phased.WidebandBackscatterRadarTarget

Обратное рассеяние широкополосный сигнал от радарной цели

Описание

phased.WidebandBackscatterRadarTarget Система 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 EnablePolarization свойство как false. Чтобы использовать поляризацию, задайте EnablePolarization как true.

Для неполяризованных сигналов задайте радарное сечение (RCS) как массив значений в дискретном азимуте и углах вертикального изменения 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 вертикального изменения 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 Model свойство. Затем используйте SeedSource и Seed свойства 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 phased.WidebandBackscatterRadarTarget Свойства системного объекта во время создания или оставляют 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 step метод. Выход метода зависит от свойств объекта. Можно изменить настраиваемые свойства в любое время.

Примечание

В качестве альтернативы вместо того, чтобы использовать step метод, 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) выполните 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 свойством Name установите на заданный 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 в виде false или true. Установите это свойство на true позволить цели симулировать отражение поляризованного излучения. Установите это свойство на false проигнорировать 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 SvvPattern свойства. Задайте углы азимута как длину вектор P. P должен быть больше два. Угловые модули в градусах.

Пример: [-45:0.1:45]

Типы данных: double

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

Пример: [-30:0.1:30]

Типы данных: double

Радарный шаблон поперечного сечения в виде матрицы с действительным знаком или массива.

РазмерностиПриложение
Q-by-P матрицаЗадает матрицу значений RCS как функция углов вертикального изменения Q и углов азимута P. Та же матрица RCS используется во всех частотах.
Q-by-P-by-K массивЗадает массив шаблонов RCS как функция углов вертикального изменения 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 вертикального изменения.
K-by-P матрица

  • Q является длиной вектора, заданного ElevationAngles свойство.

  • P является длиной вектора, заданного AzimuthAngles свойство.

  • K является количеством частот, заданных FrequencyVector свойство.

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 step метод. Однако можно 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 EnablePolarization свойство к false.

Типы данных: double

Радарная матрица рассеивания (SCM) компонент поляризации HH в виде матрицы с комплексным знаком или массива.

РазмерностиПриложение
Q-by-P матрицаЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов вертикального изменения Q и углов азимута P. Та же матрица SCM используется во всех частотах.
Q-by-P-by-K массивЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов вертикального изменения 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 вертикального изменения.
K-by-P матрица

  • Q является длиной вектора, заданного ElevationAngles свойство.

  • P является длиной вектора, заданного AzimuthAngles свойство.

  • K является количеством частот, заданных FrequencyVector свойство.

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 step метод. 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 EnablePolarization свойство к true.

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Радар, рассеивающий матричный компонент VV-pol в виде комплексного вектора, матрицы или массива. Различные случаи размерности имеют различные приложения.

РазмерностиПриложение
Q-by-P матрицаЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов вертикального изменения Q и углов азимута P. Та же матрица SCM используется во всех частотах.
Q-by-P-by-K массивЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов вертикального изменения 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 вертикального изменения.
K-by-P матрица

  • Q является длиной вектора, заданного ElevationAngles свойство.

  • P является длиной вектора, заданного AzimuthAngles свойство.

  • K является количеством частот, заданных FrequencyVector свойство.

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 step метод. 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 EnablePolarization свойство к true.

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Радарная матрица рассеивания (SCM) компонент HV-pol в виде комплексного вектора, матрицы или массива. Различные случаи размерности имеют различные приложения.

РазмерностиПриложение
Q-by-P матрицаЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов вертикального изменения Q и углов азимута P. Та же матрица SCM используется во всех частотах.
Q-by-P-by-K массивЗадает рассеивающийся матричный компонент поляризации как функцию углов вертикального изменения 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 вертикального изменения.
K-by-P матрица

  • Q является длиной вектора, заданного ElevationAngles свойство.

  • P является длиной вектора, заданного AzimuthAngles свойство.

  • K является количеством частот, заданных FrequencyVector свойство.

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 step метод. 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 EnablePolarization свойство к true.

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Целевая модель колебания в виде 'Nonfluctuating', 'Swerling1', 'Swerling2', 'Swerling3', или 'Swerling4'. Если вы устанавливаете это свойство на значение кроме 'Nonfluctuating', используйте update входной параметр при вызове step метод.

Пример: 'Swerling3'

Типы данных: char

Скорость распространения сигнала в виде положительной скалярной величины. Модули исчисляются в метрах в секунду. Скорость распространения по умолчанию является значением, возвращенным physconst('LightSpeed'). Смотрите physconst для получения дополнительной информации.

Пример: 3e8

Типы данных: double

Рабочая частота в виде положительной скалярной величины. Модули находятся в Гц.

Пример: 1e9

Типы данных: double

Частота дискретизации сигнала в виде положительного скаляра с действительным знаком. Модули находятся в герц.

Пример: 1e6

Типы данных: double

Количество обработки поддиапазонов в виде положительного целого числа.

Пример: 128

Типы данных: double

Отберите источник генератора случайных чисел для модели колебания RCS в виде '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 Seed свойство.

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

Зависимости

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

Типы данных: char

Seed генератора случайных чисел в виде неотрицательного целого числа меньше чем 232..

Пример: 32301

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите SeedSource свойство к '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

свернуть все

Вычислите отраженный радарный сигнал от не колеблющейся цели точки, имеющей пиковый RCS 10,0 м^2. Используйте простой целевой шаблон RCS в иллюстративных целях. Действительные шаблоны RCS более сложны. Шаблон RCS покрывает область значений углов от 10-30 степени в области азимута и 5-15 степени в области вертикального изменения. RCS достигает максимума в 20 азимутах степеней и 10 вертикальных изменениях степеней. 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 phased.WidebandBackscatterRadarTarget Система 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 вертикальном изменении 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 м^2. Используйте простой целевой шаблон RCS в иллюстративных целях. Действительные шаблоны RCS более сложны. Шаблон RCS покрывает область значений углов от 10 - 30 градусов в области азимута и 5 -15 градусов в области вертикального изменения. RCS достигает максимума в 20 градусах в области азимута и 10 градусах в области вертикального изменения в значении 0,1 м^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 спроектирована, 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 phased.WidebandBackscatterRadarTarget Система 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 градусах в области азимута и 10 градусах в области вертикального изменения. 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