主要内容

预测表面混乱力量Range-Doppler空间

这个例子展示了如何计算雷达截面(RCS) range-Doppler平毫无特色的表面的空间。您将看到如何使用RCS检查表面混乱的表现,分析表面目标的检测能力,估计总杂波功率的分辨单元通过使用近似分辨单元形心。

Doppler-Processed杂乱的回报

本节介绍的概念Doppler-processed表面和杂乱的回报clutterSurfaceRangeDopplerRCS杂乱的函数,该函数计算RCS组range-Doppler细胞。这个函数在扩大clutterSurfaceRCS函数通过计算杂乱的回报是如何分布在多普勒除了范围。功能仅限于平模型与一个光滑的表面,规范化RCS (nrc)可以指定范围的函数。

Range-Doppler细胞

脉冲多普勒雷达系统使用一系列相干脉冲测量恢复信号的多普勒频率。一组范围盖茨用于本收到能量范围,和一组多普勒滤波器用于本收到根据信号的多普勒频率的能量。这形成一个离散二维range-Doppler地图(RDM)接收的能量。这张地图的每个像素对应于一个range-Doppler细胞——一个空间上的区域划分两个iso范围领域和两个iso-Doppler锥。这个三维区域的交集与表面定义了一个表面杂物range-Doppler细胞的尺寸对应的数量收到能量测量的相应的像素。

CartToRDM.png

上面的图显示了映射RDM range-Doppler细胞从笛卡儿空间。注意,range-Doppler细胞的分布是对称的雷达的速度。因此,大多数range-Doppler细胞在笛卡儿空间由两个不相交的区域。

杂乱的演讲

本节演示了工作流使用的输出clutterSurfaceRangeDopplerRCS检查表面如何RDM杂乱了。您将看到如何找到整个范围和多普勒的表面,锥形光束的距离和多普勒程度,以及如何快速估计杂波的多普勒带宽范围的函数。

表面在Range-Doppler空间

表面杂波分布在范围从范围到最低点(雷达高度)地平线。也是方位角分布在360度和90度的仰角。表面杂物的大角传播原因是分布在一系列的多普勒频率。了解表面杂物将出现在一组range-Doppler细胞,多少的表面有助于每一个细胞,是很重要的对于许多应用程序,包括控制系统设计和检测能力的分析。典型的雷达天线使用一束紧孤立小区域的表面,而在这个例子中,您将看到如何将雷达波束的信息合并到杂乱回归分析。在这个分析中,为了一个简单的假设,使用表面杂物是无界的范围。范围覆盖的区间 ( 高度 , ) ,但是可以指定感兴趣的最大射程。

与范围不同,表面杂波的多普勒频率总是会有界和可能有限的最大射程采样雷达或雷达的速度。除了的总速度雷达,雷达的速度必须是已知的z -,这是被俯冲角——与横向速度矢量的角度,用积极指示速度向下潜水。

这个函数helperSurfaceDopplerLimits提供了计算最小和最大表面杂波多普勒,,下图展示了最大表面多普勒雷达速度和最大范围的函数10 GHz雷达在3公里的高度。当潜水角是零,将会有一个临界范围(红色虚线的次要情节)的速度向量相交的表面,上面最大的多普勒雷达速度只取决于。

频率= 10 e9;%赫兹alt = 3 e3;% mhelperSurfaceDopplerLimitsChart(频率、alt)

图包含2轴对象。坐标轴对象1标题最大的多普勒频率(赫兹)潜水= 0度,包含雷达速度(米/秒),ylabel最大距离(公里)包含一个对象类型的轮廓。坐标轴对象2标题最大的多普勒频率(赫兹)潜水= 30度,包含雷达速度(米/秒),ylabel最大距离(公里)包含2类型的对象轮廓,线。

运行clutterSurfaceRangeDopplerRCS功能表面的RCS。首先定义所需的系统和平台参数。使用一个78 Hz多普勒分辨率,使平台在120 m / s潜水10度角。

dopres = 78;%赫兹速度= 120;% m / s潜水= 10;%度

定义一个起价5公里的地带,占地5公里范围在40 m分辨率。它定义了每个倾斜范围本中心。

R = 5 e3:40:10e3;

创建一个surfaceReflectivityLand对象获取所需的nrc值。平地的巴顿模型表面在默认情况下使用。使用grazingang函数找到相对应的放牧角度每个范围内,然后让nrc在每个区间。

放牧= grazingang (alt, R,“平”);反射= surfaceReflectivityLand;nrc =反射(放牧、频率);

指定范围计算RCS的杂波片和使用提供的helper函数绘制结果。

[rcs,夹住]= clutterSurfaceRangeDopplerRCS (nrc, R,频率,dopres, alt、速度、潜水);helperPlotSurfaceRCS (R,夹住,rcs)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题表面RCS (dBsm),包含多普勒(赫兹),ylabel范围(公里)包含一个类型的对象的形象。

这个结果可以观察到一些有趣的事情:

