Exponenta Banner
exponenta event banner

Конструктор радаров

Моделирование прибылей и потерь радаров и оценка производительности в различных средах

развернуть все на странице

Описание

Приложение Radar Designer - это интерактивный инструмент, который помогает инженерам и системным аналитикам в проектировании и оценке радиолокационных систем высокого уровня на ранней стадии разработки радаров. С помощью приложения можно:

  • Оценка и сравнение нескольких конструкций радаров в одном сеансе

  • Добавьте интеллектуальный радар, среду и целевые конфигурации конструктора радаров, чтобы запустить анализ

  • Учет экологических последствий, обусловленных кривизной Земли, атмосферой, рельефом местности и осадками

  • Добавление пользовательских сечений РЛС цели, моделей антенн/решеток, а также не зависящих от дальности и зависящих от дальности потерь

  • Экспорт и сохранение результатов, сессий, моделей и графиков для продолжения анализа

Radar Designer app

Откройте приложение Radar Designer

  • MATLAB ® Toolstrip: На вкладке «Приложения» в разделе «Обработка сигналов и связь» щелкните значок приложения.

  • командная строка MATLAB: Enter radarDesigner.

Примеры

развернуть все

Спроектируйте радар для установки на грузовике. Отрегулируйте расчетные параметры, чтобы РЛС могла работать в туманных условиях и по-прежнему составляла целевой диапазон. Экспорт сессии конструирования в рабочую область MATLAB.

Откройте конструктор радаров. В командной строке введите

radarDesigner
Начните сеанс проектирования РЛС. На панели инструментов нажмите кнопку «Создать сеанс» и выберите Automotive Radar вариант. Приложение определяет типичный дизайн РЛС, параметры цели и среды.

Automotive radar design first figure

Проектируемый радар должен быть установлен на высоте 3 метра над землей. На Radar вкладка, в окне Antenna and Scanning измените высоту антенны с 1 метра на 3 метра.

На Environment вкладка, в окне Precipitation , укажите тип осадка как Fog и задайте для параметра «Плотность тумана» значение Heavy.

В качестве SNR vs Range заговор и Metrics and Requirements в таблице показано, что радар удовлетворяет пороговому максимальному диапазону, но не соответствует требуемому максимальному диапазону 300 метров.

Automotive radar design second figure

Увеличение передаваемой мощности для достижения более высокого максимального диапазона. На Radar вкладка, в окне Main сечение, увеличить Peak Power кому 4e-05 kW. График и таблица показывают, что радар удовлетворяет требованию с новым значением мощности.

Automotive radar design third figure

Экспорт конструкции радара в рабочее пространство MATLAB. На панели инструментов нажмите кнопку «Экспорт» и выберите Generate Metrics Report для создания форматированного отчета о числовых метриках.

Связанные примеры

Параметры

Радар, цель и окружающая среда

Чтобы включить параметры радара, щелкните Новый сеанс на панели инструментов приложения, чтобы загрузить одну из встроенных конфигураций конструктора радаров. Используйте раздел «Радары» инструментальной полосы приложения, чтобы добавлять, дублировать или удалять конструкции радаров во время сеанса.

  • Список Current Radar (Текущий радар) используется для переключения между различными конструкциями радаров в течение одного сеанса.

  • Используйте поле Имя (Name), чтобы изменить имя выбранного в данный момент радара.

Эти параметры используются для задания параметров импульса и несущей, таких как частота несущей и передаваемая мощность.

ПараметрОписание
Несущая волна Frequency (по умолчанию) или Wavelength

Несущая частота или длина волны несущей, заданная как скаляр.

  • Определить Frequency как скаляр в Hz, kHz, MHz, или GHz.

  • Определить Wavelength как скаляр в m, cm, или mm.

Полоса пропускания импульсовПолоса пропускания передаваемого импульса, заданная как скаляр в Hz, kHz, MHz, или GHz.
Average Power (по умолчанию) или Peak Power

Средняя передаваемая мощность или пиковая передаваемая мощность, заданная как скаляр.

  • Определить Average Power как скаляр в W, kW, MW, dBw, или dBm.

  • Определить Peak Power как скаляр в W, kW, MW, dBw, или dBm.

Pulse Width (по умолчанию) или Duty Cycle

Длительность импульса РЛС или рабочий цикл РЛС, определяемый как скаляр.

  • Определить Pulse Width, длительность передаваемого импульса, как скаляр в s, ms, или μs.

  • Определить Duty Cycle, часть времени передачи РЛС, как безразмерный скаляр от 0 до 1.

PRF (по умолчанию) или PRI

Частота повторения импульсов (PRF) или интервал повторения импульсов (PRI), заданный как скаляр.

  • Определить PRF, количество импульсов, передаваемых в секунду, как скаляр в Hz, kHz, или MHz.

  • Определить PRI, время между двумя последовательными переданными импульсами, как скаляр в s, ms, или μs.

Эти параметры используются для задания параметров шума, таких как температура шума или динамический диапазон.

ПараметрОписание
Noise Temperature или Noise Figure

Температура шума системы или показатель шума, указанный как скаляр.

  • Определить Noise Temperature как скаляр в К.

  • Определить Noise Figure как скаляр в dB или в linear единиц.

Эталонная температура шумаЭталонная температура шума, заданная как скаляр в К.
Шум квантованияВыберите «Шум квантования» для включения шума квантования.
Количество битов

Число битов в аналого-цифровом (АЦП) преобразователе, указанное как безразмерный скаляр.

Этот параметр применяется только в том случае, если выбран параметр «Шум квантования».

Динамический диапазон

Динамический диапазон аналого-цифрового преобразователя, заданный как скаляр в dB или в linear единиц.

Этот параметр применяется только в том случае, если выбран параметр «Шум квантования».

Эти параметры используются для задания параметров положения, ширины луча и коэффициента усиления, таких как высота антенны, поляризация антенны или ширина луча азимута.

ПараметрОписание
Высота антенны

Высота антенны над поверхностью, заданная как скаляр в m, km, ft, или kft.

Этот параметр применяется как к передающей антенне, так и к приемной антенне.

