Формирование радиолокационных обнаружений и следов
radarDataGenerator Система object™ формирует отчеты об обнаружении или отслеживании целей. Можно указать режим обнаружения датчика как моностатический, бистатический или электронный показатель поддержки (ESM) через DetectionMode собственность. Вы можете использовать radarDataGenerator для моделирования кластеризованных или некластеризованных обнаружений с добавлением случайного шума, а также для генерации ложных обнаружений аварийных сигналов. Сгенерированные обнаружения можно объединить с другими данными датчика и отслеживать объекты с помощью radarTracker объект. Также можно выводить дорожки непосредственно из radarDataGenerator объект. Чтобы настроить вывод конечных объектов как кластерных обнаружений, некластеризованных обнаружений или дорожек, используйте TargetReportFormat собственность. Можно добавить radarDataGenerator в Platform а затем использовать радар в radarScenario.
Используя одноэкспоненциальную модель, радар вычисляет отклонения дальности и высоты, вызванные распространением через тропосферу. Смещение по дальности означает, что измеренные дальности превышают дальность прямой видимости до цели. Смещение по отметке означает, что измеренные отметки превышают их истинные отметки. Смещения больше, когда траектория линии визирования между РЛС и целью проходит через более низкие высоты, поскольку на этих высотах атмосфера толще. Дополнительные сведения см. в разделе Ссылки.
Для формирования радиолокационного обнаружения и отслеживания сообщений:
Создать radarDataGenerator и задайте его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.
Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе Что такое системные объекты?.
rdr = radarDataGenerator
rdr = radarDataGenerator(id)id.
rdr = radarDataGenerator(___,scanConfig)scanConfig, в дополнение к любым входным аргументам из предыдущих синтаксисов. Можно указать scanConfig как 'No scanning', 'Raster', 'Rotator', или 'Sector'. Дополнительные сведения об этих конфигурациях см. в разделе Синтаксис удобства.
rdr = radarDataGenerator(___,Name,Value)radarDataGenerator('TargetReportFormat','Tracks','FilterInitializationFcn',@initcvkf) создает радиолокационный датчик, который генерирует отчеты о дорожках с помощью трекера, инициализированного линейным фильтром Калмана с постоянной скоростью.
Эти синтаксисы применяются при установке DetectionMode свойство для 'Monostatic'.
reports = rdr(targetPoses,simTime)reports от позы цели, targetPoses, в текущее время моделирования, simTime. Объект может создавать отчеты для нескольких целей. Чтобы включить этот синтаксис:
Установите DetectionMode свойство для 'Monostatic'.
Установите InterferenceInputPort свойство для false.
Установите EmissionsInputPort свойство для false.
reports = rdr(targetPoses,interferences,simTime)interferences, в передаче радиолокационного сигнала. Чтобы включить этот синтаксис:
Установите DetectionMode свойство для 'Monostatic'.
Установите InterferenceInputPort свойство для true.
Установите EmissionsInputPort свойство для false.
reports = rdr(emissions,emitterConfigs,simTime)emissionsи конфигурации соответствующих излучателей, emitterConfigs, которые генерируют выбросы. Чтобы включить этот синтаксис:
Установите DetectionMode свойство для 'Monostatic'.
Установите InterferenceInputPort свойство для false.
Установите EmissionsInputPort свойство для true.
Этот синтаксис применяется при установке DetectionMode свойство для 'Bistatic' или 'ESM'. В этих двух режимах TargetReportFormat может быть только 'Detections' и DetcetionCoordinates может быть только 'Sensor spherical'.
Этот синтаксис применяется при установке HasINS свойство для true.
reports = rdr(___, определяет информацию о позе радиолокационной платформы посредством оценки INS. insPose,simTime)insPose аргумент является вторым по отношению к последнему аргументу перед simTime аргумент. Этот синтаксис может использоваться с любым из предыдущих синтаксисов. Дополнительные сведения см. в свойстве HASINS.
Этот синтаксис используется для вывода дополнительной информации о отчетах.
[ возвращает количество отчетов, reports,numReports,config] = rdr(___)numReportsи конфигурация радара, config, в текущее время моделирования.
