поэтапный. WidebandBackscatterRadarTarget

Обратное рассеяние широкополосный сигнал от радарной цели

Описание

Система phased.WidebandBackscatterRadarTarget object™ моделирует backscattering широкополосного сигнала от цели. Обратное рассеяние является особым случаем радарного целевого рассеивания, где инцидент и отраженные углы являются тем же самым. Этот тип рассеивания применяется к моностатическим радарным настройкам. Радарное поперечное сечение определяет ответ обратного рассеяния цели к входящему сигналу. Этот Системный объект позволяет вам задать зависимую углом радарную модель поперечного сечения, которая покрывает область значений инцидентных углов. Широкополосный сигнал разложен на поддиапазоны частоты, которые являются backscattered независимо и затем повторно объединенный.

Этот Системный объект создает сигнал backscattered для поляризованных или неполяризованных сигналов. Несмотря на то, что электромагнитные радарные сигналы поляризованы, можно часто игнорировать поляризацию в симуляции и обрабатывать сигналы как скаляры. Чтобы проигнорировать поляризацию, задайте свойство EnablePolarization как false. Чтобы использовать поляризацию, задайте EnablePolarization как true.

Для неполяризованных сигналов задайте радарное сечение (RCS) как массив значений в дискретном азимуте и углах повышения и дискретных частотах. Системный объект интерполирует значения для инцидентных углов между точками массивов. Для поляризованных сигналов задайте радарную матрицу рассеивания (SCM) использование трех массивов, заданных в дискретном азимуте и углах повышения и дискретных частотах. Эти три массива соответствуют HH, HV и компонентам поляризации VV. Компонент VH вычисляется из сопряженной симметрии компонента HV. H и V обозначают горизонтальные и вертикальные компоненты поляризации, соответственно.

И для неполяризованных и для поляризованных сигналов, можно использовать одну из четырех моделей Swerling, чтобы сгенерировать случайные колебания RCS или радарной матрицы рассеивания. Выберите который модель с помощью свойства Model. Затем используйте свойства SeedSource и Seed рандомизировать колебания.

EnablePolarizationРадарные шаблоны поперечного сечения
false

RCSPattern

trueShhPattern, SvvPattern и ShvPattern

Вычислить задержку распространения заданного источника и точек получателя:

  1. Задайте и настройте свою радарную цель. Можно установить свойства Системного объекта phased.WidebandBackscatterRadarTarget во время создания или оставить их набором их значениям по умолчанию. Смотрите Конструкцию. Некоторые свойства, которые вы устанавливаете во время создания, могут быть изменены позже. Эти свойства являются настраиваемыми.

  2. Чтобы вычислить распространенный сигнал, вызовите метод шага phased.WidebandBackscatterRadarTarget.step. Вывод метода зависит от свойств объекта. Можно изменить настраиваемые свойства в любое время.

Примечание

Также вместо того, чтобы использовать метод step, чтобы выполнить операцию, заданную Системным объектом, можно вызвать объект с аргументами, как будто это была функция. Например, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполняют эквивалентные операции.

Конструкция

target = phased.WidebandBackscatterRadarTarget создает широкополосный радарный целевой Системный объект обратного рассеяния, target.

target = phased.WidebandBackscatterRadarTarget(Name,Value) создает широкополосный радарный целевой объект обратного рассеяния, с каждым заданным набором свойства Name к заданному Value. Можно задать дополнительное имя и аргументы пары значения в любом порядке как (Name1,Value1..., NameN,ValueN).

Свойства

развернуть все

Опция, чтобы позволить обработать поляризованных сигналов, заданных как false или true. Установите это свойство на true позволять цели моделировать отражение поляризованного излучения. Установите это свойство на false игнорировать поляризацию.

Пример: true

Задайте широкополосные частоты шаблона обратного рассеяния, используемые в RCS или матрицах SCM. Элементы этого вектора должны быть в строго увеличивающемся порядке. Цель не имеет никакого ответа вне этого частотного диапазона. Частоты заданы относительно физического диапазона частот, не основной полосы. Единицы частоты находятся в герц.

Углы азимута раньше задавали угловые координаты каждого столбца матриц, заданных RCSPattern, ShhPattern, ShvPattern или свойствами SvvPattern. Задайте углы азимута как длину вектор P. P должен быть больше, чем два. Угловые модули в градусах.

Пример: [-45:0.1:45]

Типы данных: double

Углы повышения раньше задавали угловые координаты каждой строки матриц, заданных RCSPattern, ShhPattern, ShvPattern или свойствами SvvPattern. Задайте углы повышения как длину вектор Q. Q должен быть больше, чем два. Угловые модули в градусах.

