基于小波变换的激光引信数字化算法研究

论文摘要

本论文首先介绍了引信的概念,回顾了引信的发展历程。然后总结了激光引信的特点,对激光引信的国内外发展动态进行了综述。本论文对二维目标表面情形下的回波波形进行了仿真。主要针对的是柱面目标、平面目标和阶梯目标。给出了对此三类目标进行仿真得到的回波波形。分析了柱面目标有关参数的变化对回波波形展宽、峰值的影响。还分析了平面目标的距离、倾角等参数对回波波形展宽、峰值的影响以及阶梯目标导致的回波波形畸变等情形。本论文就仿真得到的平面目标的回波波形,讨论了阈值门法、峰值检测法、数字互相关法和“双尺”形心法的测距误差情况,指出了这些方法的不足之处。阈值门法存在着虚警和漏警的问题。此外,如果在同一距离处放置两种反射率不同的目标,那么两种情况下的回波峰值就将不同。而回波峰值的这种差异,会导致用阈值门法在回波前沿上所获得的定时点的位置产生较大的变化,从而导致了距离误差。这种距离误差有时会很大,可能导致阈值门法的失效。峰值检测法和“双尺”形心法的测距误差偏大,且受噪声随机性的影响,它们的测距误差在一个较大的范围上变动。数字互相关法的测距误差受噪声随机性的影响较小,但测距误差还是偏大。针对以上方法的不足之处,本论文提出了小波变换的模极大值法这种新方法。而后,对小波变换的模极大值法进行了仿真实验。全面考察了小波变换的模极大值法的抗噪能力,以及平面目标的各有关参数(主要是距离和倾角)对小波变换的模极大值法的可用性的影响,给出了可以采用小波变换的模极大值法来完成测距的平面目标各有关参数的范围。对小波变换的模极大值法的仿真实验结果表明,小波变换的模极大值法可以实现毫米量级的测距误差。本论文最后将实现小波变换的模极大值法的程序全部进行了整型化处理,同时也进行了优化。而后,将整个程序移植到DSP平台上运行,结果表明,小波变换的模极大值法完全可以在DSP上实现。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引信的概念与发展
• 1.1.1 引信的概念
• 1.1.2 引信的发展
• 1.2 激光引信
• 1.2.1 激光引信的概念及特点
• 1.2.2 激光引信的国内外发展动态
• 1.3 本论文的研究内容和意义
• 第2章 脉冲激光引信及其信号处理技术
• 2.1 引言
• 2.2 脉冲激光引信
• 2.3 脉冲激光引信的测距原理
• 2.4 脉冲激光引信的信号处理技术
• 2.4.1 传统的阈值门法
• 2.4.2 峰值检测法
• 2.4.3 数字互相关法
• 2.4.4 “双尺”形心法
• 2.4.5 小波变换的模极大值法
• 2.5 本章小结
• 第3章 目标回波特性的仿真与分析
• 3.1 引言
• 3.2 回波波形仿真的一般性原理
• 3.2.1 发射脉冲激光波束模型
• 3.2.2 仿真时用到的几个前提条件
• 3.2.3 回波功率表达式的得到
• 3.2.4 对t时刻接收到的回波功率有贡献的点所必须满足的条件
• 3.3 对平面目标、柱面目标和阶梯目标的回波波形仿真
• 3.3.1 对平面目标的回波波形仿真
• 3.3.2 对柱面目标的回波波形仿真
• 3.3.3 对阶梯目标的回波波形仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 引信算法的选择
• 4.1 引言
• 4.2 小波变换的模极大值法的测距原理及实现小波变换的算法
• 4.2.1 小波变换的模极大值法的测距原理
• 4.2.2 实现小波变换的算法
• 4.3 峰值检测法、数字互相关法、“双尺”形心法和小波变换的模极大值法的误差分析
• 4.4 小波变换的模极大值法的抗噪性能研究
• 4.5 本章小结
• 第5章 SEED-DEC5416 目标板上的测试实验
• 5.1 引言
• 5.2 CCStudio开发环境简介
• 5.3 目标板SEED-DEC5416 的硬件结构
• 5.4 从PC机平台到DSP平台的程序移植
• 5.5 在DSP平台上的实验结果
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