一种调频连续波引信定距系统的差频信号频率检测方法

具体实施方式

实施例1

引信技术指标要求距离分辨率为0.75m，作用距离为7.5m。假设弹目起始距离为30m，弹目接近速度为600m/s。按照如下方法对预定起爆距离所对应的目标频率差频信号进行检测，具体步骤为：

1)根据差频信号频率范围0～200kHz来确定采样频率F_S为1MHz，频率分辨率为5.12kHz；N为200；

2)预计算优化的Goertzel算法中的常数，并编码存储到频率检测程序中；其中，优化的Goertzel算法中的频率系数k如式(1)所示，优化的Goertzel算法中的一个常系数coeff如式(2)所示：

$k=\frac{\mathrm{Ng}{f}_{\det \mathrm{ect}}}{F_s}---\left(1\right)$

$\mathrm{coeff}=2\cos \left(\frac{2\pi }{N}k\right)---\left(2\right)$

其中，f_detect表示要检测的目标频率；

3)利用优化的Goertzel算法的公式进行频率检测，优化的Goertzel算法的公式如式(3)和式(4)所示：

v_k(n)＝coeffgv_k(n-1)-v_k(n-2)+x(n)       (3)

${\left|X\left(k\right)\right|}^2=v_k^2\left(N\right)+v_k^2(N-1)-2\cos \left(\frac{2\pi }{N}k\right)v_k\left(N\right)v_k(N-1)---\left(4\right)$

其中，x(n)为输入的差频信号采样数据，v_k(n)是滤波器输出值；

通过第3)步得到所要检测的频率信号的能量即|X(k)|²，当|X(k)|²超过预定的阈值0.8时则检测到了目标频率为(k/N)F_s的差频信号。

式(3)为实递归线性递归滤波器，n＝0，L L，N；

式(4)在计算时每N点执行一次，即在每次采样后立即用式(3)进行处理，但在每个第N次采样用式(4)进行一次频率点检测；

根据上述方法得出的检测结果为：在37.6ms时检测到|X(k)|²大小为输出理论最大值的0.9985，超过0.8，此时对应的弹目距离为30-600×0.376＝7.44m≈7.5m，即检测出了预定起爆距离所对应的目标频率差频信号。

实施例2

引信技术指标要求为距离分辨率0.75m，作用距离7.5m。假设弹目起始距离为30m，弹目接近速度为600m/s。按照如下方法对预定起爆距离所对应的目标频率差频信号进行检测，具体步骤为：

1)根据差频信号频率范围0～200kHz来确定采样频率F_S为1MHz，频率分辨率为5.12kHz；N为200；

2)计算优化的Goertzel算法中的常数；其中，优化的Goertzel算法中的频率系数k如式(1)所示，优化的Goertzel算法中的一个常系数coeff如式(2)所示：

$k=\frac{\mathrm{Ng}{f}_{\det \mathrm{ect}}}{F_s}---\left(1\right)$

$\mathrm{coeff}=2\cos \left(\frac{2\pi }{N}k\right)---\left(2\right)$

其中，f_detect表示要检测的目标频率；

3)利用优化的Goertzel算法的公式进行频率检测，优化的Goertzel算法的公式如式(3)和式(4)所示：

v_k(n)＝coeffgv_k(n-1)-v_k(n-2)+x(n)(3)

${\left|X\left(k\right)\right|}^2=v_k^2\left(N\right)+v_k^2(N-1)-2\cos \left(\frac{2\pi }{N}k\right)v_k\left(N\right)v_k(N-1)---\left(4\right)$

其中，x(n)为输入的差频信号采样数据，v_k(n)是滤波器输出值；

通过第3)步得到所要检测的频率信号的能量即|X(k)|²，当|X(k)|²超过预定的阈值0.8时则检测到了目标频率为(k/N)F_s的差频信号。

式(1)和式(2)根据引信装定的作用距离7.5m所对应的目标频率在检测程序初始化过程中进行计算；

式(3)为实递归线性递归滤波器，n＝0，L L，N；

式(4)在计算时每N点执行一次，即在每次采样后立即用式(3)进行处理，但在每个第N次采样用式(4)进行一次频率点检测；

根据上述方法得出的检测结果为：在37.6ms时检测到|X(k)|²大小为输出理论最大值的0.9985，超过0.8，此时对应的弹目距离为30-600×0.376＝7.44m≈7.5m，即检测出了预定起爆距离所对应的目标频率差频信号。