[发明专利]基于改进短时傅里叶变换的火箭弹炮口速度测量方法

说明书

本发明公开一种基于改进短时傅里叶变换的火箭弹炮口速度测量方法，包括如下步骤：(10)回波信号加窗：对雷达测得的火箭弹回波数据进行离散化处理，并采用布莱克曼窗对离散化数据进行时域加窗；(20)功率谱瀑布图获取：不断滑动时域窗，并对每个时域窗中的回波数据进行时域信号重构、低频系数提取、瞬时速度求取，根据所有时域窗中的功率谱，绘制功率谱瀑布图；(30)炮口速度确定：根据功率谱瀑布图，找出信号所在位置，由峰值对应的多普勒频率与速度的关系拟合出火箭弹出炮口时的速度，并绘制出火箭弹的速度拟合曲线。本发明的目的在于提供一种基于短时傅里叶变换的火箭弹炮口速度测量方法，计算量小、测量精度高。

技术领域

本发明属于雷达测速技术领域，特别是一种计算量小、精度高的基于改进短时傅里叶变换的火箭弹炮口速度测量方法。

背景技术

对火箭弹初速，即炮口速度的测量对武器系统的研制以及弹道学理论的发展具有十分重要的意义。

火箭弹的回波信号属于非平稳信号范畴，而非平稳信号的分析方法主要包含以下几种：短时Fourier变换、小波变换、WVD(Wigner-Ville Distribution)变换、分数傅里叶变换、多项式相位变换、Dechirp变换法等等。

短时Fourier变换将一个变化的信号分为若干个时间段，在每个时间段内计算信号频谱，然后将各个时间段内信号频谱堆叠显示，从而了解信号频率成分随时间的变化情况,使得同时在时域和频域分析信号成为可能。缺点是信号的时频分辨力受固定窗函数限制，受不确定性准则的约束，时频分辨力不可能同时提高。小波分析(Wavelet Analysis)是傅里叶分析发展史上的一个里程碑。小波分析不但在时域和频域同时具有良好的局部化性质，而且对高频成份采用逐步精细的时域取样步长，从而可以聚焦到对象的任意细节,因而被人们誉为“数学显微镜”。它正广泛应用于信号处理、图象处理、语言识别与合成、雷达等领域。

火箭弹的弹道探测技术有雷达测速技术、惯性导航技术(INS)等。雷达测速主要依据多普勒效应，它指的是当发射源和接收者之间有相对径向运动时，接收信号的频率将会变化，通过频域分析出多普勒频率，选择合适的采样频率及适当的采样窗口可以提高测频精度的可靠性。惯性导航技术依据牛顿惯性原理，利用惯性元件来测量火箭弹的运动参数。但是单独使用时，存在定位误差随时间积累和使用前需要初始对准等缺点，有一定的局限性。

总之，现有技术存在的问题是：对于低信噪比的火箭弹雷达回波信号提取困难，并且火箭弹炮口初速度的测量计算量大，测量精度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于改进短时傅里叶变换的火箭弹炮口速度测量方法，计算量小、测量精度高。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于改进短时傅里叶变换的火箭弹炮口速度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(10)回波信号加窗：对雷达测得的火箭弹回波数据进行离散化处理，并采用布莱克曼窗对离散化数据进行时域加窗；

(20)功率谱瀑布图获取：不断滑动时域窗，并对每个时域窗中的回波数据进行时域信号重构、低频系数提取、瞬时速度求取，根据所有时域窗中的功率谱，绘制功率谱瀑布图；

(30)炮口速度确定：根据功率谱瀑布图，找出信号所在位置，由峰值对应的多普勒频率与速度的关系拟合出火箭弹出炮口时的速度，并绘制出火箭弹的速度拟合曲线。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1计算量小：本发明基于Mallat算法进行小波分解及重构，分解过程中采用降采样，使计算量减小，而重构过程中仅重构出近似信号分量来增加有用信号的强度。