Область значений отклика
The phased.RangeResponse Система object™ выполняет фильтрацию области значений на быстрых (диапазонных) данных, используя либо согласованный фильтр, либо основанный на FFT алгоритм. Выход обычно используется как вход к детектору. Согласованная фильтрация улучшает ОСШ импульсных форм волны. Для непрерывных FM-сигналов БПФ обработка извлекает частоту пульсации FMCW-сигналов. Частота пульсации напрямую связана с областью значений.
Вход объекта отклика области значений является кубом радиолокационных данных. Организация куба данных выполняется в соответствии с Phased Array System Toolbox™ соглашением.
Первая размерность куба представляет быстрые выборки или области значений принятых сигналов.
Второе измерение представляет несколько пространственных каналов, таких как различные датчики или лучи.
Третья размерность, медленное время, представляет импульсы.
Фильтрация области значений работает по быстрой размерности куба. Обработка по другим размерностям не выполняется. Если данные содержат только один канал или импульс, кубик данных может содержать менее трех размерности. Поскольку этот объект не выполняет доплеровскую обработку, вы можете использовать объект для обработки некогерентных радиолокационных импульсов.
Выход объекта отклика области значений также является кубом данных с таким же количеством размерностей, как и вход. Его первый размерность содержит данные, обработанные в диапазоне, но его длина может отличаться от первой размерности куба входных данных.
Чтобы вычислить ответ области значений:
Определите и настройте свои phased.RangeResponse Системный объект. См. «Конструкция».
Вызовите step метод для вычисления характеристики области значений с помощью свойств, заданных для phased.RangeResponse Системный объект.
Примечание
Вместо использования step метод для выполнения операции, заданной системным объектом, можно вызвать объект с аргументами, как если бы это была функция. Для примера, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполнять эквивалентные операции.
response = phased.RangeResponse создает объект области значений System отклика, response.
response = phased.RangeResponse( создает Системный объект, Name,Value)response, с каждым заданным свойством Name установить на заданную Value. Можно задать дополнительные аргументы в виде пар имен и значений в любом порядке как (Name1,Value1..., NameN,ValueN).
| plotResponse | Постройте график отклика области значений |
| шаг | Область значений отклика |
| Общий для всех системных объектов | |
|---|---|
release | Разрешить изменение значения свойства системного объекта |
Вычислите радар области значений ответ трех целей при помощи phased.RangeResponse Системные object™. Передатчик и приемник являются связанными изотропными антенными элементами, образующими моностатическую радиолокационную систему. Переданный сигнал является линейной FM-формой волны с интервалом повторения импульса 7,0 мкс и коэффициентом заполнения 2%. Рабочая частота составляет 77 ГГц, а частота дискретизации - 150 МГц.
fs = 150e6;
c = physconst('LightSpeed');
fc = 77e9;
pri = 7e-6;
prf = 1/pri;Настройте параметры сценария. Радиолокационный передатчик и приемник являются стационарными и расположены в источник. Цели находятся в 500, 530 и 750 метрах от радаров на оси X. Цели движутся по оси X со скоростью − 60, 20 и 40 м/с. Все три цели имеют неколеблющееся радиолокационное сечение (RCS) 10 дБ.
Создайте целевую и радиолокационную платформы.
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);
Настройте обработку сигнала на конце передатчика. Создайте восходящий линейный FM сигнал с полосой пропускания в половину частоты дискретизации. Найдите длину pri в выборках и затем оцените пропускную способность rms и разрешение области значений.
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 передатчик и излучателя свойства Системного объекта. Пиковая выходная степень составляет 10 Вт, и коэффициент усиления передатчика составляет 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 двухстороннем режиме распространения.
channel = phased.FreeSpace( ... 'SampleRate',fs, ... 'PropagationSpeed',c, ... 'OperatingFrequency',fc, ... 'TwoWayPropagation',true);
Настройте обработку конца получателя. Коэффициент усиления приемника составляет 42 дБ, а рисунок 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);
Закольцовывайте более 128 импульсов, чтобы создать кубик данных. Для каждого шага цикла перемещайте цель и распространяйте сигнал. Затем положите принятый сигнал в кубик данных. Кубик данных содержит принятый сигнал на импульс. Обычно кубик данных имеет три размерности, где последняя размерность соответствует антеннам или лучам. Поскольку в этом примере используется только один датчик, кубик имеет только две размерности.
Шаги обработки:
Перемещайте радар и цели.
Передайте форму волны.
Передайте сигнал формы волны на цель.
Отражайте сигнал от цели.
Передайте форму волны назад на радар. Двухсторонний режим распространения позволяет объединить возвращенное распространение с исходящим распространением.
Прием сигнала на радар.
Загрузите сигнал в кубик 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')
Создайте phased.RangeResponse Системный объект в согласованный фильтр режиме. Затем отобразите изображение отклика области значений для 128 импульсов. Изображение показывает область значений 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)')
Интегрирование 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 радиолокационной обработки сигналов, 2nd ed. McGraw-Hill Professional Engineering, 2014.
[2] Ричардс, М., Дж. Шеер и У. Холм, Принципы современного радара: Основные принципы. SciTech Publishing, 2010.