В этом примере показано, как симулировать широкополосную радиолокационную систему. Радиолокационная система обычно считается широкополосной, когда ее пропускная способность превышает 5% центральной частоты системы. В данном примере пропускная способность 10% будет использоваться.
Этот пример подробно останавливается на узкополосной моностатической радиолокационной системе, исследуемой в Сквозном Моностатическом Радарном примере путем изменения его для широкополосной радарной симуляции. Для широкополосных сигналов и потери распространения и целевой RCS могут значительно варьироваться через пропускную способность системы. Именно по этой причине узкополосные модели не могут использоваться как они только распространение модели и целевые отражения на одной частоте. Вместо этого широкополосные модели делят пропускную способность системы на несколько поддиапазонов. Каждый поддиапазон затем моделируется как узкополосный сигнал, и полученные сигналы в каждом поддиапазоне повторно объединены, чтобы определить ответ через пропускную способность целой системы.
Модель состоит из приемопередатчика, канала и цели. Блоки, которые соответствуют каждому разделу модели:
Приемопередатчик
Linear FM - Создает линейные импульсы FM.
Transmitter - Усиливает импульсы и отправляет состояние Transmit/Receive в Receiver Preamp блокируйтесь, чтобы указать, передает ли это.
Receiver Preamp - Получает распространенные импульсы, когда передатчик выключен. Этот блок также добавляет шум в сигнал.
Platform - Используемый, чтобы смоделировать движение радара.
Signal Processing - Подсистема выполняет обработку фрагмента, Доплер, обрабатывающий и оценка уровня шума.
Matrix Viewer - Отображает обработанные импульсы как функцию измеренной области значений, радиальной скорости, и оценил степень сигнала к интерференции плюс шумовое отношение степени (SINR).
Подсистема обработки сигналов
Stretch Processor - Dechirps полученный сигнал путем смешивания его в аналоговой области с переданной линейной формой волны FM, задержанной к области значений выбранной ссылки. Более детальное обсуждение обработки фрагмента доступно по Оценке Области значений Используя пример Обработки Фрагмента.
Decimator - Подсистема моделирует частоту дискретизации аналого-цифрового конвертера (ADC) путем сокращения частоты дискретизации симуляции согласно пропускной способности, требуемой промежутком области значений, выбранным в процессоре фрагмента.
Buffer CPI - Подсистема собирает несколько импульсных интервалов повторения (PRIs), чтобы сформировать когерентный интервал обработки (CPI), включая радиальную оценку скорости через Доплера, обрабатывающего.
Range-Doppler Response - Вычисляет ДПФ вдоль области значений и Доплеровских размерностей, чтобы оценить область значений и радиальную скорость полученных импульсов.
CA CFAR 2-D - Оценивает уровень шума полученных сигналов с помощью метода усреднения ячейки (CA) и в области значений и в Доплере.
Compute SINR - Подсистема нормирует полученный сигнал с помощью вычисленного порога детектора CFAR, возвращая предполагаемый SINR в децибелах (дБ).
Канал
Wideband Two-Ray - Применяет задержки распространения, потери, эффекты Доплера и многопутевые отражения прочь плоской земли к импульсам. Один блок используется в переданных импульсах и другом для отраженных импульсов. Wideband Two-Ray блоки требуют положений и скоростей радара и цели. Те предоставляются с помощью Goto и From блоки.
Целевая подсистема
Target подсистема моделирует движение цели и отражает импульсы согласно широкополосной модели RCS и углу обзора цели, представленному радару. В этом примере цель расположена в 3 000 метров от широкополосного радара и переезжает от радара на уровне 100 м/с.
Platform - Используемый, чтобы смоделировать движение цели. Значения положения и скорости цели используются Wideband Two-Ray Channel блоки к распространению модели и Range Angle блокируйтесь, чтобы вычислить инцидентные углы сигнала в местоположении цели.
Range Angle - Вычисляет инцидентные углы распространенного сигнала в азимуте и вертикальном изменении в местоположении цели.
