复合振动激光微多普勒效应的实验研究

论文摘要

激光雷达微多普勒效应在目标探测、识别中由于测量精度高、抗干扰能力强等优点,具有广阔的应用前景。复合振动比单频振动更复杂,因此研究复合振动目标的特征提取与识别更具现实意义。本文首先建立了一套基于Michelson-Morley动态干涉仪的复合振动激光微多普勒效应的探测系统,开展了实验研究,采用时频域联合分析的方法对实验信号进行了分析。通过对多种时频分析方法的比较表明:采用重排谱图分布得到的时频图像具有较为理想的时频特性,该方法适合于复合振动目标微多普勒信号的分析,从所得的时频图中可以获取复合振动目标的某些特征。通过对单、双频振动目标的微多普勒实验结果的对比,证明了我们建立的实验系统和采用的时频分析方法获取目标复合振动频率是真实、可靠的。其次通过建立激光雷达微多普勒效应探测运动目标复合振动数学模型,利用MATLAB编程进行了复合振动激光微多普勒效应的仿真研究,对仿真信号进行基于重排谱图的时频分析。在与实验中目标各运动参数相同的条件下,用模型仿真了复合振动目标的微多普勒信号,并且与实验的结果有很好的符合。通过仿真结果与实验结果的对比研究,验证了提出的复合振动仿真模型的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和应用前景
• 1.2 国外研究现状
• 1.3 国内研究现状
• 1.4 本文的主要内容
• 2 激光微多普勒效应的基本理论
• 2.1 多普勒频移基本原理
• 2.2 反射多普勒频移
• 2.3 微多普勒效应的基本概念
• 2.4 激光微多普勒效应的测量原理
• 2.5 小结
• 3 时频分析方法的基本理论
• 3.1 引言
• 3.2 时频表示与时频分析
• 3.2.1 基本概念
• 3.2.2 性能评价
• 3.2.3 Wigner-Ville分布（WVD）
• 3.2.4 平滑伪Wigner-Ville分布（SPWVD）
• 3.2.5 谱图（SP）
• 3.2.6 重排谱图（RSP）
• 3.3 小结
• 4 实验原理与实验系统
• 4.1 实验原理
• 4.2 光外差探测
• 4.2.1 光外差探测的基本原理
• 4.2.2 光外差探测的空间条件
• 4.2.3 光外差探测的频率条件
• 4.3 动态干涉仪的干涉场理论解释
• 4.4 实验系统介绍
• 4.5 信号采集
• 4.5.1 编程控制
• 4.5.2 采样定理
• 4.6 小结
• 5 复合振动激光微多普勒效应的实验数据处理与分析
• 5.1 复合振动微多普勒实验结果
• 5.1.1 复合振源
• 5.1.2 微多普勒信号实验结果
• 5.2 频域分析
• 5.3 WIGNER-VILLE分布
• 5.3.1 Wigner-Ville 分布
• 5.3.2 平滑伪Wigner-Ville分布
• 5.4 谱图
• 5.5 谱图的重排
• 5.6 其它频率下实验结果的分析
• 5.7 和单频振动目标实验结果的比较
• 5.8 被测目标频率成分的确定
• 5.9 小结
• 6 复合振动微多普勒效应的仿真研究与实验分析
• 6.1 复合振动微多普勒效应的仿真理论
• 6.2 复合微多普勒信号的仿真与实验结果比较
• 6.2.1 复合振源
• 6.2.2 复合微多普勒仿真与实验信号的比较
• 6.2.3 复合微多普勒仿真与实验信号的时频比较
• 6.2.4 两种特殊情况下的仿真与实验信号的比较
• 6.3 小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：攻读学位期间发表的论文目录