Пример: [-30:0.1:30]

Типы данных: double

Радарный шаблон поперечного сечения, заданный как матрица с действительным знаком или массив.

РазмерностиПриложение
Q-by-P матрицаЗадает матрицу значений RCS как функция углов повышения Q и углов азимута P. Та же матрица RCS используется для всех частот.
Q-by-P-by-K массивЗадает массив шаблонов RCS как функция углов повышения Q, углов азимута P и частот K. Если K = 1, шаблон RCS эквивалентен Q-by-P матрица.
1 P K массивомЗадает матрицу значений RCS как функция углов азимута P и частот K. Эти форматы размерности применяются, когда существует только один угол повышения.
K-by-P матрица

  • Q является длиной вектора, заданного свойством ElevationAngles.

  • P является длиной вектора, заданного свойством AzimuthAngles.

  • K является количеством частот, заданных свойством FrequencyVector.

Можно задать шаблоны для целей L путем помещения шаблонов L в массив ячеек. Все шаблоны должны иметь те же размерности. Значение L должно соответствовать, размерности столбца сигналов передали как вход в метод step. Можно, однако, использовать один шаблон для модели L несколько целей.

Модули RCS находятся в квадратных метрах.

Пример: [1,1;1,1]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите свойство EnablePolarization на false.

Типы данных: double

Радарная матрица рассеивания (SCM) компонент поляризации HH , заданный как матрица с комплексным знаком или массив.

РазмерностиПриложение
Q-by-P матрицаЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов повышения Q и углов азимута P. Та же матрица SCM используется для всех частот.
Q-by-P-by-K массивЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов повышения Q, углов азимута P и частот K. Если K = 1, шаблон RCS эквивалентен Q-by-P матрица.
1 P K массивомЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов азимута P и частот K. Эти форматы размерности применяются, когда существует только один угол повышения.
K-by-P матрица

  • Q является длиной вектора, заданного свойством ElevationAngles.

  • P является длиной вектора, заданного свойством AzimuthAngles.

  • K является количеством частот, заданных свойством FrequencyVector.

Можно задать шаблоны компонента поляризации для целей L путем помещения шаблонов L в массив ячеек. Все шаблоны должны иметь те же размерности. Значение L должно соответствовать, размерности столбца сигналов передали как вход в метод step. Можно, однако, использовать один шаблон для модели L несколько целей.

Модули SCM находятся в квадратных метрах.

Пример: [1,1;1i,1i]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите свойство EnablePolarization на true.

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Радар, рассеивающий матричный компонент VV-pol, заданный как комплексный вектор, матрица или массив. Различные случаи размерности имеют различные приложения.

РазмерностиПриложение
Q-by-P матрицаЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов повышения Q и углов азимута P. Та же матрица SCM используется для всех частот.
Q-by-P-by-K массивЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов повышения Q, углов азимута P и частот K. Если K = 1, шаблон RCS эквивалентен Q-by-P матрица.
1 P K массивомЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов азимута P и частот K. Эти форматы размерности применяются, когда существует только один угол повышения.
K-by-P матрица

  • Q является длиной вектора, заданного свойством ElevationAngles.

  • P является длиной вектора, заданного свойством AzimuthAngles.

  • K является количеством частот, заданных свойством FrequencyVector.

Можно задать шаблоны компонента поляризации для целей L путем помещения шаблонов L в массив ячеек. Все шаблоны должны иметь те же размерности. Значение L должно соответствовать, размерности столбца сигналов передали как вход в метод step. Можно, однако, использовать один шаблон для модели L несколько целей.

Модули SCM находятся в квадратных метрах.

Пример: [1,1;1i,1i]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите свойство EnablePolarization на true.

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Радарная матрица рассеивания (SCM) компонент HV-pol, заданный как комплексный вектор, матрица или массив. Различные случаи размерности имеют различные приложения.

РазмерностиПриложение
Q-by-P матрицаЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов повышения Q и углов азимута P. Та же матрица SCM используется для всех частот.
Q-by-P-by-K массивЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов повышения Q, углов азимута P и частот K. Если K = 1, шаблон RCS эквивалентен Q-by-P матрица.
1 P K массивомЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов азимута P и частот K. Эти форматы размерности применяются, когда существует только один угол повышения.
K-by-P матрица

  • Q является длиной вектора, заданного свойством ElevationAngles.

  • P является длиной вектора, заданного свойством AzimuthAngles.

  • K является количеством частот, заданных свойством FrequencyVector.

Можно задать шаблоны компонента поляризации для целей L путем помещения шаблонов L в массив ячеек. Все шаблоны должны иметь те же размерности. Значение L должно соответствовать, размерности столбца сигналов передали как вход в метод step. Можно, однако, использовать один шаблон для модели L несколько целей.