Угол наклона антенны

Угол между электрической осью антенны и плоскостью земли, заданный как скаляр в deg, rad, или mrad.

Этот параметр применяется как к передающей антенне, так и к приемной антенне.

Поляризация антенны

Укажите поляризацию антенны как Horizontal или Vertical.

Этот параметр применяется как к передающей антенне, так и к приемной антенне.

Задайте входной сигнал усиления передающей антенны как один из следующих параметров:

  • Manual - Поле «Коэффициент усиления» используется для ввода пользовательского значения для передающей антенны в dBi.

  • From Beamwidth - Вычислять коэффициент усиления передающей антенны по ширине луча, предполагая идеальную гауссову диаграмму направленности без боковых лопастей. Эти параметры можно задать.

    ПараметрОписание
    Азимутальная ширина лучаАзимутальная ширина луча передающей антенны, заданная как скаляр в deg, rad, или mrad.
    Ширина луча отметкиШирина луча возвышения передающей антенны, заданная как скаляр в deg, rad, или mrad.

    Radar Designer вычисляет и отображает коэффициент усиления приемной антенны в dBi.

Выберите Use Different Antenna for Receive, чтобы указать, что приемная и передающая антенны имеют разные коэффициенты усиления. Если для приема используется другая антенна, можно указать один из следующих параметров:

  • Manual - Используйте поле «Усиление» для ввода пользовательского значения для приемной антенны в dBi.

  • From Beamwidth - Вычислять коэффициент усиления приемной антенны по ширине луча, предполагая идеальную гауссову диаграмму направленности без боковых лопастей. Эти параметры можно задать.

    ПараметрОписание
    Азимутальная ширина лучаАзимутальная ширина луча приемной антенны, заданная как скаляр в deg, rad, или mrad.
    Ширина луча отметкиШирина луча возвышения приемной антенны, заданная как скаляр в deg, rad, или mrad.

    Radar Designer вычисляет и отображает коэффициент усиления приемной антенны в dBi.

Укажите один из следующих режимов сканирования:

  • None - РЛС не выполняет сканирование. Radar Designer не включает связанные с сканированием потери в анализ.

  • Mechanical - РЛС выполняет механическое сканирование. Radar Designer включает в анализ потери формы луча и коэффициент задержки луча (зависящие от дальности потери для быстро сканирующего луча).

  • Electronic - Радар использует фазированную решетку для выполнения электронного сканирования. Radar Designer включает в анализ потери формы луча и потери сектора сканирования.

Если выбран режим сканирования Mechanical или Electronic, можно задать эти параметры.

ПараметрОписание
Размер сектора сканирования азимутаАзимутальный диапазон объема поиска, указанный как скаляр в deg, rad, или mrad.
Пределы сканирования отметокНачальная и окончательная отметки тома сканирования, указанные как два скаляра в deg, rad, или mrad.

На основе выбранных параметров Radar Designer вычисляет и отображает следующие настройки:

  • Максимальная скорость сканирования, максимальная скорость сканирования в градусах в секунду при выбранном PRF, количество передаваемых импульсов и ширина луча антенны. Этот параметр отображается, если выбран режим сканирования Mechanical.

  • Размер объема поиска (Search Volume Size) - размер объемного углового объема поиска в стерадианах.

  • Время поиска (Search Time) - время в секундах, необходимое для сканирования объема поиска с учетом выбранного PRF, количества передаваемых импульсов и ширины луча антенны.

Эти параметры используются для задания параметров Pfa, CPI и M-of-N, таких как вероятность ложного аварийного сигнала или логический порог подтверждения дорожки.

ПараметрОписание
Вероятность ложной тревоги

Желаемая вероятность ложной тревоги (Pfa) на выходе детектора, заданная как безразмерный скаляр. Значение по умолчанию - 10-6 (1e-06).

Количество импульсов

Число импульсов в пределах интервала когерентной обработки (CPI), определяемое как положительный целочисленный скаляр.

Интеграция импульсов

Интеграция импульсов, указанная как Coherent или Noncoherent.

Выберите Moving Target Indicator (MTI), чтобы включить обработку Moving Target Indicator в проект. Если включена обработка индикатора движущейся цели, можно установить эти параметры.

ПараметрОписание
Компенсатор

Отменщик, указанный как один из следующих:

  • Two-pulse - Аннулятор первого заказа

  • Three-pulse - Отмена второго заказа

  • Four-pulse - Отменщик третьего заказа

Нулевая скоростьСкорость беспорядка, на которую настраивается фильтр MTI, заданная как скаляр в m/s, km/hr, mi/hr, или kts.
Метод

Способ выполнения обработки MTI, указанный как один из следующих:

  • Sequential - Разработчик РЛС последовательно обрабатывает импульсы.

  • Batch - Radar Designer обрабатывает импульсы партиями.

Квадратурная обработкаВыберите Квадратурная обработка (Quarrature Processing), чтобы включить обработку квадратурного канала (вектора) MTI для вашей конструкции. Если этот параметр не выбран, Radar Designer выполняет одноканальную обработку MTI.

Эта опция доступна, если для параметра Pulse Integration установлено значение Noncoherent.

Укажите способ выполнения интеграции двоичных импульсов (M-of-N):

  • None - Radar Designer не применяет двоичную интеграцию.

  • Automatic - Radar Designer применяет двоичную интеграцию и вычисляет оптимальное количество обнаруженных импульсов (М) из общего числа импульсов (N).

  • Custom - Radar Designer применяет двоичную интеграцию с указанным вручную количеством обнаруженных импульсов. Если выбрана эта опция, укажите число обнаруженных импульсов (M) из общего числа импульсов (N) как положительное целое число.

Эта опция доступна, если для параметра Pulse Integration установлено значение Noncoherent.

Выберите Constant False Alarm Rate (CFAR) (постоянная частота ложных аварийных сигналов), чтобы включить обнаружение постоянной частоты ложных аварийных сигналов (CFAR). Если включено обнаружение CFAR, можно установить эти параметры.

ПараметрОписание
Количество опорных ячеекОбщее количество опорных (обучающих) ячеек CFAR, указанное как положительный целочисленный скаляр.
Метод

Метод обнаружения CFAR, указанный как один из следующих:

  • Cell Averaging - Radar Designer устанавливает порог обнаружения вычислением среднего выходного сигнала окружающего диапазона и доплеровских ячеек.

