Ответ диапазона
phased.RangeResponse Система object™ выполняет фильтрацию диапазона для данных быстрого времени (диапазона), используя либо согласованный фильтр, либо алгоритм на основе БПФ. Выходной сигнал обычно используется в качестве входного сигнала детектора. Согласованная фильтрация улучшает SNR импульсных сигналов. Для непрерывных ЧМ-сигналов FFT-обработка извлекает частоту биений FMCW-сигналов. Частота биений напрямую связана с диапазоном.
Вход в объект ответа дальности представляет собой радиолокационный куб данных. Организация куба данных выполняется в соответствии с соглашением о Toolbox™ системы фазированных массивов.
Первое измерение куба представляет собой быстродействующие выборки или диапазоны принимаемых сигналов.
Второй размер представляет собой множество пространственных каналов, таких как различные датчики или лучи.
Третье измерение, медленное, представляет импульсы.
Фильтрация диапазонов работает по быстрому измерению куба. Обработка по остальным размерам не производится. Если данные содержат только один канал или импульс, куб данных может содержать менее трех измерений. Поскольку этот объект не выполняет доплеровскую обработку, его можно использовать для обработки некогерентных радиолокационных импульсов.
Вывод объекта ответа диапазона также является кубом данных с тем же количеством измерений, что и ввод. Его первое измерение содержит обработанные диапазоном данные, но его длина может отличаться от первого измерения куба входных данных.
Чтобы вычислить отклик диапазона:
Определите и настройте phased.RangeResponse Системный объект. См. раздел Строительство.
Позвоните в step для вычисления отклика диапазона с использованием свойств, заданных для phased.RangeResponse Системный объект.
Примечание
Вместо использования step для выполнения операции, определенной объектом System, можно вызвать объект с аргументами, как если бы это была функция. Например, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполнять эквивалентные операции.
response = phased.RangeResponse создает ответ диапазона Системный объект, response.
response = phased.RangeResponse( создает объект System, Name,Value)response, с каждым указанным свойством Name установить в указанное значение Value. Можно указать дополнительные аргументы пары имен и значений в любом порядке как (Name1,Value1,...,NameN,ValueN).
| plotResponse | Ответ диапазона графика |
| шаг | Ответ диапазона |
| Общие для всех системных объектов | |
|---|---|
release | Разрешить изменение значения свойства объекта системы |
Вычислить радиолокационную дальностную характеристику трех целей с помощью phased.RangeResponse object™ системы. Передатчик и приемник являются совмещенными изотропными антенными элементами, образующими моностатическую радиолокационную систему. Передаваемый сигнал представляет собой линейный ЧМ-сигнал с интервалом повторения импульсов 7,0 мкс и рабочим циклом 2%. Рабочая частота 77 ГГц, частота дискретизации 150 МГц.
fs = 150e6;
c = physconst('LightSpeed');
fc = 77e9;
pri = 7e-6;
prf = 1/pri;Настройте параметры сценария. Радиолокационный передатчик и приемник неподвижны и расположены в начале координат. Цели находятся в 500, 530 и 750 метрах от радаров на оси х. Цели движутся вдоль оси x на скоростях − 60, 20 и 40 м/с. Все три цели имеют несъемное сечение РЛС (RCS) 10 дБ.
Создайте платформы цели и РЛС.
Numtgts = 3; tgtpos = zeros(Numtgts); tgtpos(1,:) = [500 530 750]; tgtvel = zeros(3,Numtgts); tgtvel(1,:) = [-60 20 40]; tgtrcs = db2pow(10)*[1 1 1]; tgtmotion = phased.Platform(tgtpos,tgtvel); target = phased.RadarTarget('PropagationSpeed',c,'OperatingFrequency',fc, ... 'MeanRCS',tgtrcs); radarpos = [0;0;0]; radarvel = [0;0;0]; radarmotion = phased.Platform(radarpos,radarvel);
Создайте антенны передатчика и приемника.
txantenna = phased.IsotropicAntennaElement; rxantenna = clone(txantenna);
Настройка обработки сигналов на стороне передатчика. Создайте линейный ЧМ-сигнал верхнего диапазона с полосой пропускания, равной половине частоты дискретизации. Найдите длину pri в выборках, а затем оцените среднеквадратичную полосу пропускания и разрешение диапазона.
bw = fs/2; waveform = phased.LinearFMWaveform('SampleRate',fs, ... 'PRF',prf,'OutputFormat','Pulses','NumPulses',1,'SweepBandwidth',fs/2, ... 'DurationSpecification','Duty cycle','DutyCycle',0.02); sig = waveform(); Nr = length(sig); bwrms = bandwidth(waveform)/sqrt(12); rngrms = c/bwrms;
Настройте свойства объекта «Система датчиков и радиаторов». Пиковая выходная мощность составляет 10 Вт, а коэффициент усиления передатчика - 36 дБ.
peakpower = 10; txgain = 36.0; transmitter = phased.Transmitter( ... 'PeakPower',peakpower, ... 'Gain',txgain, ... 'InUseOutputPort',true); radiator = phased.Radiator( ... 'Sensor',txantenna, ... 'PropagationSpeed',c, ... 'OperatingFrequency',fc);
Создайте канал распространения свободного пространства в режиме двустороннего распространения.
channel = phased.FreeSpace( ... 'SampleRate',fs, ... 'PropagationSpeed',c, ... 'OperatingFrequency',fc, ... 'TwoWayPropagation',true);
Настройте обработку на стороне получателя. Коэффициент усиления приемника равен 42 дБ, а показатель шума равен 10.
collector = phased.Collector( ... 'Sensor',rxantenna, ... 'PropagationSpeed',c, ... 'OperatingFrequency',fc); rxgain = 42.0; noisefig = 10; receiver = phased.ReceiverPreamp( ... 'SampleRate',fs, ... 'Gain',rxgain, ... 'NoiseFigure',noisefig);
Закольцовывание 128 импульсов для построения куба данных. Для каждого шага цикла перемещайте цель и распространяйте сигнал. Затем поместите принятый сигнал в куб данных. Куб данных содержит принятый сигнал на импульс. Обычно куб данных имеет три измерения, где последнее измерение соответствует антеннам или лучам. Поскольку в этом примере используется только один датчик, куб имеет только два измерения.
Шаги обработки:
Переместите РЛС и цели.
Передача сигнала.
Распространение сигнала формы сигнала на цель.
Отражение сигнала от цели.
Распространение сигнала обратно на радар. Двусторонний режим распространения позволяет комбинировать возвращенное распространение с исходящим.
Прием сигнала на РЛС.
Загрузите сигнал в куб данных.
Np = 128; cube = zeros(Nr,Np); for n = 1:Np [sensorpos,sensorvel] = radarmotion(pri); [tgtpos,tgtvel] = tgtmotion(pri); [tgtrng,tgtang] = rangeangle(tgtpos,sensorpos); sig = waveform(); [txsig,txstatus] = transmitter(sig); txsig = radiator(txsig,tgtang); txsig = channel(txsig,sensorpos,tgtpos,sensorvel,tgtvel); tgtsig = target(txsig); rxcol = collector(tgtsig,tgtang); rxsig = receiver(rxcol); cube(:,n) = rxsig; end
Отображение изображения куба данных, содержащего сигналы на импульс.
imagesc([0:(Np-1)]*pri*1e6,[0:(Nr-1)]/fs*1e6,abs(cube)) xlabel('Slow Time {\mu}s') ylabel('Fast Time {\mu}s')
Создать phased.RangeResponse Системный объект в согласованном режиме фильтра. Затем отобразите изображение ответа диапазона для 128 импульсов. Изображение показывает диапазон по вертикали и число импульсов по горизонтали.
matchingcoeff = getMatchedFilter(waveform); ndop = 128; rangeresp = phased.RangeResponse('SampleRate',fs,'PropagationSpeed',c); [resp,rnggrid] = rangeresp(cube,matchingcoeff); imagesc([1:Np],rnggrid,abs(resp)) xlabel('Pulse') ylabel('Range (m)')
Интегрируйте 20 импульсов некогерентно.
intpulse = pulsint(resp(:,1:20),'noncoherent'); plot(rnggrid,abs(intpulse)) xlabel('Range (m)') title('Noncoherent Integration of 20 Pulses')
[1] Ричардс, М. Основы обработки радиолокационных сигналов, 2-я редакция McGraw-Hill Professional Engineering, 2014.
[2] Ричардс, М., Дж. Шеер и В. Холм, Принципы современного радара: основные принципы. SciTech Publishing, 2010.