毫米波干涉仪膛内信号处理方法研究

发布时间：2017-06-04 03:10

  本文关键词：毫米波干涉仪膛内信号处理方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着内弹道理论的深入发展,精确打击技术提出更高要求,对弹丸膛内运动参数测量精度要求越来越高。在弹丸膛内运动参数测试中,测试系统会受到烟、尘、电磁等干扰,使得获取的弹丸回波信号往往伴有信号畸变、噪声干扰严重等问题,因此精确测量弹丸运动速度是整个弹丸运动参数测试的关键。本文针对此应用背景,提出了对毫米波干涉仪膛内信号的分析研究,有重要意义。本文在研究目标测速原理基础上,利用极值法求解出弹丸运动速度。根据多普勒原理,测量弹丸运动速度需解算信号瞬时频率,而极值点携带了多普勒信号瞬时频率信息,所以要精确估算弹丸回波信号的频率,找准极值点的位置至关重要。提出采用二次曲线分段拟合的方法对弹丸回波信号进行去噪处理,根据二次函数求极值点方法求出所有极值点,并对分段拟合算法产生的无效极值点进行准确剔除。经过实际信号验证,利用该方法判定极值点位置的精度有了明显提高,为高精度测量弹丸运动速度奠定了基础。本文在上述极值法测量的基础上,提出了基于卡尔曼滤波的预测算法。通过建立弹丸运动速度数学模型,对解算出的弹丸运动速度信息进行了预测优化,进一步提高了弹丸速度的测量精度。通过实测信号进行验证分析,结果表明弹丸速度的测量值更加逼近真实值,误差更小,速度测量精度达到了项目要求:优于0.3%,证明该方法具有实际工程应用价值。
【关键词】：毫米波干涉仪 弹丸运动 极值法 曲线拟合 卡尔曼滤波
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ410.6;TN911.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 课题国内外研究现状11-14
• 1.2.1 弹丸速度测量发展概述11-12
• 1.2.2 毫米波干涉技术的发展12-13
• 1.2.3 国内方面对毫米波干涉仪信号处理综述13-14
• 1.3 论文主要内容和章节安排14-16
• 2 毫米波干涉仪测速原理及内弹道回波信号数学建模16-22
• 2.1 弹丸运动方程16-17
• 2.2 毫米波干涉仪测速原理17-18
• 2.3 内弹道回波信号数学建模18-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 基于极值法的毫米波干涉仪膛内信号分析22-46
• 3.1 极值法测量频率22-26
• 3.1.1 极值法数学内容22-24
• 3.1.2 极值法测频原理24-25
• 3.1.3 极值法测频存在的问题25-26
• 3.2 极值法的预处理技术26-32
• 3.2.1 数字滤波方法去噪26-27
• 3.2.2 小波去噪27-28
• 3.2.3 基于曲线拟合的去噪方法28-32
• 3.3 工程应用中的曲线拟合策略分析32-34
• 3.3.1 曲线拟合在工程应用中的基本问题32-33
• 3.3.2 分段曲线拟合33-34
• 3.4 实测信号验证分析34-45
• 3.4.1 二次曲线拟合对信号进行去噪处理36-37
• 3.4.2 对伪极值点的校正处理37-38
• 3.4.3 数据分析38-45
• 3.5 本章小结45-46
• 4 基于卡尔曼滤波的弹丸最优速度预测算法46-65
• 4.1 卡尔曼滤波理论的提出46
• 4.2 线性最小方差估计46-48
• 4.3 卡尔曼滤波算法的基本原理48-54
• 4.3.1 被估计的过程信号48
• 4.3.2 滤波器的计算原型48-50
• 4.3.3 卡尔曼滤波方程50-53
• 4.3.4 滤波器参数的调节53
• 4.3.5 卡尔曼滤波的发散抑制53-54
• 4.4 扩展卡尔曼滤波的基本原理54-58
• 4.4.1 扩展卡尔曼滤波的计算过程54-57
• 4.4.2 扩展卡尔曼滤波方程57-58
• 4.5 基于卡尔曼滤波的弹丸速度最优预测58-64
• 4.5.1 弹丸运动速度数学模型59-60
• 4.5.2 基于卡尔曼滤波的系统预测模型60-61
• 4.5.3 数据分析61-64
• 4.6 本章小结64-65
• 5 总结与展望65-67
• 5.1 论文工作总结65-66
• 5.2 存在的问题及今后研究的方向66-67
• 参考文献67-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文72-73
• 致谢73-74

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