  • Greatest-of Cell Averaging - Radar Designer устанавливает порог обнаружения, вычисляя отдельные средние значения для ведущих и отстающих ячеек и выбирая наибольшее значение.

Укажите количество интервалов когерентной обработки (CPI) как положительный целочисленный скаляр.

Выберите M-of-N CPI Integration (Интеграция CPI M-of-N), чтобы включить интеграцию M-of-N интервалов когерентной обработки (CPI). Если включить интеграцию M-of-N CPI, можно задать этот параметр.

ПараметрОписание
Количество CPI с обнаружениемКоличество интервалов когерентной обработки с объявленным обнаружением (М) из общего числа CPI (N), указанных как безразмерный скаляр.

Выберите Управление временем чувствительности (Sensitivity Time Control), чтобы включить управление временем чувствительности в проекте. Если включен контроль времени чувствительности, можно задать эти параметры.

ПараметрОписание
Диапазон отсеченияДиапазон отсечения, за которым используется полный коэффициент усиления приемника, заданный как скаляр в m, km, nmi, ft, или kft. По умолчанию: 50 км.
ЭкспонентаЭкспонента, выбранная для сохранения возможности обнаружения цели для диапазонов внутри диапазона отсечения. По умолчанию: 3.5.

Для вычисления вероятностей подтверждения отслеживания используется алгоритм истории общих переходов. Эти параметры можно задать.

ПараметрОписание
Порог подтвержденияПорог подтверждения, заданный как два положительных целых скаляра, которые представляют логику подтверждения M-of-N или M/N. По умолчанию: 2/3.
Update Rate или Update Time

Частота или время обновления:

  • Определить Update Rateчисло обновлений дорожек в секунду в виде скаляра в Гц.

  • Определить Update Timeинтервал времени между двумя последовательными обновлениями дорожек в виде скаляра в секундах.

По умолчанию: 1 Гц или 1 с.

Эти параметры используются для определения коэффициентов потерь.

ПараметрОписание
ЗатмениеПотеря затмения, указанная как None (по умолчанию), Range-Dependent Factor, или Statistical Loss.
Пользовательские потериПользовательская потеря, указанная как скаляр в dB или linear единиц. По умолчанию: 4 дБ.

Чтобы включить параметры цели, добавьте в приложение хотя бы один радар.

ПараметрОписание
Сечение радараСечение радара, указанное как скаляр в m2 или dBsm.
Модель сверлингаСверлинговая модель, указанная как Swerling 0/5, Swerling 1, Swerling 2, Swerling 3, или Swerling 4.
Height или Elevation Angle

Высота или угол возвышения, заданный как скаляр.

  • Определить Height в m, km, nmi, ft, или kft.

  • Определить Elevation Angle в deg, rad, или mrad.

Максимальное ускорениеМаксимальное ускорение, указанное как скаляр в m2 или в единицах g.

Вкладка Окружающая среда (Environment) используется для включения эффектов, обусловленных кривизной Земли, атмосферой, рельефом местности и осадками.

Укажите характеристики атмосферы и поверхности, чтобы использовать сезонные модели широты, параметры поверхности и поверхностного загромождения.

По умолчанию. Для конструктора радаров выбран параметр «Свободное пространство». Эта опция соответствует распространению в вакууме, и единственной переменной, которой можно управлять, является Precipitation. Чтобы получить доступ к другим параметрам, снимите флажок.

Укажите модель земли как Curved или Flat. Использование кривой модели Земли дает доступ к большему количеству моделей атмосферы и позволяет управлять Effective Earth Radius.

Указать тип атмосферы, через которую распространяется радиолокационный сигнал No Atmosphere, Uniform, Standard, Low Latitude, Mid Latitude, или High Latitude.

Определить No Atmosphere для использования постоянного показателя преломления 1. Эта модель не включает потери атмосферного газа или потери эффекта линзы.

Определить Uniform для атмосферы с однородной температурой, давлением и плотностью водяного пара. Эта модель может включать потери атмосферного газа, но не потери эффекта линзы. Эти параметры можно задать.

ПараметрОписание
Температура окружающей средыТемпература однородной атмосферы, заданная как скаляр в C или K. Значение по умолчанию: 15 ° C.
Давление сухого воздухаДавление сухого воздуха однородной атмосферы, указанное как скаляр в hPa, Pa, или mbar. По умолчанию: 1013 гПа.
Плотность водяного параПлотность водяного пара однородной атмосферы, указанная как скаляр в g/m3 или g/cm3. По умолчанию: 7,5 г/м3.
Включить потери атмосферных газовВыберите, чтобы включить потери в тракте из-за поглощения газообразной атмосферы.

Укажите стандарт для использования средней годовой глобальной эталонной атмосферы ITU (MAGRA), рекомендованной в ITU-R P.835-6 [1]. Эта опция применяется только в том случае, если модель земли указана как Curved. Эти параметры можно задать.

ПараметрОписание
Профиль плотности водяного параПрофиль плотности водяного пара, указанный как Automatic или Custom. Используйте этот параметр для использования настроек, рекомендованных в ITU-R P.835-6 или собственных настроек плотности водяного пара и высоты шкалы.
Поверхностная плотность водяного пара

Поверхностная плотность водяного пара, указанная как скаляр в g/m3 или g/cm3.

Этот параметр применяется только в том случае, если профиль плотности водяного пара указан как Custom. Рекомендуемое значение - 7,5 г/м3.

Высота шкалы

Высота масштаба, заданная как скаляр в m, km, nmi, ft, или kft.

Этот параметр применяется только в том случае, если профиль плотности водяного пара указан как Custom. Рекомендуемое значение - 2 км для типичных атмосферных условий и 6 км для сухих атмосферных условий.

Включить потери атмосферных газовВыберите, чтобы включить потери в тракте из-за поглощения газообразной атмосферы.
Включить потерю эффекта линзыВыберите, чтобы включить потерю эффекта линзы из-за изменения показателя преломления в атмосфере. Этот эффект значителен только при небольших углах выпаса.