Чтобы использовать функцию объекта, укажите object™ System в качестве первого входного аргумента. Например, для освобождения системных ресурсов объекта System с именем obj, используйте следующий синтаксис:
release(obj)
Создайте три цели, указав идентификатор платформы, положение и скорость.
tgt1 = struct('PlatformID',1, ... 'Position',[0 -50e3 -1e3], ... 'Velocity',[0 900*1e3/3600 0]); tgt2 = struct('PlatformID',2, ... 'Position',[20e3 0 -500], ... 'Velocity',[700*1e3/3600 0 0]); tgt3 = struct('PlatformID',3, ... 'Position',[-20e3 0 -500], ... 'Velocity',[300*1e3/3600 0 0]);
Создайте радар наблюдения аэропорта, который находится в 15 метрах над землей.
rpm = 12.5; fov = [1.4; 5]; % [azimuth; elevation] scanrate = rpm*360/60; % deg/s updaterate = scanrate/fov(1); % Hz sensor = radarDataGenerator(1,'Rotator', ... 'UpdateRate',updaterate, ... 'MountingLocation',[0 0 -15], ... 'MaxAzimuthScanRate',scanrate, ... 'FieldOfView',fov, ... 'AzimuthResolution',fov(1));
Генерация обнаружений при полном сканировании радара.
simTime = 0;
detBuffer = {};
while true
[dets,numDets,config] = sensor([tgt1 tgt2 tgt3],simTime);
detBuffer = [detBuffer; dets]; %#ok<AGROW>
% Is full scan complete?
if config.IsScanDone
break % yes
end
simTime = simTime + 1/sensor.UpdateRate;
end
radarPosition = [0 0 0];
tgtPositions = [tgt1.Position; tgt2.Position; tgt3.Position];
Визуализация результатов.
clrs = lines(3); figure hold on % Plot radar position plot3(radarPosition(1),radarPosition(2),radarPosition(3),'Marker','s', ... 'DisplayName','Radar','MarkerFaceColor',clrs(1,:),'LineStyle','none') % Plot truth plot3(tgtPositions(:,1),tgtPositions(:,2),tgtPositions(:,3),'Marker','^', ... 'DisplayName','Truth','MarkerFaceColor',clrs(2,:),'LineStyle', 'none') % Plot detections if ~isempty(detBuffer) detPos = cellfun(@(d)d.Measurement(1:3),detBuffer, ... 'UniformOutput',false); detPos = cell2mat(detPos')'; plot3(detPos(:,1),detPos(:,2),detPos(:,3),'Marker','o', ... 'DisplayName','Detections','MarkerFaceColor',clrs(3,:),'LineStyle','none') end xlabel('X(m)') ylabel('Y(m)') axis('equal') legend
radarDataGeneratorСоздание радиолокационного излучения, а затем обнаружение излучения с помощью radarDataGenerator объект.
Сначала создайте радиолокационное излучение.
orient = quaternion([180 0 0],'eulerd','zyx','frame'); rfSig = radarEmission('PlatformID',1,'EmitterIndex',1,'EIRP',100, ... 'OriginPosition',[30 0 0],'Orientation',orient);
Затем создайте датчик ESM с помощью radarDataGenerator.
sensor = radarDataGenerator(1,'DetectionMode','ESM');
Обнаружение радиоизлучения.
time = 0; [dets,numDets,config] = sensor(rfSig,time)
dets = 1x1 cell array
{1x1 objectDetection}
numDets = 1
config = struct with fields:
SensorIndex: 1
IsValidTime: 1
IsScanDone: 0
FieldOfView: [1 5]
MeasurementParameters: [1x1 struct]
radarDataGenerator Объект системы может моделировать три режима обнаружения: моностатические, бистатические и электронные меры поддержки (ESM), как показано на следующих рисунках.
Для режима моностатического обнаружения передатчик и приемник совмещены, как показано на фигуре (а). В этом режиме измерение дальности R может быть выражено как R = RT = RR, где RT и RR являются диапазонами от передатчика до цели и от цели до приемника соответственно. В радиолокационном датчике измерение дальности составляет R = ct/2, где c - скорость света, а t - общее время передачи сигнала. Кроме измерения дальности, моностатический датчик может опционально сообщать измерения скорости дальности, азимута и высоты цели.