  • 杂波的非零俯冲角的结果返回略微倾斜向高多普勒在较低范围和低多普勒在更高的范围。

  • 表面杂波多普勒程度的增加与范围

  • 0 Hz周围的杂物,对应于侧向方向,显示了RCS与范围仅略有变化

  • 杂乱返回min和max范围多普勒在每个门口还难以预测

光束在Range-Doppler空间

前一节看着range-Doppler总体程度上表面的空间,但要理解整个故事,雷达波束应考虑。

clutterSurfaceRangeDopplerRCS函数将杂乱的RCS计算所有360度方位和不考虑限制雷达波束。定义的一个简单的锥形束的方位角和仰角波束宽度,梁足迹的最小和最大范围和最小和最大内多普勒锥束可以在封闭的形式计算。此信息可用于串联的输出clutterSurfaceRangeDopplerRCS确定RCS落梁内的杂物。

这个函数helperConicalBeamLimits提供了计算梁的程度在range-Doppler简单对称锥形光束的空间。下图显示了梁的最小和最大多普勒极限足迹变化相对较宽方位角(有时称为斜视角地平面)两种不同俯冲角度。用梁10度波束宽度指出在30度。

beamw = 10;%度部= 30;%度helperBeamDopplerLimitsChart(频率、alt、速度、beamw dep)

图包含2轴对象。坐标轴对象1标题波束多普勒极限潜水= 0度,包含方位相对侧向(度),ylabel多普勒极限(千赫)包含2线类型的对象。这些对象代表分钟多普勒,马克斯多普勒。坐标轴对象2标题波束多普勒极限潜水= 30度,包含方位相对侧向(度),ylabel多普勒极限(千赫)包含2线类型的对象。这些对象代表分钟多普勒,马克斯多普勒。

上面的图说明,水平飞行路径,梁总覆盖相同的多普勒频率范围,和梁侧向方向中心0 Hz。30度角潜水,梁在多普勒变化的程度取决于方位指向。

光束的距离和多普勒极限足迹可以用来提取表面RCS属于梁。让雷达波束侧向方向指向指定的抑郁症30度角。

阿兹= 0;%度(R1、R2 d1, d2) = helperConicalBeamLimits(频率、alt、速度、潜水、beamw az, dep)
R1 = 5.2303 e + 03
R2 = 7.0986 e + 03
d1 = -2.6652
d2 = 1.3875 e + 03

R1R2min和max斜梁足迹(单位:米)范围,然后呢d1d2多普勒频率的最大值和最小值的足迹(Hz)。

情节表面RCS,显示该地区在这些范围和多普勒极限。

helperPlotSurfaceRCS (R,夹住,rcs, R1, R2, d1, d2)

图包含2轴对象。坐标轴对象1标题表面RCS (dBsm),包含多普勒(赫兹),ylabel范围(公里)包含2图像类型的对象,补丁。坐标轴对象2标题表面RCS (dBsm)放大,包含多普勒(赫兹),ylabel范围(公里)包含一个类型的对象的形象。

在这个很好的侧向情况下,梁内表面RCS与多普勒显示只有轻微的变化和变化只有约0.4 dBsm光束。

现在做一个off-broadside梁几何。设置方位相对侧向到-60度(指向运动的方向)和阴谋的结果。

阿兹= -60;%度(R1、R2 d1, d2) = helperConicalBeamLimits(频率、alt、速度、潜水、beamw az, dep);helperPlotSurfaceRCS (R,夹住,rcs, R1, R2, d1, d2)

图包含2轴对象。坐标轴对象1标题表面RCS (dBsm),包含多普勒(赫兹),ylabel范围(公里)包含2图像类型的对象,补丁。坐标轴对象2标题表面RCS (dBsm)放大,包含多普勒(赫兹),ylabel范围(公里)包含一个类型的对象的形象。

眯着在这个情况下,表面RCS变化范围和多普勒,并显示关于一个4跨梁dBsm变异。这样的变化可以为检测算法和控制带来麻烦。

多普勒带宽

总杂波多普勒带宽在给定范围内是一个重要的指标在接收器链等应用程序设计、脉冲重复频率的选择,和MTI滤波器设计。表面RCS的range-Doppler地图可以用来找到每个系列本多普勒杂波的程度。

遍历范围垃圾箱,对于每一个范围,找到第一个和最后一个多普勒与非零RCS垃圾箱。箱盖的带宽数量乘以估计多普勒分辨率。这个近似是一个基线,可以扩展将多普勒旁瓣和内在的信息杂乱运动。

bandw = 0(1,元素个数(R));gIdx = 1:元素个数(R) I1 =找到(rcs (gIdx:), 1,“第一”);I2 =找到(rcs (gIdx:), 1,“最后一次”);bandw (gIdx) = (I2 - I1 + 1) * dopres;结束

找到一个二次匹配和策划的结果。

pf = polyfit (R, bandw 2);图绘制(bandw e3 / 1, R / 1 e3)情节(polyval e3 (pf, R) / 1, R / 1 e3);持有包含(的带宽(赫兹))ylabel (的距离(公里))传说(带宽估计的,“二次健康”,“位置”,“西北”甘氨胆酸)组(,“XLimitMethod”,“紧”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含带宽(赫兹),ylabel范围(公里)包含2线类型的对象。这些对象代表带宽估计,二次。