Укажите Low Latitude для использования модели атмосферы ITU для широт менее 22 °, рекомендованных в ITU-R P.835-6 [1]. Эта опция применяется только в том случае, если модель земли указана какCurved. Эти параметры можно задать.

ПараметрОписание
Включить потери атмосферных газовВыберите, чтобы включить потери в тракте из-за поглощения газообразной атмосферы.
Включить потерю эффекта линзыВыберите, чтобы включить потерю эффекта линзы из-за изменения показателя преломления в атмосфере. Этот эффект значителен только при небольших углах выпаса.

Укажите среднюю широту для использования модели атмосферы ITU для широт от 22 ° до 45 °, рекомендованных в ITU-R P.835-6 [1]. Эта опция применяется только в том случае, если модель земли указана какCurved. Эти параметры можно задать.

ПараметрОписание
СезонСезон, указанный как Summer или Winter.
Включить потери атмосферных газовВыберите, чтобы включить потери в тракте из-за поглощения газообразной атмосферы.
Включить потерю эффекта линзыВыберите, чтобы включить потерю эффекта линзы из-за изменения показателя преломления в атмосфере. Этот эффект значителен только при небольших углах выпаса.

Укажите высокую широту для использования модели атмосферы ITU для широт выше 45 °, рекомендованных в ITU-R P.835-6 [1]. Эта опция применяется только в том случае, если модель земли указана какCurved. Эти параметры можно задать.

ПараметрОписание
СезонСезон, указанный как Summer или Winter.
Включить потери атмосферных газовВыберите, чтобы включить потери в тракте из-за поглощения газообразной атмосферы.
Включить потерю эффекта линзыВыберите, чтобы включить потерю эффекта линзы из-за изменения показателя преломления в атмосфере. Этот эффект значителен только при небольших углах выпаса.

Укажите эффективный радиус земли как одно из следующих значений:

  • Automatic - Radar Designer вычисляет радиус автоматически на основе эталонной атмосферы.

    Модель атмосферыЭффективный радиус Земли
    No Atmosphere6371 км
    Uniform6371 км
    Standard8719 км
    Low Latitude9540 км
    Mid Latitude8262 км
    High Latitude8308 км

  • Custom - Этот вариант рекомендуется для высотных геометрий. Укажите эффективный радиус Земли как скаляр в m, km, nmi, ft, или kft. Этот параметр часто устанавливается равным 4/3 фактического радиуса Земли.

Укажите тип поверхности, на которой распространяется радиолокационный сигнал Featureless, Sea, Land, или Custom.

Если тип поверхности указан как Featureless, можно задать параметр Коэффициент распространения (Propagation Factor), который доступен только при установке Earth Model кому Curved. Коэффициент распространения равен off по умолчанию.

Если тип поверхности указан как Sea, можно задать эти параметры.

ПараметрОписание
Номер морского государства

Номер морского государства, указанный как один из следующих:

  • 0 - Glassy (По умолчанию) - Спокойная, стекловидная морская поверхность. Никаких волн.

  • 1 - Ripples - Спокойная, потрошенная морская поверхность. Высоты волн от 0 до 0,1 м.

  • 2 - Smooth - Гладкая морская поверхность. Высоты волн от 0,1 м до 0,5 м.

  • 3 - Slight - Небольшие волны. Высоты волн от 0,5 м до 1,25 м.

  • 4 - Moderate - Умеренные волны. Высоты волн от 1,25 м до 2,5 м.

  • 5 - Rough - Грубые волны. Высоты волн от 2,5 м до 4 м.

  • 6 - Very Rough - Очень грубые волны. Высоты волн от 4 м до 6 м.

  • 7 - High - Высокие волны. Высоты волн от 6 м до 9 м.

  • 8 - Very High - Очень высокие волны. Высоты волн от 9 м до 14 м.

Включить коэффициент распространения радара

Коэффициент распространения РЛС представляет собой отношение величины фактического магнитного поля в точке пространства к величине магнитного поля в той же точке свободного пространства.

Этот параметр доступен, только если для параметра Модель земли (Earth Model) задано значение Curved. Параметр имеет значение off по умолчанию.

Модель диэлектрической проницаемости

Модель диэлектрической проницаемости, заданная как одна из следующих:

  • Blake's Model (По умолчанию) - модель Блейка применима в диапазоне частот от 100 МГц до 10 ГГц.

  • Sea Water - Модель диэлектрической проницаемости морской воды ITU. Использует температуру 20 ° C и соленость 35 г/кг.

  • Pure Water - модель диэлектрической проницаемости чистой воды ITU. Использует температуру 20 ° C.

  • Wet Ice - Модель проницаемости мокрого льда ITU. Использует жидкую водную фракцию 0,5.

  • Dry Ice - Модель диэлектрической проницаемости сухого льда ITU. Использует температуру -10 ° C

  • Custom - Укажите независимую от частоты пользовательскую диэлектрическую проницаемость морской поверхности.

Этот параметр применяется только в том случае, если выбран параметр «Включить коэффициент распространения радара».

Если тип поверхности указан как Sea, можно задать эти параметры.

  
Тип земли

Тип земельного участка, указанный как один из следующих:

  • Smooth - Тип растительности установлен в None.

  • Flatland (По умолчанию) - для параметра «Тип растительности» установлено значение Thin Grass.

  • Desert - Тип растительности установлен в Thin Grass.

  • Farm - Тип растительности установлен в Thin Grass.

  • Rolling Hills - Тип растительности установлен в Dense Brush.

  • Wooded Hills - Тип растительности установлен в Dense Trees.

  • Urban - Тип растительности установлен в None.

  • Metropolitan - Тип растительности установлен в None.

  • Mountains - Тип растительности установлен в Dense Trees.

  • Rugged Mountains - Тип растительности установлен в Dense Trees.

Включить коэффициент распространения радара

Коэффициент распространения РЛС представляет собой отношение величины фактического магнитного поля в точке пространства к величине магнитного поля в той же точке свободного пространства.

Этот параметр доступен, только если для параметра Модель земли (Earth Model) задано значение Curved. Параметр имеет значение off по умолчанию.