Wideband Backscatter Target - Моделирует широкополосные отражения цели к инцидентным импульсам. Расширенная широкополосная целевая модель, введенная в Целевом Радарном примере Сечения Моделирования, используется в этой симуляции.
Несколько диалоговых параметров модели вычисляются функцией помощника helperslexWidebandMonostaticRadarParam. Чтобы открыть функцию из модели, нажмите на Modify Simulation Parameters блок. Эта функция выполняется однажды, когда модель загружается. Это экспортирует в рабочую область структуру, на поля которой ссылаются диалоговые окна. Чтобы изменить любые параметры, или измените значения в структуре в командной строке или отредактируйте функцию помощника и повторно выполните его, чтобы обновить структуру параметра.
Фигура ниже показов область значений и радиальная скорость цели. Целевой диапазон вычисляется из задержки туда и обратно отраженных импульсов. Радиальная скорость цели, как оценивается, при помощи ДПФ выдерживает сравнение, прогрессия фазы полученной цели возвращается через когерентный импульсный интервал (CPI). Область значений цели и радиальная скорость измеряются от пика фрагмента, и Доплер обработал выход.
Несмотря на то, что только единая цель была смоделирована в этом примере, три цели возвращаются, наблюдаются в верхнем правом фрагменте фигуры. Многопутевые отражения вдоль передачи и получают пути, дают начало второй и третьей цели, возвращается, часто называемый синглом - и двойной возврат возвращается соответственно. Ожидаемая область значений и радиальная скорость для цели вычисляются из параметров симуляции.
tgtRange = rangeangle(paramWidebandRadar.targetPos,...
paramWidebandRadar.sensorPos)
tgtRange =
3000
tgtSpeed = radialspeed(... paramWidebandRadar.targetPos,paramWidebandRadar.targetVel,... paramWidebandRadar.sensorPos,paramWidebandRadar.sensorVel)
tgtSpeed = -100
Эта ожидаемая область значений и радиальная скорость сопоставимы с симулированными результатами в фигуре выше.
Ожидаемое разделение между многопутевыми возвратами может также быть найдено. Фигура ниже иллюстрирует угол обзора
и отраженные
конфигурации пути.
Смоделированные геометрические параметры для этой симуляции определяются следующим образом.
zr = paramWidebandRadar.targetPos(3); zs = paramWidebandRadar.sensorPos(3); Rlos = tgtRange;
Длина каждого из этих путей легко выведена.
Используя эти результаты, может быть вычислена отраженная область значений пути.
L = sqrt(Rlos^2-(zr-zs)^2); Rrp = sqrt((zs+zr)^2+L^2)
Rrp = 3.0067e+03
Для моностатической системы один возврат возврата может пересечь два различных пути.
Радарный
целевой
радар
Радарный целевой радар
В обоих случаях та же область значений будет наблюдаться радаром.
Разделение области значений между всеми многопутевыми возвратами, как затем находят, является различием между областями значений угла обзора и наблюдаемым.
Rdelta = (Rrp-Rlos)/2
Rdelta =
3.3296
Который совпадает с многопутевым разделением области значений, наблюдаемым в симулированных результатах.
Этот пример продемонстрировал, как сквозная широкополосная радиолокационная система может быть смоделирована в Simulink®. Изменение потерь распространения и целевого RCS через пропускную способность системы потребовало, чтобы широкополосное распространение и целевые модели использовались.
Сигнал к интерференции плюс шумовое отношение (SINR) полученной цели возвращается, был оценен с помощью CA CFAR 2-D блок. Средство оценки CFAR использовало усреднение ячейки, чтобы оценить, что шумовая и интерференционная степень около цели возвращается, который включил вычисление SINR полученного сигнала.
Цель была смоделирована в лучевой среде с помощью Wideband Two-Ray Channel, то, которое дало начало трем целям, возвращается наблюдаемый радаром. Эти возвраты соответствуют углу обзора, одно возврату и путям двойного возврата, сопоставленным с двухсторонним распространением сигнала между моностатическим радаром и целью. Симулированное разделение многопутевых возвратов в области значений, как показывали, совпадало с ожидаемым разделением, вычисленным из смоделированной геометрии.