[3]基于粒子滤波的雷达弱目标TBD算法研究[D]. 杨瑞兴.西安电子科技大学 2013
[4]光子多普勒速度测量系统的数据处理方法[D]. 项红亮.北京交通大学 2012
[5]高密点地震信号废道自动识别及初至拾取方法研究[D]. 罗光.南京理工大学 2012
[6]内弹道弹丸测速信号处理技术研究[D]. 倪程云.西安电子科技大学 2012
[7]基于粒子滤波的交通流状态预测及其优化研究[D]. 齐龙涛.北京交通大学 2011
[8]微地震有效事件识别及震源自动定位方法研究[D]. 吕世超.中国石油大学 2011
[9]毫米波干涉仪膛内信号处理研究[D]. 杨健.南京理工大学 2010
[10]分数阶傅里叶变换在微波干涉仪中的应用[D]. 蔡德全.西安电子科技大学 2010
本文编号：3431245
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