Тип растительности

Тип растительности, указанный как один из следующих:

  • None

  • Thin Grass

  • Dense Weeds

  • Dense Brush

  • Dense Trees

Этот параметр применяется только в том случае, если выбран параметр «Включить коэффициент распространения радара».

Модель диэлектрической проницаемости

Модель диэлектрической проницаемости, заданная как одна из следующих:

  • Sandy Loam (По умолчанию) - используется температура по умолчанию 20 ° C и содержание воды 0,5. Укажите температуру как скаляр вC или K и содержание воды как безразмерный скаляр.

  • Loam - Используется температура по умолчанию 20 ° C и содержание воды 0,5. Укажите температуру как скаляр вC или K и содержание воды как безразмерный скаляр.

  • Silty Loam - Используется температура по умолчанию 20 ° C и содержание воды 0,5. Укажите температуру как скаляр вC или K и содержание воды как безразмерный скаляр.

  • Silty Clay - Использует температуру 20 ° C и содержание воды 0,5. Укажите температуру как скаляр вC или K и содержание воды как безразмерный скаляр.

  • Custom Soil - Использует температуру по умолчанию 20 ° C и содержание воды 0,5 и задает следующие дополнительные параметры:

    • Температура (Temperature) - указывает температуру как скаляр в C или K. По умолчанию: 20 ° C.

    • Процент песка (Sand Percention) - укажите процент песка как безразмерный скаляр от 0 до 100. По умолчанию: 51.52.

    • Процент глины - укажите процент глины как безразмерный скаляр от 0 до 100. По умолчанию: 13.42.

    • Удельный вес (Specific Gravity) - указывает удельный вес как безразмерный скаляр. По умолчанию: 2,66.

    • Модель объемной плотности - Указать Automatic для использования значения, выбранного конструктором радаров или Custom для использования собственной ценности.

    • Массовая плотность (Bulk Density) - указывает массовую плотность как скаляр в g/m3 или g/cm3. По умолчанию: 1.601 g/cm3.

    Этот параметр применяется только в том случае, если для параметра «Модель объемной плотности» задано значение Custom.

  • Vegetation - Используется температура по умолчанию 20 ° C и содержание воды 0,5. Укажите температуру как скаляр вC или K и содержание воды как безразмерный скаляр.

  • Custom - Использует диэлектрическую проницаемость по умолчанию (28,5 - j11,5) F/м. Задайте диэлектрическую проницаемость как скаляр с комплексными значениями в F/m.

Этот параметр применяется только в том случае, если выбран параметр «Включить коэффициент распространения радара».

Если тип поверхности указан как Custom, можно задать эти параметры.

ПараметрОписание
Стандартное отклонение высотыСтандартное отклонение высоты поверхности, указанное как скаляр в m, km, nmi, ft, или kft.
Включить коэффициент распространения радара

Коэффициент распространения РЛС представляет собой отношение величины фактического магнитного поля в точке пространства к величине магнитного поля в той же точке свободного пространства.

Этот параметр доступен, только если для параметра Модель земли (Earth Model) задано значение Curved. Параметр имеет значение off по умолчанию.

Наклон

Наклон поверхности, заданный как скаляр в deg, rad, или mrad. Значение по умолчанию: 3,151 °.

Этот параметр применяется только в том случае, если выбран параметр «Включить коэффициент распространения радара».

Диэлектрическая постояннаяПоверхностная диэлектрическая проницаемость, заданная как скаляр с комплексными значениями в F/m. По умолчанию: (28.5 - j11.5) Ф/м.

Свойства Custom Тип поверхности не зависит от частоты.

Можно задать эти свойства загромождения.

ПараметрОписание
Гамма

Параметр поверхностной гамма (γ), заданный как скаляр в dB или linear единиц.

Значение γ для системы, работающей на частоте f, равно

γ = γ 0 + 5 log10 (f/f0),

где γ 0 - значение γ при f0 = 10 ГГц и определяется измерением.

Этот параметр применяется только в том случае, если для параметра «Тип поверхности» задано значение Custom.

Спецификация скорости разгона

Скорость беспорядка, указанная как одно из следующих значений:

  • Automatic - Конструктор радаров выбирает значения для других параметров в этой таблице.

  • Custom - В этой таблице можно указать другие параметры.

Этот параметр применяется только в том случае, если для параметра «Тип поверхности» задано значение Sea.

Поляризационная зависимость

Поляризационная зависимость, указанная как Dependent или Independent.

Этот параметр применяется только в том случае, если для параметра «Тип поверхности» задано значение Sea и спецификация скорости разгона указана как Customили если для параметра «Тип поверхности» задано значение Custom.

Скорость загромождения

Скорость беспорядка, заданная как скаляр в m/s, km/hr, mi/hr, или kts.

Этот параметр применяется, только если поляризационная зависимость указана как Independent.

H-pol Скорость нагромождения

Скорость беспорядка для горизонтальной поляризации, заданная как скаляр в m/s, km/hr, mi/hr, или kts.

Этот параметр применяется, только если поляризационная зависимость указана как Dependent.

Скорость нагромождения V-pol

Скорость загромождения для вертикальной поляризации, заданная как скаляр в m/s, km/hr, mi/hr, или kts.

Этот параметр применяется, только если поляризационная зависимость указана как Dependent.

Среднеквадратическое отклонение скорости беспорядкаСтандартное отклонение скорости беспорядка (разброс скорости беспорядка), указанное как скаляр в m/s, km/hr, mi/hr, или kts.

Укажите тип осадка во время распространения радиолокационного сигнала как None, Rain, Snow, Fog, или Clouds для использования моделей дождя, снега, тумана и облака с настройками диапазона.

Если тип осадка указан как Rain, можно задать эти параметры.

ПараметрОписание
Модель

Модель дождя, заданная как одна из следующих:

  • ITU - Вычислить потери тракта из-за дождя с помощью модели из ITU-R P.530-17.

  • Crane - Вычислить потери пути из-за дождя с помощью модели дождя Crane.