多普勒包装

相干雷达脉冲收集以恒定速率,称为脉冲重复频率(脉冲),在一个连贯的处理时间间隔(CPI)。脉冲存储在一个矩阵有时被称为一个数据立方体或阶段历史(PH),这使range-time地图获得能源。在现代数字系统实现多普勒处理标准时间(在脉冲)快速傅里叶变换(FFT)。因此,返回信号的多普勒频谱受到包装在一个频率编码脉冲长度的间隔。这意味着明显回报分布的杂波多普勒可能相当复杂,和有可能的一个像素包含来自多个range-Doppler细胞的回报在相等的多普勒频率。

helperDopplerWrappingExample

图包含2轴对象。坐标轴对象1标题打开多普勒频谱,包含多普勒(Hz), ylabel范围(公里)包含一个类型的对象的形象。坐标轴对象2与标题包装多普勒频谱,包含多普勒(Hz), ylabel范围(公里)包含一个类型的对象的形象。

它可以是有用的检查杂波的多普勒频谱拆开。例如,看到各种夏令时间过滤器在接收器链可能影响杂乱返回信号。检查包装也很有用,它总杂波多普勒频谱多少回报RDM的出现在一个给定的像素。的clutterSurfaceRangeDopplerRCS函数可以双管齐下。启用多普勒包装通过指定的数量多普勒垃圾箱使用通过可选的NumDopplerBins参数。没有包装由于模糊范围执行。

开始通过指定使用多普勒垃圾箱的数量。

numdop = 128;

发现隐含的PRF这个规范使用指定的多普勒分辨率。

脉冲重复频率= dopres * numdop
脉冲重复频率= 9984

调用的函数,但这一次指定要使用多普勒垃圾箱的数量。由此产生的混乱RCS将集中对间隔0赫兹和扩展 ( - - - - - - 脉冲重复频率 2 , 脉冲重复频率 2 ]

[rcs,夹住]= clutterSurfaceRangeDopplerRCS (nrc, R,频率,dopres, alt,速度,潜水,“NumDopplerBins”,numdop);

策划的结果。

helperPlotSurfaceRCS (R,夹住,rcs)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题表面RCS (dBsm),包含多普勒(赫兹),ylabel范围(公里)包含一个类型的对象的形象。

自脉冲重复频率低于最低多普勒带宽地带,因为梁是没有限制的,测量的杂乱返回将填补整个。脊对应最小和最大打开多普勒仍然可见。

分析表面的检测能力的目标

在本节中,您将看到如何使用clutterSurfaceRangeDopperRCS做一个粗糙表面的检测能力的确定目标根据其RCS。假设梁是指向目标,获得不分辨单元发生显著的变化。这种假设,signal-to-clutter比(SCR)的比率可以找到目标RCS杂乱RCS的分辨单元包含目标。

首先定义集合为一个典型的机载脉冲多普勒雷达系统参数。使用10 GHz频率、距离分辨率80,31日赫兹多普勒分辨率。片将开始在10公里范围和覆盖400范围。

频率= 10 e9;%赫兹rngres = 80;% mdopres = 31;%赫兹startrange = 10 e3;% mnumrange = 400;R = startrange + (0: numrange-1) * rngres;

位置的雷达在海拔4千米以上原点,水平地飞行在240 m / s + X方向。

alt = 4 e3;% m速度= 240;% m / s潜水= 0;%度

现在定义的目标。把它放在表面14公里的范围较宽的方向。6 dBsm让目标的RCS。

tgtrng = 14 e3;% mtgtgndrng =√tgtrng ^ 2-alt ^ 2);tgtpos = [0 tgtgndrng 0];tgtrcs = 6;% dBsm

计算目标的多普勒频率。

rdrpos = [0 0 alt];rdrvel =速度* [cosd(潜水)0信德(潜水)];λ= freq2wavelen(频率);tgtdop = 2 /λ*点(rdrvel tgtpos-rdrpos) / tgtrng
tgtdop = 0

由于目标在于侧向方向和雷达不潜水,目标的多普勒频率是0 Hz。

计算表面RCS。使用相同的反射率模型。

放牧= grazingang (alt, R,“平”);nrc =反射(放牧、频率);[rcs,夹住]= clutterSurfaceRangeDopplerRCS (nrc, R,频率,dopres, alt、速度、潜水);

回想一下,在返回的每个range-Doppler细胞表面RCSclutterSurfaceRangeDopplerRCS包括杂乱回来的全部360度方位。因此,假设由梁表面返回是有限的,只有相交的分辨单元的一侧雷达速度矢量,梁内的表面RCS是返回值的一半clutterSurfaceRangeDopplerRCS。RCS除以两个了。

rcs = rcs / 2;

提取表面RCS 0 Hz多普勒本。

rcs0Hz = rcs(:,夹住= = 0);