Модули SCM находятся в квадратных метрах.

Пример: [1,1;1i,1i]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите свойство EnablePolarization на true.

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Целевая модель колебания, заданная как 'Nonfluctuating', 'Swerling1', 'Swerling2', 'Swerling3' или 'Swerling4'. Если вы устанавливаете это свойство на значение кроме 'Nonfluctuating', используйте входной параметр update при вызове метода phased.WidebandBackscatterRadarTarget.step.

Пример: 'Swerling3'

Типы данных: char

Скорость распространения сигнала, заданная как положительная скалярная величина. Модули исчисляются в метрах в секунду. Скорость распространения по умолчанию является значением, возвращенным physconst('LightSpeed'). Смотрите physconst.

Пример: 3e8

Типы данных: double

Рабочая частота, заданная как положительная скалярная величина. Модули находятся в Гц.

Пример: 1e9

Типы данных: double

Частота дискретизации сигнала, заданная как положительный скаляр с действительным знаком. Модули находятся в герц.

Пример: 1e6

Типы данных: double

Количество обработки поддиапазонов, заданных как положительное целое число.

Пример: 128

Типы данных: double

Отберите источник генератора случайных чисел для модели колебания RCS, заданной как 'Auto' или 'Property'. Когда вы устанавливаете это свойство на:

  • 'Auto', объект генерирует случайные числа с помощью генератора случайных чисел MATLAB® по умолчанию.

  • 'Property', вы задаете seed генератора случайных чисел с помощью свойства Seed.

При использовании этого объекта с программным обеспечением Parallel Computing Toolbox™, набор это свойство к 'Auto'.

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите свойство Model на 'Swerling1', 'Swerling2', 'Swerling3' или 'Swerling4'.

Типы данных: char

Seed генератора случайных чисел, заданный как неотрицательное целое число меньше чем 232..

Пример: 32301

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите свойство SeedSource на 'Property'.

Типы данных: double

Методы

сбросСбросьте состояния Системного объекта
шагОбратное рассеяние широкополосный сигнал от радарной цели
Характерный для всех системных объектов
release

Позвольте изменения значения свойства Системного объекта

Примеры

развернуть все

Вычислите отраженный радарный сигнал от не колеблющейся цели точки, имеющей пиковый RCS 10.0 m^2. Используйте простой целевой шаблон RCS в иллюстративных целях. Действительные шаблоны RCS более сложны. Шаблон RCS покрывает область значений углов от 10��30� в азимуте и 5��15� в повышении. RCS достигает максимума в 20� азимут и 10� повышение. RCS также имеет зависимость частоты и задан на 5 частотах в пропускной способности сигнала. Примите, что радар, рабочая частота составляет 100 МГц и что сигнал является линейной формой волны FM, имеющей пропускную способность на 20 МГц.

Создайте и постройте широкополосный сигнал.

c = physconst('LightSpeed');
fs = 50e6;
pw = 20e-6;
PRF = 1/(2*pw);
fc = 100e6;
bw = 20e6;
waveform = phased.LinearFMWaveform('SampleRate',fs,'PulseWidth',pw, ...
    'PRF',PRF,'OutputFormat','Pulses','NumPulses',1,'SweepBandwidth',bw, ...
    'SweepDirection','Down','Envelope','Rectangular','SweepInterval', ...
    'Symmetric');
wav = waveform();
n = size(wav,1);
plot([0:(n-1)]/fs*1e6,real(wav),'b')
xlabel('Time (\mu s)')
ylabel('Waveform Magnitude')
grid

Создайте шаблон RCS на пяти различных частотах в пропускной способности сигнала с помощью упрощенной зависимости частоты. Зависимость частоты является единицей на рабочей частоте и уменьшается вне той частоты. Реалистические зависимости от частоты более сложны. Постройте шаблон RCS для одной из частот.

fvec = fc + [-fs/2,-fs/4,0,fs/4,fs/2];
fdep = cos(3*(1 - fvec/fc));
azmax = 20.0;
elmax = 10.0;
azpattern = [10.0:0.5:30.0];
elpattern = [5.0:0.5:15.0];
rcspattern0 = 10.0*cosd(4*(elpattern - elmax))'*cosd(4*(azpattern - azmax));
for k = 1:5
    rcspattern(:,:,k) = rcspattern0*fdep(k);
end
imagesc(azpattern,elpattern,abs(rcspattern(:,:,1)))
axis image
axis tight
title('RCS')
xlabel('Azimuth (deg)')
ylabel('Elevation (deg)')

Создайте Систему phased.WidebandBackscatterRadarTarget object�.