Начальный диапазон осадковНачальный диапазон участка осаждения, указанный как скаляр в m, km, nmi, ft, или kft.
Диапазон осадковДиапазон протяженности участка осаждения, указанный как положительный скаляр в m, km, nmi, ft, или kft.
Скорость дождяДолгосрочная статистическая скорость дождя, указанная как скаляр в мм/ч.
Статистический процентСтатистический процент, указанный как безразмерный скаляр не менее 0,001 и не более 1. Этот параметр возвращает затухание для указанного процента времени и применяется только в том случае, если модель указана как ITU.

Если тип осадка указан как Snow, можно задать эти параметры.

ПараметрОписание
Начальный диапазон осадковНачальный диапазон участка осаждения, указанный как скаляр в m, km, nmi, ft, или kft.
Диапазон осадковДиапазон протяженности участка осаждения, указанный как положительный скаляр в m, km, nmi, ft, или kft.
Скорость снега

Скорость снега, указанная как:

  • Light - Небольшой снег с эквивалентным содержанием жидкой воды 0,5 мм/ч

  • Moderate - Умеренный снег с эквивалентным содержанием жидкой воды 2 мм/ч

  • Heavy - Сильный снег с эквивалентным содержанием жидкой воды 3 мм/ч

  • Custom - Ваше собственное эквивалентное содержание жидкой воды

Содержание жидкой водыСодержание жидкой воды, указанное как скаляр в мм/ч. Этот параметр применяется только в том случае, если для параметра «Скорость снега» задано значение Custom. Умеренная скорость снега составляет от 1 мм/ч до 2,5 мм/ч.

Radar Designer использует модель Gunn-East [3] для вычисления потерь снега.

Если тип осадка указан как Fog, можно задать эти параметры.

ПараметрОписание
Начальный диапазон осадковНачальный диапазон участка осаждения, указанный как скаляр в m, km, nmi, ft, или kft.
Диапазон осадковДиапазон протяженности участка осаждения, указанный как положительный скаляр в m, km, nmi, ft, или kft.
ТемператураТемпература окружающей среды тумана, указанная как скаляр в C или K.
Плотность тумана

Плотность противотуманной жидкой воды, указанная одна из следующих величин:

  • Moderate - Умеренный туман с плотностью жидкой воды 0,5 г/м3, соответствующий видимости около 300 м

  • Heavy - сильный туман с плотностью жидкой воды 0,05 г/м3, соответствующий видимости около 50 м;

  • Custom - Ваша собственная плотность жидкой воды

Плотность жидкой водыПлотность жидкой воды, заданная как скаляр в g/m3 или g/cm3. Этот параметр применяется только в том случае, если для параметра «Плотность тумана» задано значение Custom.

Radar Designer использует модель тумана/облака ITU от ITU-R P.840-6. Модель не рекомендуется для распространения наклонного пути.

Если тип осадка указан как Clouds, можно задать эти параметры.

ПараметрОписание
Начальный диапазон осадковНачальный диапазон участка осаждения, указанный как скаляр в m, km, nmi, ft, или kft.
Диапазон осадковДиапазон протяженности участка осаждения, указанный как положительный скаляр в m, km, nmi, ft, или kft.
Тип облака

Тип облаков, указанный как один из следующих:

  • Cumulus (по умолчанию) - Плотность жидкой воды 1 г/м3 на высоте 3000 футов, со средней высотой в диапазоне от 1000 футов до 5000 футов

  • Stratus - Плотность жидкой воды 0,29 г/м3 на высоте 1000 футов, со средней высотой в диапазоне от 0 до 2000 футов

  • Stratocumulus - Плотность жидкой воды 0,15 г/м3 на высоте 2500 фт, со средней высотой в диапазоне от 1000 фт до 4000 фт

  • Altostratus - Плотность жидкой воды 0,41 г/м3 на высоте 15 000 футов, со средней высотой в диапазоне от 10 000 футов до 20 000 футов

  • Nimbostratus - Плотность жидкой воды 0,65 г/м3 на высоте 5000 футов, со средней высотой в диапазоне от 0 до 10000 футов

  • Cirrus - Плотность жидкой воды 0,06405 г/м3 на высоте 30000 футов, со средней высотой в диапазоне от 20000 футов до 40000 футов

  • Custom - Плотность жидкой воды 1 г/м3 и температура 9 ° C

Плотность жидкой водыПлотность жидкой воды, заданная как скаляр в g/m3 или g/cm3. Этот параметр применяется только в том случае, если для параметра «Плотность тумана» задано значение Custom.

Radar Designer использует модель тумана/облака ITU от ITU-R P.840-6. Модель не рекомендуется для распространения наклонного пути.

Показатели производительности

Укажите количество, для которого будет решаться уравнение РЛС, и количество, которое будет фиксироваться при решении.

  • Вероятность обнаружения - вычислитьMax Range Constraint icon вероятность обнаружения (Pd) и другие метрики с ограничением максимального диапазона. Укажите максимальный диапазон как скаляр в m, km, nmi, ft, или kft.

  • Максимальный диапазон - вычислить максимальныйProbability of Detection Constraint icon диапазон и другие метрики с ограничением вероятности обнаружения (Pd). Укажите вероятность обнаружения в виде скаляра в десятичных единицах.

Выбранное ограничение появляется в верхней части таблицы на вкладке Метрики и требования (Metrics and Requirements).

Используйте вкладку Metrics and Requirements (Метрики и требования), чтобы скорректировать и изменить метрики, необходимые для анализа компромиссов, для получения требуемой производительности и удовлетворения требований к конструкции радара. Вкладка использует то же цветовое кодирование, что и диаграмма стоп-света, и показывает метрики в таблице.

МетрикаОписание
Вероятность обнаружения

Вероятность обнаружения, заданная как безразмерный скаляр. Это первая запись в таблице, если вы указываете Metric как вероятность обнаружения.

Учитывая максимальный диапазон Rmax, указанный в Metric, вероятность обнаружения - это значение Pd, такое, что

SNRav (Rmax) = Dx (Pd, Pfa, N, SW),

где SNRav - отношение доступного сигнала к шуму, Dx - эффективный коэффициент обнаруживаемости, Pfa - выбранная вероятность ложного сигнала тревоги, N - количество принятых импульсов и SW - модель сигнала Сверлинга.

Макс. диапазон

Максимальный диапазон, указанный как скаляр в m, km, nmi, ft, или kft. Это первая запись в таблице, если вы указываете Metric как максимальный диапазон.

Учитывая требуемую вероятность обнаружения Pd, указанную в Metric, максимальный диапазон радара - это значение Rmax, такое, что

SNRav (Rmax) = Dx (Pd, Pfa, N, SW),

где SNRav - отношение доступного сигнала к шуму, Dx - эффективный коэффициент обнаруживаемости, Pfa - выбранная вероятность ложного сигнала тревоги, N - количество принятых импульсов и SW - модель сигнала Сверлинга.

Минимальный обнаруживаемый сигнал

Минимальный обнаруживаемый сигнал, указанный как скаляр в W, kW, MW, dBw, или dBm.

Минимальный обнаруживаемый сигнал вычисляется с использованием

MDS = kTsBDx,

где k - постоянная Больцмана, Ts - температура шума системы, B - полоса пропускания, а Dx - коэффициент обнаруживаемости.

Минимальный диапазон

Минимальный диапазон, указанный как скаляр в m, km, nmi, ft, или kft.

Минимальный диапазон вычисляется с помощью

Rmin = cstart/2,

где c - скорость светового излучения,

Однозначный диапазон

Однозначный диапазон, заданный как скаляр в m, km, nmi, ft, или kft.

Однозначный диапазон вычисляется с помощью

Rua = c × PRI/2 = c/( 2 × PRF),

где c - скорость света, PRI - интервал повторения импульсов, PRF - частота повторения импульсов.

Разрешение диапазона

Разрешение диапазона, указанное как скаляр в m или ft.

Разрешение диапазона вычисляется с помощью

δR = c/( 2 × B),

где c - скорость света, а B - ширина полосы частот импульсов.

Первая слепая скорость

Первая слепая скорость, заданная как скаляр в м/с.

Максимальная однозначная радиальная скорость (однозначный доплеровский) вычисляется с помощью

Vrmax = λ × PRF/4,

где λ - длина волны радара, а PRF - частота повторения импульсов.

Разрешение скорости диапазона

Разрешение скорости диапазона, указанное как скаляр в м/с.

Разрешение скорости диапазона вычисляется с помощью

δVr = λ × PRF/( 2N),

где λ - длина волны радара, PRF - частота повторения импульсов, а N - количество принятых импульсов.

Точность диапазона

Точность диапазона, заданная как скаляр в m или ft.

Точность диапазона для импульса с линейной частотной модуляцией (LFM) вычисляется с использованием

er = 3c28ā2 × SNR × B2 + br2,

где c - скорость света, SNR - доступное отношение сигнал/шум, B - ширина полосы импульсов, br2 - смещение диапазона.

Точность по азимуту

Точность по азимуту, заданная как скаляр в deg, rad, или mrad.

Точность по азимуту для M-элементной однородной линейной матрицы (ULA) вычисляется с использованием

estart= 6ü e24.d2 × SNR × Mk2 + bstart2,

где starte - азимутальная ширина луча, SNR - доступное отношение сигнал/шум, k - коэффициент ширины луча (k = 0,89 для ULA), и bstart- азимутальное смещение.

Точность отметки

Точность отметки, заданная как скаляр в deg, rad, или mrad.

Точность отметки для М-элементной однородной линейной матрицы (ULA) вычисляется с использованием

estart= 6ü e24.d2 × SNR × Mk2 + bstart2,

где starte - ширина луча на возвышении, SNR - доступное отношение сигнал/шум, k - коэффициент ширины луча (k = 0,89 для ULA), и bλ - смещение на возвышении.

Точность скорости диапазона

Точность скорости диапазона, заданная как скаляр в м/с.

Точность скорости диапазона для N импульсов, когерентно обработанных в течение интервала когерентной обработки, вычисляется с использованием

err = 6 × PRF2 × λ 24ā2 × SNR × 4N3 + brr2,

где PRF - частота повторения импульсов, λ - длина волны радара, SNR - доступное отношение сигнал/шум, B - ширина полосы частот импульсов, brr - смещение скорости диапазона.

Вероятность истинного пути

Вероятность истинной дорожки, заданная как безразмерный скаляр.

Вероятность истинной дорожки вычисляется с использованием общего алгоритма предыстории затвора. Дополнительные сведения см. в разделе toccgh.

Вероятность ложного отслеживания

Вероятность ложной дорожки, заданная как безразмерный скаляр.

Вероятность ложной дорожки вычисляется с использованием общего алгоритма предыстории затвора. Дополнительные сведения см. в разделе toccgh.

Эффективная изотропная излучаемая мощность

Эффективная изотропная излучаемая мощность, заданная как скаляр в W, kW, MW, dBw, или dBm.

Эффективная излучаемая мощность вычисляется с помощью

ERP = PtGtx,

где Pt - пиковая передаваемая мощность, а Gtx - коэффициент усиления антенны передатчика.

Продукт с апертурой питания

Произведение «мощность-апертура», указанное как скаляр в W·m2, kW·m2, или MW·m2.

Визуализация

Для каждого сеанса проектирования РЛС Radar Designer отображает доступное отношение сигнал/шум (SNR) на входе приемника как функцию целевого диапазона. На графике показаны требования к максимальному диапазону и диаграмма стоп-света, основанная на значениях коэффициента обнаруживаемости (требуемого SNR).

На этом графике показан график отношения сигнал/шум для одного бортового радиолокатора с настройками по умолчанию. Дополнительные сведения см. в разделе Конфигурации конструктора радаров.

SNR versus range plot

Для каждого сеанса конструирования радаров конструктор радаров отображает вкладку «Геометрия сценария», на которой отображается следующая информация:

  • Окружающая среда (искривленная Земля, плоская Земля, свободное пространство)

  • Высота радиолокационной антенны

  • Высота и положение цели в различных диапазонах (постоянная отметка или постоянная высота)

  • Радиолокационная антенная диаграмма, демонстрирующая примененный угол наклона

На этом графике показан график геометрии сценария для одного погодного радара с настройками по умолчанию на искривленной Земле. Дополнительные сведения см. в разделе Конфигурации конструктора радаров.

Scenario geometry plot

Укажите графики для визуализации и анализа конструкции радара.

  • CNR vs Range - ПросмотрCNR versus Range icon отношения «беспорядок к шуму» по сравнению с диапазоном для всех конструкций

    Чтобы визуализировать отношение беспорядка к шуму (CNR) как функцию дальности для ваших конструкций радаров, щелкните CNR vs Range на панели инструментов.

    Radar Designer отображает CNR в дБ и диапазон горизонта.

    На этом графике показан график отношения загромождений к шуму для одного бортового радиолокатора с настройками по умолчанию. Дополнительные сведения см. в разделе Конфигурации конструктора радаров.

    CNR versus range plot

  • Коэффициент обнаруживаемости - Проверка прибылейDetectability Factor icon и потерь выбранного в настоящее время радара

    Чтобы визуализировать выигрыши и потери при проектировании радаров, щелкните «Коэффициент обнаруживаемости» на панели инструментов.

    Radar Designer моделирует несколько компонентов цепочки обработки радиолокационных сигналов, которые влияют на результирующий коэффициент обнаруживаемости. Приложение отображает диаграмму водопада, которая показывает индивидуальные потери и выигрыши, которые способствуют увеличению требуемой энергии сигнала.

    • Потери, представленные красным цветом, увеличивают требуемый порог SNR.

    • Коэффициенты усиления, представленные зеленым цветом, уменьшают требуемое пороговое значение SNR.

    Отсканируйте график слева направо, чтобы увидеть, как изменяется коэффициент обнаруживаемости при добавлении следующих компонентов:

    • Устойчиво-целевая одноимпульсная обнаруживаемость

    • Выигрыш от интеграции

    • Флуктуационные потери

    • Потеря двоичной интеграции

    • Потеря CFAR

    • Затмительная потеря

    • Потеря MTI

    • Потеря формы балки

    • Потеря сектора сканирования

    На этом графике показан график коэффициента обнаруживаемости для одного радара аэропорта с настройками по умолчанию. Дополнительные сведения см. в разделе Конфигурации конструктора радаров.

    Detectability factor plot

  • Экологические потери - просмотрEnvironmental Losses icon экологических потерь для выбранного в настоящее время радара

    Чтобы визуализировать зависящие от дальности компоненты потерь при проектировании радаров в рабочих средах, нажмите кнопку «Экологические потери» на панели инструментов.

    Radar Designer отображает четыре зависимых от дальности компонента потерь, которые соответствуют различным атмосферным эффектам и эффектам распространения:

    • Потеря осадков

    • Потери атмосферного газа

    • Потеря линзового эффекта

    • Коэффициент распространения РЛС

    На этом графике показан график экологических потерь для одного радара аэропорта с настройками по умолчанию с использованием модели атмосферы высокой широты. Дополнительные сведения см. в разделе Конфигурации конструктора радаров.

    Environmental losses plot

  • Pd vs Range - показать вероятностьProbability of Detection versus Range icon обнаружения (Pd) в зависимости от диапазона для всех конструкций

    Чтобы визуализировать вероятность обнаружения в зависимости от дальности для проекта радара, щелкните Pd vs Range на панели инструментов.

    Radar Designer отображает вероятность обнаружения на выходе приемника (эффективный Pd) в зависимости от дальности цели. На графике показаны требования к максимальному диапазону и диаграмма стоп-света на основе требуемых значений Pd.

    На этом графике показан график зависимости вероятности обнаружения от дальности для одного трекингового радиолокатора с настройками по умолчанию. Дополнительные сведения см. в разделе Конфигурации конструктора радаров.

    Probability of detection versus range plot

  • Диапазон/доплеровский охват - ИсследуйтеRange/Doppler Coverage icon диапазон/доплеровское пространство для выбранного в настоящее время радара

    Чтобы визуализировать области без неоднозначности диапазона/доплеровского покрытия для ваших конструкций радаров, щелкните Диапазон/доплеровский охват (Range/Doppler Coverage) на инструментальной полосе.

    Radar Designer отображает логарифмический график первой слепой скорости как функцию однозначного диапазона (нижняя ось x) и PRF (верхняя ось x). Каждая сплошная линия на графике представляет собой радиолокационную конструкцию. Конструкции с различными несущими частотами отображаются как параллельные линии.

    На этом графике показан график диапазона/доплеровского покрытия для одного автомобильного радара с настройками по умолчанию. Дополнительные сведения см. в разделе Конфигурации конструктора радаров.

    Range/Doppler coverage plot

Программное использование

развернуть все

radarDesigner открывает приложение Radar Designer для проектирования радаров, целей и среды.

radarDesigner(sessionFileName) открывает приложение Radar Designer и загружает указанный файл радара, ранее сохраненный из приложения.

Подробнее

развернуть все

Совет

  • Чтобы отменить изменение, используйте клавиши CTRL + Z. Используйте клавиши Ctrl + Y, чтобы повторить отмененное изменение.

Ссылки

[1] Рекомендация ITU-R P.835-6 (12/2017). «Эталонные стандартные атмосферы». Женева: Международный союз электросвязи, 2017, https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.835-6-201712-I!!PDF-E.pdf.

[2] Бартон, Дэвид К. Радарные уравнения для современных радаров. Норвуд, Массачусетс: Artech House, 2013.

[3] Ганн, К. Л. С. и Т. В. Р. Ист. «Микроволновые свойства частиц осадков». Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества 80, № 346 (октябрь 1954): 522-45. https://doi.org/10.1002/qj.49708034603.

[4] О'Доннелл, Р. М. «Проектирование радиолокационных систем». Общество IEEE AES, Секция IEEE в Нью-Гэмпшире, Курс радиолокационных систем, январь 2010 года.

[5] Уорд, Дж. «Пространственно-временная адаптивная обработка для бортовых радаров». TR-1015, Лаборатория Линкольна Массачусетского технологического института, декабрь 1994 года. https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a293032.pdf

[6] Чарльз С. Вассон, Системный инженерный анализ, проектирование и разработка: концепции, принципы и практики. Джон Уайли и сыновья, 2015.

См. также

Приложения

Функции

Представлен в R2021a

Документация по панели инструментов радара

Поддержка