Для бистатического режима обнаружения передатчик и приемник разделены расстоянием L. Как показано на фигуре (b), сигнал излучается из передатчика, отражается от цели и принимается приемником. Измерение бистатического диапазона Rb определяется как Rb = RT + RR − L. В радиолокационном датчике измерение бистатического диапазона получают по Rb = cΔt, где Δt - разность во времени между приемником, принимающим прямой сигнал от передатчика и принимающим отраженный сигнал от цели. Кроме измерения бистатического диапазона, бистатический датчик может также опционально сообщать измерения скорости бистатического диапазона, азимута и высоты цели. Поскольку бистатический диапазон и два угла подшипника (азимут и отметка) не соответствуют одному и тому же вектору положения, они не могут быть объединены в вектор положения и сообщены в декартовой системе координат. В результате измерения бистатического датчика могут быть представлены только в сферической системе координат.
Для режима обнаружения ESM приемник может принимать только сигнал, отраженный от цели или непосредственно излучаемый передатчиком, как показано на рис. (с). Поэтому единственными доступными измерениями являются азимут и высота цели или передатчика. Эти измерения могут быть представлены только в сферической системе координат.
MeasurementParameters свойство обнаружения вывода состоит из массива структур, который описывает последовательность преобразований координат из дочернего кадра в родительский кадр или обратных преобразований. В большинстве случаев самой длинной требуемой последовательностью преобразований является сценарий Sensor → Platform →.
Если о обнаружениях сообщается в сферических координатах датчика и HasINS имеет значение false, то последовательность состоит только из одного преобразования от датчика к платформе. В этом преобразовании OriginPosition совпадает с MountingLocation свойство датчика. Orientation состоит из двух последовательных вращений. Первый поворот, соответствующий MountingAngles свойство датчика, учитывает поворот от рамы платформы (P) к монтажной раме датчика (M). Второй поворот, соответствующий азимуту и углам возвышения датчика, учитывает поворот от монтажной рамы (М) датчика к сканирующей раме (S) датчика. В S-образной раме направление x является направлением визирования, а направление y лежит в плоскости x-y монтажной рамы датчика (М).
Если HasINS является true, последовательность преобразований состоит из двух преобразований: сначала из кадра сценария в кадр платформы, а затем из кадра платформы в кадр сканирования датчика. В первом преобразовании, Orientation - поворот от рамы сценария к раме платформы, и OriginPosition - положение начала кадра платформы относительно кадра сценария.
Если об обнаружениях сообщается в прямоугольных координатах платформы и HasINS имеет значение falseпреобразование состоит только из идентичности.
В таблице показаны поля MeasurementParameters структура. Не все поля должны присутствовать в структуре. Конкретный набор полей и их значения по умолчанию могут зависеть от типа датчика.
| Область | Описание |
Frame | Перечисляемый тип, указывающий кадр, используемый для отчета об измерениях. Когда о обнаружениях сообщается с помощью прямоугольной системы координат, |
OriginPosition | Смещение положения начала дочернего кадра относительно родительского кадра, представляемого вектором 3 на 1. |
OriginVelocity | Смещение по скорости начала дочернего кадра относительно родительского кадра, представляемое вектором 3 на 1. |
Orientation | Матрица вращения ортонормированного кадра с 3 на 3 действительными значениями. Направление вращения зависит от |
IsParentToChild | Логический скаляр, указывающий, если |
HasElevation | Логический скаляр, указывающий, включена ли отметка в измерение. Для измерений в прямоугольной рамке, если |
HasAzimuth | Логический скаляр, указывающий, включен ли азимут в измерение. |
HasRange | Логический скаляр, указывающий, включен ли диапазон в измерение. |
HasVelocity | Логический скаляр, указывающий, включают ли сообщаемые обнаружения измерения скорости. Для измерений в прямоугольной рамке, если |
[1] Доэрри, Армин У. «Влияние кривизны Земли и атмосферной рефракции на распространение радиолокационных сигналов». Sandia Report SAND2012-10690, Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM, январь 2013. https://prod.sandia.gov/techlib-noauth/access-control.cgi/2012/1210690.pdf.
[2] Доэрри, Армин У. «Измерение движения радара с синтетической апертурой». Sandia Report SAND2015-20818, Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM, январь 2015. https://pdfs.semanticscholar.org/f8f8/cd6de8042a7a948d611bcfe3b79c48aa9dfa.pdf.
radarChannel | radarEmission | radarEmitter | radarScenario | radarTracker | rcsSignature