exponenta event banner

поэтапный. WidebandBackscatterRadarTarget

Широкополосный сигнал обратного рассеяния с радиолокационной цели

Описание

phased.WidebandBackscatterRadarTarget Система object™ моделирует обратное рассеяние широкополосного сигнала от цели. Обратное рассеяние - это частный случай радиолокационного рассеяния целей, когда падающие и отраженные углы одинаковы. Этот тип рассеяния применим к конфигурациям моностатических радаров. Сечение радара определяет отклик цели на обратное рассеяние входящего сигнала. Этот объект System позволяет задать зависимую от угла модель сечения радара, которая охватывает диапазон углов падения. Широкополосный сигнал разлагается на частотные поддиапазоны, которые рассеиваются в обратном направлении независимо и затем рекомбинируются.

Этот объект System создает сигнал обратного рассеяния для поляризованных или неполяризованных сигналов. Хотя электромагнитные радиолокационные сигналы поляризованы, часто можно игнорировать поляризацию при моделировании и обрабатывать сигналы как скаляры. Чтобы игнорировать поляризацию, задайте EnablePolarization свойство как false. Для использования поляризации укажите EnablePolarization как true.

Для неполяризованных сигналов в качестве массива значений на дискретных углах азимута и места и дискретных частотах указать сечение РЛС. Объект System интерполирует значения углов падения между точками массива. Для поляризованных сигналов определите матрицу радиолокационного рассеяния (СКМ) с помощью трех матриц, определенных на дискретных углах азимута и места и дискретных частотах. Эти три матрицы соответствуют компонентам поляризации HH, HV и VV. Компонент VH вычисляется на основе сопряженной симметрии компонента HV. H и V - компоненты горизонтальной и вертикальной поляризации соответственно.

Для неполяризованных и поляризованных сигналов можно использовать одну из четырех моделей Сверлинга для генерации случайных флуктуаций в RCS или матрице радиолокационного рассеяния. Выберите модель с помощью Model собственность. Затем используйте SeedSource и Seed свойства для рандомизации флуктуаций.

EnablePolarizationСхемы сечения РЛС
false

RCSPattern

trueShhPattern, SvvPattern, и ShvPattern

Чтобы вычислить задержку распространения для указанных точек источника и приемника:

  1. Определите и настройте радиолокационную цель. Можно задать phased.WidebandBackscatterRadarTarget Свойства объекта системы во время конструирования или оставьте для них значения по умолчанию. См. раздел Строительство. Некоторые свойства, заданные во время конструирования, могут быть изменены позже. Эти свойства можно настроить.

  2. Для вычисления распространяемого сигнала вызовите step способ. Выходные данные метода зависят от свойств объекта. Настраиваемые свойства можно изменить в любое время.

Примечание

В качестве альтернативы 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.

Строительство

target = phased.WidebandBackscatterRadarTarget создает широкополосную РЛС цель Система объект, target.

target = phased.WidebandBackscatterRadarTarget(Name,Value) создает широкополосный объект цели РЛС обратного рассеяния с каждым заданным свойством Name установить в указанное значение Value. Можно указать дополнительные аргументы пары имен и значений в любом порядке как (Name1,Value1,...,NameN,ValueN).

Свойства

развернуть все

Возможность обработки поляризованных сигналов, указанных как false или true. Установить для этого свойства значение true позволяет цели моделировать отражение поляризованного излучения. Установить для этого свойства значение false игнорировать поляризацию.

Пример: true

Укажите частоты шаблона широкополосного обратного рассеяния, используемые в матрицах RCS или SCM. Элементы этого вектора должны находиться в строго возрастающем порядке. Мишень не имеет отклика вне этого частотного диапазона. Частоты определяются относительно физической полосы частот, а не основной полосы частот. Единицы частоты - в герцах.

Азимутальные углы, используемые для определения угловых координат каждого столбца матриц, указанных RCSPattern, ShhPattern, ShvPattern, или SvvPattern свойства. Задайте азимутальные углы в виде вектора длины P. P должно быть больше двух. Угловые единицы в градусах.

Пример: [-45:0.1:45]

Типы данных: double

Углы места, используемые для определения угловых координат каждой строки матриц, указанных RCSPattern, ShhPattern, ShvPattern, или SvvPattern свойства. Задайте углы отметки в виде вектора длины Q. Q должно быть больше двух. Угловые единицы в градусах.

Пример: [-30:0.1:30]

Типы данных: double

Схема сечения радара, заданная как вещественно-значная матрица или массив.

РазмерыПриложение
Матрица Q-by-PЗадает матрицу значений RCS как функцию углов возвышения Q и углов азимута P. Одна и та же матрица RCS используется для всех частот.
Массив Q-by-P-by-KЗадает массив образцов RCS как функцию углов возвышения Q, углов азимута P и частот K. Если K = 1, то структура RCS эквивалентна матрице Q-by-P.
1-by-P-by-K массивЗадает матрицу значений RCS как функцию углов азимута P и частот K. Эти форматы размеров применяются при наличии только одного угла возвышения.
Матрица K-by-P

  • Q - длина вектора, заданного ElevationAngles собственность.