找到包含目标和表面的范围本RCS在目标范围内。估计可控硅(dB)通过寻找目标RCS和表面之间的区别。

[~,tgtrngbin] = min (abs (tgtrng-R));surfrcs = pow2db (rcs0Hz (tgtrngbin));tgtscr = tgtrcs - surfrcs
tgtscr = -2.1058

消极的可控硅,目标不太可能被检测到。现在尽量减少距离分辨率30 m和重复实验。

rngres = 30;% mR = startrange + (0: numrange-1) * rngres;放牧= grazingang (alt, R,“平”);nrc =反射(放牧、频率);[rcs,夹住]= clutterSurfaceRangeDopplerRCS (nrc, R,频率,dopres, alt、速度、潜水);rcs = rcs / 2;rcs0Hz_highRes = rcs(:,夹住= = 0);[~,tgtrngbin] = min (abs (tgtrng-R));surfrcs = pow2db (rcs0Hz_highRes (tgtrngbin));tgtscr = tgtrcs - surfrcs
tgtscr = 2.1536

改进的距离分辨率,地上range-Doppler细胞的大小比较小,导致少从表面反射功率,和目标可能被检测到。这个假定整个目标落在一个距离分辨单元和范围横跨并不重要。使用提供的helper函数绘制可视化的表面随着目标RCS在范围的决议。金宝搏官方网站

helperPlotSurfTgtRCS (R, rcs0Hz rcs0Hz_highRes、tgtrng tgtrcs)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题表面和目标RCS,包含范围(公里),ylabel RCS (dBsm)包含3线类型的对象。一个或多个行显示的值只使用这些对象标记代表表面RCS(低分辨率),表面RCS(高清),目标。

估计杂波功率并返回

在本节中,您将看到如何使用混乱RCS快速产生杂乱的回报信息以及估计的质心range-Doppler细胞表面。你会对待每个质心作为一个点目标的RCS等于相应的细胞,用雷达方程找到接收的混乱力量在每一个细胞,然后构建标准时间信号相位噪声和热噪声。

计算杂波功率

首先定义雷达系统参数。使用频率为2.4 GHz, 80米距离分辨率,脉冲重复频率6赫兹和128多普勒垃圾箱(对应于128脉冲)。的NumDopplerBins参数将再次使用DC-centered多普勒频谱。

频率= 2.4 e9;%赫兹rngres = 80;% m脉冲重复频率= 6 e3;%赫兹numdop = 128;

发现该系统的多普勒分辨率。

dopres =脉冲重复频率/ numdop;

把雷达在海拔4千米的旅行在100 m / s 10度潜水。

alt = 4 e3;% m速度= 100;% m / s潜水= 10;%度

定义一个地带,从最低点和占地120盖茨开始。

startrange = alt;numrange = 120;R = startrange + (0: numrange-1) * rngres;

这个特定的工作流程要求不杂乱的带宽超过PRF,可以检查与提供的辅助功能。

(d1, d2) = helperSurfaceDopplerLimits(频率、alt、速度、潜水、R(结束));d2 - d1 <脉冲重复频率
ans =逻辑1

如果多普勒带宽超过PRF,多普勒包装后可以执行计算打开的每个单元中的杂波功率谱。

计算表面的nrc在每个范围本使用反射率模型之前创建。

放牧= grazingang (alt, R,“平”);nrc =反射(放牧、频率);

为了生成一个更现实的杂波信号,使威布尔斑纹反射率模型使用0.8的形状参数,并生成一个新的实例为每个多普勒本的斑纹。

(反射)反射。斑纹=“威布尔”;反射。SpeckleShape = 0.8;spck = 0 (numrange numdop);印第安纳州= 1:numdop [~, spck(:,印第安纳州)]=反射(放牧、频率);结束

计算给定参数的表面RCS。在散斑值,再一次返回的RCS除以2得到RCS的一侧雷达速度矢量。

[rcs,夹住]= clutterSurfaceRangeDopplerRCS (nrc, R,频率,dopres, alt,速度,潜水,“NumDopplerBins”,numdop);rcs = rcs。* spck;rcs = rcs / 2;

定义雷达方向看。点的雷达侧向方向(90度,相对速度矢量)和30度。

azLook = 90;%度,相对速度矢量elLook = -30;%度

helperRangeDopplerCellCenters函数提供了找到range-Doppler细胞中心的坐标从表面上看,这对每个细胞接近权力重心。上面这个函数假设雷达定位原点+ X方向的旅行。返回的坐标值将南中心不相交的细胞表面。

λ= freq2wavelen(频率);[残雪,cy] = helperRangeDopplerCellCenters (R,夹住,λ,alt、速度、潜水);

绘制计算质心位置使用提供的辅助功能。

cy helperPlotCellCentroids (cx)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题Range-Doppler细胞重心,包含X(公里),ylabel Y(公里)包含一行对象显示其值只使用标记。

只有细胞+ Y一半的飞机被认为是,因为这是雷达指出方向。

找到的视线(LOS)雷达重心,将它们转换为传感器坐标系,得到每个单元的角度传感器。

sensorFrame = rotz (azLook) * roty (-elLook);%的视觉重心在场景框架losx =残雪;losy = cy;losz = alt;%转换为传感器坐标系[losx, losy losz] =交易(sensorFrame (1,1) * losx + sensorFrame (2, 1) * losy + sensorFrame (3,1) * losz,sensorFrame (1、2) * losx + sensorFrame (2, 2) * losy + sensorFrame (3 2) * losz,sensorFrame (1、3) * losx + sensorFrame (2、3) * losy + sensorFrame (3,3) * losz);%得到阿兹/ el角度重心(阿兹,el, ~) = cart2sph (losx、losy losz);阿兹= rad2deg (az);el = rad2deg (el);

创建一个14-by-14均匀矩形阵列(URA所言)计算每个range-Doppler细胞方向的天线增益。

数组=分阶段。(14(14),λ/ 2);

创建一个phased.ArrayResponse系统对象获取数组的大小反应在每一个单元形心的方向。只有输入有效(non-NaN)质心阵列响应和表达数据库中的结果。

antresp = phased.ArrayResponse (“SensorArray”、数组);nonnan = ~ isnan (az) & ~ isnan (el);antGain = 0 (numrange numdop);antGain (nonnan) = antresp(频率(阿兹(nonnan) el (nonnan)]。');antGain = mag2db (abs (antGain));

雷达方程返回信噪比(信噪比)的比率,计算噪声功率现在为了返回接收到的混乱力量。计算脉冲宽度假设一个简单的矩形脉冲。使用噪声温度290 K,然后发现瓦分贝的噪声功率。

τ= range2time (rngres);Ts = 290;noisePwr = 10 * log10 (physconst (玻耳兹曼的)* Ts /τ);

使用10千瓦的传输功率。

txPwr = 10 e3;

遍历range-Doppler细胞,和使用radareqsnr和噪声功率计算得到预期的混乱力量在每一个细胞。

clutPwr =无穷(numrange numdop);rIdx = 1: numrangedIdx = 1: numdop如果rcs (rIdx dIdx) > 0 clutPwr (rIdx dIdx) = radareqsnr(λ,R (rIdx) txPwr,τ,RCS的rcs (rIdx dIdx),“获得”antGain (rIdx dIdx),“t”Ts) + noisePwr;结束结束结束

策划的结果。

显示亮度图像(计划/ 1 e3, R / 1 e3, clutPwr)组(gca),“ydir”,“正常”)包含(“多普勒(千赫)”)ylabel (的距离(公里))标题(“表面反射(瓦分贝)的力量”)colorbar

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题的表面反射(瓦分贝),包含多普勒(赫兹),ylabel范围(公里)包含一个类型的对象的形象。

天线波瓣结构和增加了散斑的影响可以清楚的看到地图的混乱力量。注意,这个结果表明权力受到反射的表面分布范围和多普勒但不包括信号处理收益。散斑可以省略得到平均杂波功率。

情节单元形心再一次,但这一次他们颜色代码返回的权力是如何分布在笛卡尔空间。

helperPlotCellCentroids (cx, cy clutPwr)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题Range-Doppler细胞重心,包含X(公里),ylabel Y(公里)包含一个散射类型的对象。

模拟杂波返回

杂乱的一个简单的返回信号可以通过构造一个标准时间信号生成适当的权力和阶段,并添加多普勒旁瓣和热噪声。首先将杂波功率大小值。

clutMag = db2mag (clutPwr);

使用提供的helper函数来生成一个标准时间信号的计算级频谱。这个函数添加应用频率和相位补偿多普勒旁瓣信号多普勒频率。

PH = helperFormSlowTimeSignal (clutMag,脉冲重复频率,R);

添加热噪声。调整噪声功率的数量占独立通道的阵列总结在一起。

numchan = getNumElements(数组);noisePwrSum = noisePwr + 10 * log10 (numchan);倪= randn(大小(PH));nq = randn(大小(PH));酸碱= + db2mag (noisePwrSum) *我* nq (ni + 1) /√(2);

形式的DC-centered

RDM = fftshift (fft (PH值,[],2),2);

策划的结果。下面的颜色范围从20瓦分贝的预期噪声功率-10瓦分贝。

显示亮度图像(计划/ 1 e3, R / 1 e3, 20 * log10 (abs (RDM)))集(gca),“ydir”,“正常”)包含(“多普勒(千赫)”)ylabel (的距离(公里))标题(“预测RDM(瓦分贝))colorbar爬([noisePwrSum-20 + 20 * log10 (numdop) -10])

图包含一个坐标轴对象。测量的轴与标题预测对象(瓦分贝),包含多普勒(赫兹),ylabel范围(公里)包含一个类型的对象的形象。

除了多普勒旁瓣,夏令时间效应可以通过应用波形信息占每个脉冲和模拟距离旁瓣。

与雷达的场景

提供的helper函数helperCompareToScenario演示了如何收集杂乱返回相同的场景参数使用radarScenario。雷达场景允许灵活的杂波仿真支持任何可用的波形类型、现实的平台轨迹和异构表面(地形、反射率地图,curved-Earth金宝app等等)。