target = phased.WidebandBackscatterRadarTarget('Model','Nonfluctuating', ...
    'AzimuthAngles',azpattern,'ElevationAngles',elpattern,...
    'RCSPattern',rcspattern,'OperatingFrequency',fc,'NumSubbands',32, ...
    'FrequencyVector',fvec);

Для последовательности инцидентных углов азимута при постоянном повышении найдите и постройте отраженную амплитуду сигнала.

az0 = 13.0;
el = 10.0;
az = az0 + [0:2:20];
naz = length(az);
magsig = zeros(1,naz);
for k = 1:naz
    y = target(wav,[az(k);el]);
    magsig(k) = max(abs(y));
end
plot(az,magsig,'r.')
xlabel('Azimuth (deg)')
ylabel('Scattered Signal Amplitude')
grid

Вычислите отраженный радарный сигнал от Swerling 4, колеблющегося цель точки с пиковым RCS 0.1 m^2. Используйте простой целевой шаблон RCS в иллюстративных целях. Действительные шаблоны RCS более сложны. Шаблон RCS покрывает область значений углов от 10��30� в азимуте и 5��15� в повышении. RCS достигает максимума в 20� азимут и 10� повышение в значении 0.1 m^2. RCS также имеет зависимость частоты и задан на пяти частотах в пропускной способности сигнала. Примите, что радар, рабочая частота составляет 100 МГц и что сигнал является линейной формой волны FM с пропускной способностью на 20 МГц. Частота дискретизации составляет 50 МГц.

Создайте и постройте широкополосный сигнал.

c = physconst('LightSpeed');
fs = 50e6;
pw = 20e-6;
PRF = 1/(2*pw);
fc = 100.0e6;
bw = 20.0e6;
waveform = phased.LinearFMWaveform('SampleRate',fs,'PulseWidth',pw, ...
    'PRF',PRF,'OutputFormat','Pulses','NumPulses',1,'SweepBandwidth',bw, ...
    'SweepDirection','Down','Envelope','Rectangular','SweepInterval', ...
    'Symmetric');
wav = waveform();

Создайте шаблон RCS на пяти различных частотах в пропускной способности сигнала с помощью простой зависимости частоты. Зависимость частоты разработана, чтобы быть единицей на рабочей частоте и уменьшиться вне той полосы. Реалистические зависимости от частоты более сложны.

fvec = fc + [-fs/2,-fs/4,0,fs/4,fs/2];
fdep = cos(3*(1 - fvec/fc));
azmax = 20.0;
elmax = 10.0;
azangs = [10.0:0.5:30.0];
elangs = [5.0:0.5:15.0];
rcspattern0 = 0.1*(cosd((elangs - elmax))'*cosd((azangs - azmax))).^2;
for k = 1:5
    rcspattern(:,:,k) = rcspattern0*fdep(k);
end
imagesc(azangs,elangs,abs(rcspattern(:,:,5)))
axis image
axis xy
axis tight
title('RCS')
xlabel('Azimuth (deg)')
ylabel('Elevation (deg)')
colorbar

Создайте Систему phased.WidebandBackscatterRadarTarget object�.

target = phased.WidebandBackscatterRadarTarget('Model','Swerling4', ...
    'SeedSource','Property','Seed',100213,'AzimuthAngles',azangs, ...
    'ElevationAngles',elangs,'RCSPattern',rcspattern, ...
    'OperatingFrequency',fc,'NumSubbands',32,'FrequencyVector',fvec);

Найдите и постройте 100 выборок инцидентного сигнала и двух последовательных отраженных сигналов в 10� азимут и 10� повышение. Обновите RCS при каждом выполнении Системы object�.

az = 10.0;
el = 10.0;
refl_wav1 = target(wav,[az;el],true);
refl_wav2 = target(wav,[az;el],true);
n = 100;
plot([0:(n-1)]/fs*1e6,real(wav(1:n)))
hold on
plot([0:(n-1)]/fs*1e6,real(refl_wav1(1:n)),'.')
plot([0:(n-1)]/fs*1e6,real(refl_wav2(1:n)),'.')
hold off
legend('Incident Signal','First Backscattered Signal','Second Backscattered Signal')
xlabel('Time (\mu s)')
ylabel('Waveform Magnitude')
title('Swerling 4 RCS')

Больше о

развернуть все

Ссылки

[1] Мотт, H. Антенны для радара и коммуникаций. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1992.

[2] Ричардс, M. A. Основные принципы радарной обработки сигналов. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2005.

[3] Skolnik, M. Введение в радиолокационные системы, 3-го Эда. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2001.

Расширенные возможности

Введенный в R2017b

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте