瞬时频率是表述非平稳信号物理实质的一个重要特征量,已在雷达、声纳、移动通信等技术领域获得了广泛的应用。研究瞬时频率的估计方法具有重要的理论意义和实用价值。利用多普勒原理设计而成的微波干涉仪,用于测量弹丸在炮膛内的运动参数,此项工作是提高火炮及弹丸性能的重要保障。弹丸回波信号包含了弹丸在炮膛内所有的运动参数信息,所以弹丸回波信号的瞬时频率就成为了研究弹丸在炮膛内运动特征的重要研究对象。本文首先对瞬时频率研究的发展状况进行了较为全面的综述,给出了瞬时频率的基本概念、定义方法和研究背景；其次具有针对性的对瞬时频率变化较大的弹丸回波信号,从不同角度对其瞬时频率估计方法与应用进行了较为深入的分析和研究。根据频率变化范围及应用环境的不同,可将信号分为两大类：瞬时频率在小范围变化的信号和瞬时频率在大范围内变化的信号。根据信号包含的频率分量又可将其分为：单分量信号和多分量信号。以瞬时频率变化较大的弹丸回波信号为例,采用WVD和W-H变换对单分量、多分量LFM信号分别进行瞬时频率估计。通过实验对比,对单分量LFM信号的瞬时频率估计,W-H变换较WVD对噪声抑制效果较好。对多分量LFM信号的瞬时频率估计时,W-H变换的优势更为明显,在-3dB信噪比的情况下,依然能够较好的估计信号频率。最后,结合硬件设计,实现算法功能,验证算法改进特性。