[发明专利]基于PWVD分布的中间弹道弹丸速度测量方法

权利要求书

1.一种基于PWVD分布的中间弹道弹丸速度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(10)信号提取：从采集的弹丸回波信号中提取有效信号；

(20)数据长度判断：从有效信号中截取一定长度的数据段，并根据数据长度判断是否需要对该数据段进行抽样；

(30)时频分析：对所截取的有效信号数据段进行PWVD时频分析；

(40)瞬时频率获取：采取阀值法搜索频谱最大值，并进行前端拟合，得到信号瞬时频率；

(50)弹丸速度获取：根据多普勒频率与速度的关系进行频率与速度的转换，得到速度时间曲线，并对速度参数进行优化；

所述(20)数据判断步骤具体为：

首先从有效信号中截取长度为l的数据段，并判断l是否等于2^t，t为正整数；

如果l不等于并且大于2^t的3/4长度，则在所截取的长度为l的数据后面补零使其长度为2^t；

如果数据不满足且小于2^t时，舍弃部分数据使长度满足2^t-1；

所述(30)时频分析步骤包括：

(31)解析信号获取：按下述步骤将输入实信号x(n)变为解析信号z(n)，

(311)计算x(n)的N点FFT，得到X(k)，k＝0,1,...,N-1；

(312)构造Z(k)：

(313)计算Z(k)的快速傅里叶逆变换，从而得到解析信号z(n)；

(32)PWVD分布获取：利用解析信号z(n)计算出信号的PWVD分布w(n,k)；

(33)瞬时频率值求取：根据输入信号的PWVD分布，通过谱峰检测法求某时刻对应信号的瞬时频率；在给定具体时刻时，求取此时刻对应频率点的能量值，然后根据谱峰估计取最大的能量值处对应的频率值，并认为是此时刻对应的瞬时频率值；

上述各式中，x(n)为采样之后的离散输入信号，z(n)为输入信号经过希尔伯特变换来的解析信号，X(k)为输入信号x(n)的N点FFT，N为FFT的点数，c(n,m)为解析信号的共轭，M是所选窗函数的窗口长度，w(n,k)为解析信号z(n)计算出信号PWVD分布，k为n时刻所对应的频率值；

所述(32)PWVD分布获取步骤具体为：

(321)求解析信号z(n)的共轭：

式中，c(n,m)为解析信号的共轭，M是所选窗函数的窗口长度。

(322)对于变量m，计算c(n,m)的快速傅里叶变换得到第n个时刻的PWVD分布w(n,k)；

(323)移至下一窗口，重复步骤(321)和(322)，直至计算出所有时刻的PWVD分布。

2.根据权利要求1所述的弹丸速度测量方法，其特征在于，所述(40)瞬时频率获取步骤包括：

(41)滤波阈值设定：在搜索频率峰值时记录上次的峰值，并作为下一次搜索峰值时的滤波阈值；

(42)前端拟合：信号前端峰值搜索时，利用信号后面较为稳定的峰值数据来拟合并替换信号前端频率跳变的数据。

3.根据权利要求1所述的弹丸速度测量方法，其特征在于，所述(50)弹丸速度获取包括：

(51)速度时间曲线获取：

瞬时速度v与多普勒频率fd的关系如下式：

式中，λ0为电磁波在自由空间中的波长,；

(52)速度参数优化：

实际弹丸飞行速度为瞬时速度在弹丸飞行方向上的分量：

v_r＝v cosα

式中，α为弹丸飞行方向与雷达天线中心波束的夹角，v_r为实际弹丸飞行速度。