  • P - длина вектора, заданного AzimuthAngles собственность.

  • K - количество частот, указанных FrequencyVector собственность.

Можно задать шаблоны для L-целей, поместив L-шаблоны в массив ячеек. Все образцы должны иметь одинаковые размеры. Значение L должно соответствовать размерам столбцов сигналов, передаваемых на вход step способ. Однако для моделирования нескольких целей L можно использовать один шаблон.

Блоки RCS находятся в квадратных метрах.

Пример: [1,1;1,1]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите значение EnablePolarization свойство для false.

Типы данных: double

Поляризационная составляющая ЧЧ матрицы радиолокационного рассеяния (СКМ), определяемая как матрица или матрица с комплексными значениями.

РазмерыПриложение
Матрица Q-by-PЗадает компонент поляризации матрицы рассеяния как функцию углов возвышения Q и углов азимута P. Для всех частот используется одна и та же матрица SCM.
Массив Q-by-P-by-KОпределяет поляризационную составляющую матрицы рассеяния как функцию углов возвышения Q, углов азимута P и частот K. Если K = 1, то структура RCS эквивалентна матрице Q-by-P.
1-by-P-by-K массивЗадает поляризационную составляющую матрицы рассеяния как функцию углов азимута P и частот K. Эти форматы размеров применяются при наличии только одного угла возвышения.
Матрица K-by-P

  • Q - длина вектора, заданного ElevationAngles собственность.

  • P - длина вектора, заданного AzimuthAngles собственность.

  • K - количество частот, указанных FrequencyVector собственность.

Можно задать шаблоны поляризационных компонентов для L-целей, поместив L-шаблоны в массив ячеек. Все образцы должны иметь одинаковые размеры. Значение L должно соответствовать размерам столбцов сигналов, передаваемых на вход step способ. Однако для моделирования нескольких целей L можно использовать один шаблон.

Блоки SCM находятся в квадратных метрах.

Пример: [1,1;1i,1i]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите значение EnablePolarization свойство для true.

Типы данных: double
Поддержка комплексного номера: Да

Матрица радиолокационного рассеяния VV-pol компонента, заданная как вектор, матрица или матрица с комплексными значениями. Различные варианты измерения имеют различные приложения.

РазмерыПриложение
Матрица Q-by-PЗадает компонент поляризации матрицы рассеяния как функцию углов возвышения Q и углов азимута P. Для всех частот используется одна и та же матрица SCM.
Массив Q-by-P-by-KОпределяет поляризационную составляющую матрицы рассеяния как функцию углов возвышения Q, углов азимута P и частот K. Если K = 1, то структура RCS эквивалентна матрице Q-by-P.
1-by-P-by-K массивЗадает поляризационную составляющую матрицы рассеяния как функцию углов азимута P и частот K. Эти форматы размеров применяются при наличии только одного угла возвышения.
Матрица K-by-P

  • Q - длина вектора, заданного ElevationAngles собственность.

  • P - длина вектора, заданного AzimuthAngles собственность.

  • K - количество частот, указанных FrequencyVector собственность.

Можно задать шаблоны поляризационных компонентов для L-целей, поместив L-шаблоны в массив ячеек. Все образцы должны иметь одинаковые размеры. Значение L должно соответствовать размерам столбцов сигналов, передаваемых на вход step способ. Однако для моделирования нескольких целей L можно использовать один шаблон.

Блоки SCM находятся в квадратных метрах.

Пример: [1,1;1i,1i]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите значение EnablePolarization свойство для true.

Типы данных: double
Поддержка комплексного номера: Да

HV-pol-компонент матрицы радиолокационного рассеяния (SCM), определяемый как вектор, матрица или матрица с комплексными значениями. Различные варианты измерения имеют различные приложения.

РазмерыПриложение
Матрица Q-by-PЗадает компонент поляризации матрицы рассеяния как функцию углов возвышения Q и углов азимута P. Для всех частот используется одна и та же матрица SCM.
Массив Q-by-P-by-KОпределяет поляризационную составляющую матрицы рассеяния как функцию углов возвышения Q, углов азимута P и частот K. Если K = 1, то структура RCS эквивалентна матрице Q-by-P.
1-by-P-by-K массивЗадает поляризационную составляющую матрицы рассеяния как функцию углов азимута P и частот K. Эти форматы размеров применяются при наличии только одного угла возвышения.
Матрица K-by-P

  • Q - длина вектора, заданного ElevationAngles собственность.

  • P - длина вектора, заданного AzimuthAngles собственность.

  • K - количество частот, указанных FrequencyVector собственность.

Можно задать шаблоны поляризационных компонентов для L-целей, поместив L-шаблоны в массив ячеек. Все образцы должны иметь одинаковые размеры. Значение L должно соответствовать размерам столбцов сигналов, передаваемых на вход step способ. Однако для моделирования нескольких целей L можно использовать один шаблон.

Блоки SCM находятся в квадратных метрах.

Пример: [1,1;1i,1i]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите значение EnablePolarization свойство для true.