下图展示了输出,可以预期的场景模拟。

ScenarioRDM2.png

之间存在着密切的协议这两个非常不同的方法,杂乱的一代。

您可以运行这个例子的场景模拟作为取消下面的线。仿真需要10到15分钟与64 GB的RAM和机器3 GHz处理器。

% helperCompareToScenario(数组、numdop脉冲重复频率,反射,rngres,频率,azLook, elLook, txPwr, noisePwr, alt,速度,潜水,R,夹住)

结论

在这个例子中,您看到了如何计算RCS range-Doppler平面的空间。您看到了如何调查的锥形束审讯时的表面上的混乱,以及如何使用RCS随表面简单的几何计算执行快速分析检测能力的表面目标基于RCS。最后,您看到了如何使用近似快速估计杂波功率和模拟杂波返回细胞质心和雷达方程。

金宝app支持功能

helperSurfaceDopplerLimitsChart

函数helperSurfaceDopplerLimitsChart(频率、alt)%创建一个图来可视化平面的多普勒极限。社民党= linspace (90150、80);maxRange = linspace (3 e3, 10 e3, 80);潜水= 0;d1_0 = 0(元素个数(maxRange),元素个数(spd));d2_0 = d1_0;spdIdx = 1:元素个数(spd)rIdx = 1:元素个数(maxRange) [d1_0 (rIdx spdIdx) d2_0 (rIdx spdIdx)] = helperSurfaceDopplerLimits(频率、alt、社民党(spdIdx),潜水,maxRange (rIdx));结束结束潜水= 30;d1_30 = 0(元素个数(maxRange),元素个数(spd));d2_30 = d1_30;spdIdx = 1:元素个数(spd)rIdx = 1:元素个数(maxRange) [d1_30 (rIdx spdIdx) d2_30 (rIdx spdIdx)] = helperSurfaceDopplerLimits(频率、alt、社民党(spdIdx),潜水,maxRange (rIdx));结束结束critR = alt /信德(潜水);h =图;次要情节(1、2、1)轮廓(社民党,maxRange / 1 e3, d2_0/1e3 (2 4 5 6 7 8 9),“黑”,“showtext”,“上”)标题({“最大的多普勒频率(赫兹)”;“潜水= 0度”})包含(“雷达速度(米/秒)”)ylabel (的最大距离(公里)次要情节(1、2、2)轮廓(社民党,maxRange / 1 e3, d2_30/1e3 (2 4 5 6 7 8 9),“黑”,“showtext”,“上”)标题({“最大的多普勒频率(赫兹)”;“潜水= 30度”})包含(“雷达速度(米/秒)”)ylabel (的最大距离(公里))线(xlim [critR critR] / 1 e3,“颜色”,“红色”,“线型”,“——”)h。位置= h。位置+ [0 0 560 0];集(gca),“XLimitMethod”,“紧”)结束

helperPlotSurfaceRCS

函数helperPlotSurfaceRCS (R,夹住,rcs, R1, R2, d1, d2)%的表面情节RCS range-Doppler空间。可选地,放大%指定时间间隔。h =图;如果输入参数个数> 3次要情节(1、2、1)结束显示亮度图像(计划/ 1 e3, R / 1 e3, 10 * log10 (rcs))集(gca,“ydir”,“正常”)包含(“多普勒(千赫)”)ylabel (的距离(公里))标题(“表面RCS (dBsm)”)colorbar如果输入参数个数> 3补丁(d1 d2 d2 d1 / 1 e3, (R1 R1, R2 R2) / 1 e3,,“FaceColor”,“没有”,“EdgeColor”,“红色”次要情节(1、2、2)RIdx1 =找到(R < = R1, 1,“最后一次”);RIdx2 =找到(R > = R2, 1,“第一”);DIdx1 =找到(夹住< = d1, 1,“最后一次”);DIdx2 =找到(计划> = d2, 1,“第一”);显示亮度图像(夹住(DIdx1: DIdx2) / 1 e3, e3 (RIdx1: RIdx2) / 1, 10 * log10 (rcs (RIdx1: RIdx2 DIdx1: DIdx2)))集(gca,“ydir”,“正常”)包含(“多普勒(千赫)”)ylabel (的距离(公里))标题({“表面RCS (dBsm)”;“放大”})colorbar h。位置= h。位置+ [0 0 560 0];结束结束

