Algorithms for analysis of ballistic radar data

Abstract

This report describes the algorithms used for processing ballistic radar data at the Norwegian Defence Research Establishment (FFI). A ballistic radar measures the velocity history of projectiles. This is used to determine the drag coefficient (CD) of the projectile, which in turn is used in ballistic trajectory simulations. The given radar data is primarily radial velocity data. These data are first smoothed and parallax corrected. A tangential velocity history is then calculated by assuming a ballistic trajectory, given an elevation, wind and possibly secondary aerodynamic forces. Given the tangential velocity history, together with meteorological information, a drag coefficient (CD) is determined. After smoothing, this results in a CD versus Mach number curve. The obtained CD function is checked by comparing a simulated radial velocity history with the corresponding measured one. The report also describes a method used at FFI to determine the ballistics of ricochets from radar measurements and a method for processing spin measurements. The algorithms are implemented in an in-house code called Weibelwin (programmed in C#).

Denne rapporten dokumenterer algoritmene som brukes for behandling av ballistiske radardata ved Forsvarets forskningsinstitutt (FFI). En ballistisk radar måler hastigheten på prosjektiler. Dette brukes til å bestemme dragkoeffisienten (CD) til prosjektilet, som igjen brukes i ballistiske banesimuleringer. De gitte radardataene er i første rekke radiell hastighet. Disse glattes og parallakse-korrigeres. Tangentiell hastighet beregnes deretter ved å anta en ballistisk bane, gitt elevasjon, vind og eventuelle sekundære aerodynamiske koeffisienter. Gitt den tangentielle hastigheten og meteorologiske data bestemmes dragkoeffisienten (CD). Etter glatting resulterer dette i en kurve over CD som funksjon av machtall. Den beregnede CD-funksjonen kontrolleres ved å sammenlikne simulert radiell hastighet med tilsvarende målte data. Rapporten beskriver også en metode brukt ved FFI for å bestemme ballistikken til rikosjetter ut fra radarmålinger samt en metode for å prosessere spinnmålinger. Algoritmene er implementert i en intern kode kalt Weibelwin programmert i C#.