基于多普勒方法的膛内运动目标速度测量的多模效应研究

发布时间：2022-02-21 01:22

　　在内弹道的各项参数中,速度和加速度是非常重要的参数,它反映了目标物体的力学特性和弹药特性,因此运动速度的测试对于武器系统的研究具有重要意义。在利用毫米波多普勒雷达对小口径管内运动物体的速度进行测量时,例如对枪管内弹丸运动速度进行测量,发现枪膛内获得的回波信号经过处理后得到了两条速度曲线,分析原因是出现了多普勒频率模糊的问题。针对这一问题,本文提出了多普勒频率模糊是由于波导内存在多种模式的猜想,通过理论推导和设计实验验证了这一猜想。本文的创新性工作主要包括:（1）针对小口径管内的目标物体的速度测量中出现的速度解算模糊问题,分析了产生问题的原因为多普勒频率模糊,并提出造成多普勒频率模糊的原因为多模效应的猜想。（2）本文分析了多普勒原理在自由空间和受限空间的区别,结合波导理论对金属管道内的传输特性进行分析和推导,得出了造成多模效应的不同模式的各项参数,为本文提出的猜想提供了理论依据。（3）为了验证理论推导的正确性,本文还设计了验证实验。实验过程中,为了便于分析,也为了更准确的得出结论,采用了控制变量的方法来验证多模效应对多普勒频率的影响,设计了均匀速度下的实验来进行验证,通过分析实验数据的处... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 多普勒测速研究现状
        1.2.2 波导理论的应用现状
    1.3 本论文的研究内容和结构安排
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 结构安排
2 多普勒雷达测速原理
    2.1 雷达工作原理
    2.2 多普勒测速原理
        2.2.1 自由空间中的多普勒测速原理
        2.2.2 受限空间中的多普勒测速原理
    2.3 膛内多普勒信号特点
    2.4 本章小结
3 多模效应对多普勒频率影响研究
    3.1 电磁波理论基础
        3.1.1 麦克斯韦方程组及边界条件
        3.1.2 波动方程
    3.2 金属管道内电磁波的传输特性分析
        3.2.1 金属圆波导内的场方程
        3.2.2 圆波导内电磁波传输模式
        3.2.3 圆波导内各模式传输特性分析
    3.3 多模效应对多普勒测量影响研究
        3.3.1 圆波导内电磁波各模式对应的相速度
        3.3.2 圆波导内传输规律及损耗
    3.4 本章小结
4 多模效应对多普勒测量影响验证实验设计
    4.1 多普勒雷达测速模拟实验设计
        4.1.1 实验设计思路
        4.1.2 实验模型建立
        4.1.3 雷达选择
        4.1.4 速度控制
    4.2 基于电磁波理论的处理分析
        4.2.1 模型内所含电磁波模式计算
        4.2.2 模型内个电磁波模式参数计算
    4.3 多普勒信号的处理及分析
        4.3.1 信号预处理
        4.3.2 基于STFT时频分析法的有效信号终点提取
        4.3.3 提取有效信号起点
        4.3.4 多普勒信号时频分析
    4.4 实验结论
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 对未来工作的进一步展望
参考文献
攻读硕士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]小口径管内多模效应对多普勒测量的影响研究[J]. 张晓璐,张丕状,姚金杰,刘畅.  国外电子测量技术. 2019(11)
[2]波导传播模式分布分析的不等式法[J]. 张洪欣.  教育现代化. 2018(48)
[3]弹丸在膛内运动的回波信号瞬时频率估计方法研究[J]. 王鉴,韩焱,王黎明,张丕状,陈平.  兵工学报. 2017(09)
[4]高速运动目标多普勒有效信号自动提取方法[J]. 高虹,苏新彦,姚金杰,张婷.  信息技术. 2017(05)
[5]一种毫米波干涉仪测向算法（英文）[J]. 王兰美,林吉平,王桂宝,陈智海.  红外与毫米波学报. 2015(02)
[6]多普勒雷达测量电磁轨道炮内弹道速度[J]. 程诚,宋盛义,关永超,何勇,高贵山,李业勋,仇旭.  强激光与粒子束. 2014(04)
[7]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)
[8]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)
[9]基于多项式Wigner-Ville分布的膛内弹丸回波信号处理[J]. 杨健,陈曦,李学连.  四川兵工学报. 2012(08)
[10]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)

博士论文
[1]用于弹丸速度测量的激光多普勒测速技术研究[D]. 李秀明.天津大学 2014

硕士论文
[1]24GHz调频连续波雷达信号处理技术研究[D]. 李健.南京理工大学 2017
[2]膛内高速运动目标的速度测量技术研究[D]. 杨梦玲.中北大学 2016
[3]毫米波干涉仪膛内信号处理方法研究[D]. 刘丹.中北大学 2016
[4]金属管道内短距离无线传输特性研究[D]. 谷峥.西南石油大学 2015
[5]利用微波解除输气管道中天然气水合物堵塞的可行性研究[D]. 王玉龙.西安石油大学 2013
[6]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
[7]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
[8]分数阶傅里叶变换在信号分离及参数估计中的应用[D]. 卢慧英.苏州大学 2012
[9]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
[10]毫米波干涉仪膛内信号处理研究[D]. 杨健.南京理工大学 2010



本文编号：3636209