helperBeamDopplerLimitsChart

函数helperBeamDopplerLimitsChart(频率、alt、社民党、bw dep)%创建一个图来可视化多普勒波束的极限。阿兹= linspace (-90、90、1 e3);潜水= 0;d1_0 = 0(1,元素个数(az));d2_0 = d1_0;印第安纳州= 1:元素个数(az) [~, ~, d1_0(印第安纳州),d2_0(印第安纳州)]= helperConicalBeamLimits(频率、alt、社民党、潜水bw,阿兹(印第安纳州),部);结束潜水= 30;d1_30 = 0(1,元素个数(az));d2_30 = d1_30;印第安纳州= 1:元素个数(az) [~, ~, d1_30(印第安纳州),d2_30(印第安纳州)]= helperConicalBeamLimits(频率、alt、社民党、潜水bw,阿兹(印第安纳州),部);结束h =图;次要情节(1、2、1)情节(az, d1_0/1e3 az, d2_0/1e3)标题({“梁多普勒极限”;“潜水= 0度”})包含(“方位相对侧向(度)”)ylabel (“多普勒极限(千赫)”)传说(分钟多普勒的,“马克斯·多普勒”网格)集(gca),“XLimitMethod”,“紧”次要情节(1、2、2)情节(az, d1_30/1e3 az, d2_30/1e3)标题({“梁多普勒极限”;“潜水= 30度”})包含(“方位相对侧向(度)”)ylabel (“多普勒极限(千赫)”网格)传奇(分钟多普勒的,“马克斯·多普勒”甘氨胆酸)组(,“XLimitMethod”,“紧”)h。位置= h。位置+ [0 0 560 0];结束

helperConicalBeamLimits

函数(R1、R2 d1, d2) = helperConicalBeamLimits(频率、alt、社民党、潜水bw, az,放牧)%返回锥形光束的距离和多普勒极限足迹。如果吃草< = bw / 2 R1 =正;R2 =正;elseif吃草< = bw / 2 R1 = alt /信德(放牧+ bw / 2);R2 =正;elseif吃草< = 90 - bw / 2 R1 = alt /信德(放牧+ bw / 2);R2 = alt /信德(graze-bw / 2);其他的R1 = alt;R2 = alt /信德(graze-bw / 2);结束λ= freq2wavelen(频率);azVel = az + 90;%利用方位相对速度矢量斜视= acosd (cosd(潜水)* cosd (azVel) * cosd(放牧)+信德(潜水)*信德(放牧));如果斜视< = bw t1 / 2 =斜视+ bw / 2;t2 = 0;其他的t1 =斜视+ bw / 2;t2 =斜视- bw / 2;结束d1 = 2 /λ*社民党* cosd (t1);d2 = 2 /λ*社民党* cosd (t2);结束

helperDopplerWrappingExample

函数helperDopplerWrappingExample%情节展示多普勒包装alt = 1 e3;频率= 2 e9;脉冲重复频率= 1.4 e3;ndop = 256;dopres =脉冲重复频率/ ndop;潜水= 70;速度= 120;R = 2 e3:40:12e3;nrc = 1(大小(R));[RCS1, dopbins1] = clutterSurfaceRangeDopplerRCS (nrc, R,频率,dopres, alt、速度、潜水); [RCS2,dopbins2] = clutterSurfaceRangeDopplerRCS(nrcs,R,freq,dopres,alt,speed,dive,“NumDopplerBins”,ndop);h =图;次要情节(1、2、1)显示亮度图像(dopbins1 R / 1 e3 10 * log10 (RCS1))集(gca,“ydir”,“正常”)标题(打开多普勒频谱的)包含(“多普勒(Hz)”)ylabel (的距离(公里))ch = colorbar;ch.Title.String =“RCS (dBsm)”;次要情节(1、2、2)显示亮度图像(dopbins2 R / 1 e3 10 * log10 (RCS2))集(gca,“ydir”,“正常”)标题(包装的多普勒频谱的)包含(“多普勒(Hz)”)ylabel (的距离(公里))ch = colorbar;ch.Title.String =“RCS (dBsm)”;h。位置= h。位置+ [0 0 560 0];结束

helperPlotSurfTgtRCS

函数helperPlotSurfTgtRCS (R, rcsLow rcsHigh、tgtrng tgtrcs)%情节RCS对范围和注释和RCS目标范围。情节(R / 1 e3, 10 * log10 (rcsLow))情节(R / 1 e3, 10 * log10 (rcsHigh))情节(tgtrcs tgtrng / 1 e3,*黑的)举行包含(的距离(公里))ylabel (“RCS (dBsm)”)传说(“表面RCS(低分辨率)”,的表面RCS(高清),“目标”,“位置”,“最佳”)标题(表面和目标RCS的)结束

helperSurfaceDopplerLimits

函数(d1, d2) = helperSurfaceDopplerLimits(频率、alt、社民党、潜水maxRange)%返回一个平面上的多普勒极限。%俯角最大范围如果maxRange < alt maxRangeDep = 90;其他的maxRangeDep = 90 - acosd (alt / maxRange);结束%规范化最大关闭率如果潜水< maxRangeDep maxClosing = cosd (maxRangeDep-dive);其他的maxClosing = 1;结束%的最低收盘汇率如果那里潜水< maxRangeDep minClosing = -cosd (maxRangeDep +潜水);其他的minClosing = 1;结束%的因素多普勒速度和转换λ= freq2wavelen(频率);d1 = 2 /λ*社民党* minClosing;d2 = 2 /λ*社民党* maxClosing;结束