Типы данных: double
Поддержка комплексного номера: Да

Целевая модель флуктуации, указанная как 'Nonfluctuating', 'Swerling1', 'Swerling2', 'Swerling3', или 'Swerling4'. Если для этого свойства задано значение, отличное от 'Nonfluctuating', используйте update входной аргумент при вызове step способ.

Пример: 'Swerling3'

Типы данных: char

Скорость распространения сигнала, заданная как положительный скаляр. Единицы измерения в метрах в секунду. Скорость распространения по умолчанию - это значение, возвращаемое physconst('LightSpeed'). Посмотрите physconst для получения дополнительной информации.

Пример: 3e8

Типы данных: double

Рабочая частота, заданная как положительный скаляр. Единицы измерения в Гц.

Пример: 1e9

Типы данных: double

Частота дискретизации сигнала, заданная как положительный действительный скаляр. Единицы измерения в герцах.

Пример: 1e6

Типы данных: double

Число поддиапазонов обработки, указанное как положительное целое число.

Пример: 128

Типы данных: double

Исходный источник генератора случайных чисел для модели флуктуации RCS, указанный как 'Auto' или 'Property'. Если для этого свойства задано значение:

  • 'Auto'объект генерирует случайные числа, используя генератор случайных чисел MATLAB ® по умолчанию.

  • 'Property', вы указываете начальное число генератора случайных чисел с помощью Seed собственность.

При использовании этого объекта с программным обеспечением Parallel Computing Toolbox™ установите для этого свойства значение 'Auto'.

Зависимости

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

Типы данных: char

Начальное число генератора случайных чисел, указанное как неотрицательное целое число, меньшее 232.

Пример: 32301

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите значение SeedSource свойство для 'Property'.

Типы данных: double

Методы

сбросСброс состояний объекта System
шагШирокополосный сигнал обратного рассеяния с радиолокационной цели
Общие для всех системных объектов
release

Разрешить изменение значения свойства объекта системы

Примеры

свернуть все

Вычислить отраженный радиолокационный сигнал от неработающей точечной цели, имеющей пик RCS 10,0 м ^ 2. В иллюстративных целях используйте простой целевой шаблон RCS. Реальные модели RCS сложнее. Схема РСК охватывает диапазон углов от 10-30 градусов по азимуту и 5-15 градусов по отметке. RCS достигает максимума при 20 градусах по азимуту и 10 градусах по высоте. RCS также имеет частотную зависимость и задается на 5 частотах в пределах полосы пропускания сигнала. Предположим, что рабочая частота радара составляет 100 МГц и что сигнал представляет собой линейный ЧМ-сигнал, имеющий ширину полосы частот 20 МГц.

Создайте и постройте график широкополосного сигнала.

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

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Создание шаблона RCS на пяти различных частотах в пределах полосы пропускания сигнала с использованием упрощенной частотной зависимости. Частотная зависимость является единицей на рабочей частоте и выпадает за пределы этой частоты. Реалистичные частотные зависимости более сложны. Постройте график 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)')

Figure contains an axes. The axes with title RCS contains an object of type image.

Создать phased.WidebandBackscatterRadarTarget object™ системы.

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

Для последовательности падающих азимутальных углов на постоянной высоте найдите и постройте график амплитуды отраженного 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

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Вычислите отраженный радиолокационный сигнал от цели флуктуирующей точки Swerling 4 с пиком RCS 0,1 м ^ 2. В иллюстративных целях используйте простой целевой шаблон RCS. Реальные модели RCS сложнее. Схема РСК охватывает диапазон углов от 10 - 30 градусов по азимуту и 5 - 15 градусов по отметке. RCS достигает пика при 20 градусах по азимуту и 10 градусах по отметке при значении 0,1 м ^ 2. RCS также имеет частотную зависимость и задается на пяти частотах в пределах полосы пропускания сигнала. Предположим, что рабочая частота радара составляет 100 МГц и что сигнал представляет собой линейный ЧМ-сигнал с шириной полосы 20 МГц. Частота дискретизации составляет 50 МГц.

Создайте и постройте график широкополосного сигнала.

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 пределах полосы пропускания сигнала, используя простую частотную зависимость. Частотная зависимость рассчитана на единство на рабочей частоте и выпадение за пределы этой полосы. Реалистичные частотные зависимости 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

Figure contains an axes. The axes with title RCS contains an object of type image.

Создать phased.WidebandBackscatterRadarTarget object™ системы.

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

Найдите и запишите 100 образцов падающего сигнала и два последовательных отраженных сигнала при 10 градусах по азимуту и 10 градусах по высоте. Обновление RCS при каждом выполнении системного 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')

Figure contains an axes. The axes with title Swerling 4 RCS contains 3 objects of type line. These objects represent Incident Signal, First Backscattered Signal, Second Backscattered Signal.

Подробнее

развернуть все

Ссылки

[1] Мотт, Х. Антенны для радаров и связи. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1992.

[2] Ричардс, М. А. Основы обработки радиолокационных сигналов. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 2005.

[3] Скольник, М. Введение в радиолокационные системы, 3-й ред. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 2001.

Расширенные возможности

.
Представлен в R2016b