基于Hilbert变换的弹丸进动周期提取方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105571412A(43)申请公布日2016.05.11(21)申请号201510912402.3(22)申请日2015.12.11(71)申请人中国人民解放军63850部队地址137001吉林省白城市洮北区平台镇108信箱63分队(72)发明人刘志学宫志华冷雪冰董立涛杨中文徐旭段鹏伟(74)专利代理机构吉林长春新纪元专利代理有限责任公司22100代理人王薇(51)Int.Cl.F42B35/02(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图9页(54)发明名称基于Hilbert变换的弹丸进动周期提取方法(57)摘要本发明涉及一种基于Hilbert变换的弹丸进动周期提取方法，特征在于利用Hilbert变换对微动速度序列（以下简称微动速度）处理提取其相位，对微动速度相位求差分得到弹丸的进动周期，是利用微多普勒信号的周期间相关性来估计周期的，对数据量有较高要求，测量误差较大且容易出现倍频和分频误差。数据率无损失，无倍频和分频误差。CN105571412ACN105571412A权利要求书1/3页1.基于Hilbert变换的弹丸进动周期提取方法，特征在于利用Hilbert变换对微动速度序列（以下简称微动速度）处理提取其相位，对微动速度相位求差分得到弹丸的进动周期，依次按以下步骤实现：步骤一：雷达尾追布站，架设在火炮或火箭炮的侧后方，对飞行的炮弹或火箭弹进行跟踪测量，获取目标的径向速度，采样间隔为；步骤二：质心径向速度估计飞行弹丸的径向速度的等间隔时间序列可以表示为式中，为质心径向速度，为微动速度序列，为随机分量，为整个序列的长度;、变化较快，二者之和对应瞬时径向速度序列的高频分量;变化较慢，对应于序列的低频分量;对径向速度拟合可以估计出弹丸的质心径向速度;步骤三：微动速度计算；飞行弹丸径向速度与估计的质心径向速度之差为微动速度;步骤四：计算微动速度的复数解析形式对微动速度做Hilbert变换，得微动速度序列的复数解析形式其中为的Hilbert变换，是卷积中间变量;为的复数解析形式，是的实部，是的虚部，是虚部的标识;步骤五：计算微动速度的相位复数解析微动速度的相位为2CN105571412A权利要求书2/3页式中，是微动速度和的相位，arctan为反正切函数;步骤六：对相位解缠绕复数解析微动速度的相位值域为，相位存在从弧度到0弧度的跳点，即存在缠绕问题;解缠绕算法为式中，是解缠绕后的微动速度相位;步骤七：对相位作自由节点样条拟合步骤三获得的微动速度包含噪声，对相位和相位为的影响较大，因此对相位做自由节点样条拟合，滤除噪声，得到相位滤波后的微动速度相位;步骤八：计算进动频率和进动周期；利用前向差分法可以实现由微动速度相位估计进动频率和进动周期式中，为径向速度序列的采样间隔，为进动周期，为进动频率。2.根据权利要求1所述的基于Hilbert变换的弹丸进动周期提取方法，其特征在于所述的微动速度作Hilbert变换得到微动速度复数解析形式，然后计算复数解析微动速度的相位，再对进行相位解缠绕得到连续变化的微动速度相3CN105571412A权利要求书3/3页位、对微动速度相位作自由节点样条函数拟合得到滤波后的降噪、对作差分得到进动频率和进动周期。4CN105571412A说明书1/7页基于Hilbert变换的弹丸进动周期提取方法技术领域[0001]本发明涉及一种基于Hilbert变换的弹丸进动周期提取方法，是用雷达对飞行的炮弹、火箭弹进行进动周期测量，属于测量技术领域。背景技术[0002]目前，国内外所进行的基于雷达数据的弹丸进动周期提取技术通常有两种:一种是基于雷达RCS测量数据的提取技术，另一种是基于微多普勒调制信号的技术。以下的文章和专利文献，基本覆盖了该领域主要的背景技术。为了交待出技术的发展过程，我们分类介绍文献的主要贡献以及缺点。[0003]基于雷达RCS测量数据的进动周期提取技术弹丸的自旋和进动使目标RCS序列呈现周期性变化，基于雷达RCS序列的目标进动周期提取方法研究开展的较早，美国开展的Firefly飞行试验专门研究进动特性，但技术细节未披露。现有关于提取RCS序列周期的方法包括周期图法[1,2]，自相关函数法[3]、平均幅度差函数法[4]，循环幅度差函数法、循环自相关函数法，以及循环幅度差结合自相关函数法[5,6]等，文献[7]利用三角函数来拟合RCS序列，再求得使拟合误差最小的进动频率。总的来讲，基于雷达RCS序列的目标进动周期提取利用的是弹丸进动对雷达回波的幅度调制信息，可以提取飞行目标的进动周期。但该类方法本质上是利用雷达RCS序列的周期间相关性来估计周期的，对数据量有较高要求，对雷达回波的信噪比要求较高