helperRangeDopplerCellCenters

函数(x, y) = helperRangeDopplerCellCenters (R,夹住,λ,alt、速度、潜水)%的x / y坐标返回的一组range-Doppler细胞中心%在表面上R = R (:);夹住=计划(:)。”;r =√r ^ 2-alt ^ 2);ctheta =(λ* r *计划/(2 *速度)- alt *信德(潜水)。/ (r * cosd(潜水));:ctheta (r = = 0) = 0;ctheta (ctheta > 1) =南;ctheta (ctheta < 1) =南;θ= acosd (ctheta);x = r。* cosd(θ);y = r。*信德(θ);结束

helperPlotCellCentroids

函数helperPlotCellCentroids (cy残雪,cdata)%的情节单元重心在笛卡尔空间。选择指定的颜色数据。如果输入参数个数< 3情节(cx (:) / 1 e3, cy (:) / 1 e3,“布莱克”,“MarkerSize”,1)其他的散射(cx (:) / 1 e3, cy (:) / 1 e3, 10, cdata (:),“填充”)colorbar结束标题(“Range-Doppler单元形心”)包含(“X(公里))ylabel (“Y”(公里))轴平等的集(gca),“XLimitMethod”,“紧”甘氨胆酸)组(,“YLimitMethod”,“紧”)结束

helperFormSlowTimeSignal

函数PH = helperFormSlowTimeSignal (specmag,脉冲重复频率,R)%形式的时域信号幅度谱[numr, numd] =大小(specmag);%平移谱级specmag = ifftshift (specmag 2);%初始化时域信号PH值= 0(大小(specmag));%样品时间tslow = 0:1 /脉冲重复频率(numd-1): /脉冲重复频率;tfast = 2 * (R (:) - R (1)) / 299792458;t = tslow + tfast;%的随机相位偏移量为每一个垃圾箱φ=兰德(numr numd) 1/2;%多普勒轴df =脉冲重复频率/ numd;夹住= 0:df (prf-df);在每本%随机多普勒偏移量fc =计划+(兰德(numr numd) 1/2) * df;印第安纳州= 1:numd%的整个信号在当前的多普勒频率y = specmag(:,印第安纳州)。* exp(1 * 2 *π* (fc(:,印第安纳州)。* t +φ(:,印第安纳州)));%积累酸碱= + y;结束结束

helperCompareToScenario

函数helperCompareToScenario(数组、numdop脉冲反射,rngres, fc, azLook, elLook, txPwr, noisePwrDb, alt,速度,潜水,R,夹住)%模拟杂波返回radarScenario和阴谋的结果%使场景场景= radarScenario (“UpdateRate”0,“StopTime”(numdop-1/2) /脉冲重复频率);landSurface(场景中,“RadarReflectivity”,反射);%使雷达c = physconst (“光速”);rdr = radarTransceiver (“MountingAngles”(azLook -elLook 0),“NumRepetitions”,numdop);rdr.TransmitAntenna。传感器=数组;rdr.ReceiveAntenna。传感器=数组;rdr.TransmitAntenna。OperatingFrequency = fc;rdr.ReceiveAntenna。OperatingFrequency = fc;rdr.Waveform。脉冲重复频率=脉冲重复频率;sampleRate = c / (2 * rngres);sampleRate =脉冲重复频率*轮(sampleRate /脉冲重复频率);%调整与脉冲重复频率匹配约束rdr.Receiver。SampleRate = SampleRate;rdr.Waveform。SampleRate = SampleRate;rdr.Waveform。脉冲宽度= 2 * rngres / c;rdr.Transmitter。获得= 0;rdr.Transmitter。LossFactor = 0;rdr.Transmitter。PeakPower = txPwr * sqrt (2); rdr.Receiver.Gain = 0; rdr.Receiver.LossFactor = 0; rdr.Receiver.NoiseMethod =“噪音力量”;rdr.Receiver。NoisePower = 10 ^ (noisePwrDb / 10);%增加雷达平台平台(场景中,“传感器”rdr,“轨迹”kinematicTrajectory (“位置”[0 0 alt),“速度”、速度* [cosd(潜水)0信德(潜水))));%配置杂乱的一代clut = clutterGenerator (rdr的场景,“UseBeam”假的,“决议”rngres / 2,“RangeLimit”R(结束));ringClutterRegion (clut 0 sqrt (R(结束)^ 2-alt ^ 2), 180年,azLook);%收集返回信号和总和梁形式iqsig =接收(场景);PH =排列(总和(iqsig {1}, 2), [1 3 2]);%形式RDMRDM = fftshift (fft (PH值,[],2),2);%截断范围uar = c /(2 *脉冲重复频率);拉尔= 0:rngres: (uar-rngres);RDM = RDM(拉尔> = R(1) &拉尔< = R(结束):);%绘制结果图显示亮度图像(计划/ 1 e3, R / 1 e3, 20 * log10 (abs (RDM)))集(gca),“ydir”,“正常”)包含(“多普勒(千赫)”)ylabel (的距离(公里))标题(“模拟RDM(瓦分贝))colorbar numchan = getNumElements(数组);noisePwrSum = noisePwrDb + 10 * log10 (numchan);爬([noisePwrSum-20 + 20 * -10 (log10 (numdop)))结束