phased.WidebandBackscatterRadarTarget

Широкополосный сигнал обратного рассеяния от радарной цели

Описание

The phased.WidebandBackscatterRadarTarget Система object™ моделирует backscattering широкополосного сигнала от цели. Обратное рассеяние является частным случаем радиолокационного рассеяния цели, где падающие и отраженные углы одинаковы. Этот тип рассеяния применяется к моностатическим радиолокационным строениям. Сечение радара определяет ответ обратного рассеяния цели на входящий сигнал. Этот Системный объект позволяет вам задать зависимую от угла модель сечения радара, которая покрывает область значений падающих углов. Широкополосный сигнал разлагается на частотные поддиапазоны, которые рассеиваются назад независимо, а затем рекомбинируются.

Этот системный объект создает сигнал обратного рассеяния для поляризованных или неполяризованных сигналов. Несмотря на то, что электромагнитные радиолокационные сигналы поляризованы, вы часто можете игнорировать поляризацию в своей симуляции и обрабатывать сигналы как скаляры. Чтобы игнорировать поляризацию, задайте EnablePolarization свойство как false. Чтобы использовать поляризацию, задайте EnablePolarization как true.

Для неполяризованных сигналов задайте радиолокационное сечение (RCS) как массив значений на дискретном азимуте и углах возвышения и дискретных частотах. Системный объект интерполирует значения углов падения между точками массива. Для поляризованных сигналов задайте матрицу радиолокационного рассеяния (SCM) с помощью трёх массивов, заданных на дискретном азимуте и углах возвышения и дискретных частотах. Эти три массива соответствуют HH, HV и VV компонентам поляризации. Компонент VH вычисляется из сопряженной симметрии компонента HV. H и V стойки для горизонтального и вертикального компонентов поляризации, соответственно.

Для как неполяризованных, так и поляризованных сигналов можно использовать одну из четырех моделей Swerling, чтобы сгенерировать случайные колебания в RCS или радиолокационной матрице рассеяния. Выберите модель с помощью Model свойство. Затем используйте SeedSource и Seed свойства для рандомизации колебаний.

EnablePolarizationРадиолокационные шаблоны поперечного сечения
false

RCSPattern

trueShhPattern, SvvPattern, и ShvPattern

Чтобы вычислить задержку распространения для заданных точек источника и приемника:

  1. Определите и настройте свою радиолокационную цель. Можно задать phased.WidebandBackscatterRadarTarget Свойства системного объекта во время конструкции или оставьте их равными значениям по умолчанию. См. «Конструкция». Некоторые свойства, заданные во время конструкции, могут быть изменены позже. Эти свойства настраиваются.

  2. Чтобы вычислить распространенный сигнал, вызовите step способ. Выход метода зависит от свойств объекта. Изменять настраиваемые свойства можно в любой момент.

Примечание

Кроме того, 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.

Конструкция

target = phased.WidebandBackscatterRadarTarget создает широкополосный радиолокационный целевой Системный объект обратного рассеяния, target.

target = phased.WidebandBackscatterRadarTarget(Name,Value) создает широкополосный радарный целевой объект обратного рассеяния 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).

Свойства

расширить все

Опция для обеспечения обработки поляризованных сигналов, заданная как false или true. Установите это свойство на true чтобы позволить цели симулировать отражение поляризованного излучения. Установите это свойство на false чтобы игнорировать поляризацию.

Пример: true

Задайте частоты шаблона обратного рассеяния широкополосной области, используемые в матрицах RCS или SCM. Элементы этого вектора должны быть в строго увеличивающемся порядке. Цель не имеет никакого отклика вне этой частотной области значений. Частоты заданы относительно физического диапазона частот, а не полосы частот. Частотные модули указаны в герцах.

Азимутальные углы, используемые для определения угловых координат каждого столбца матриц, заданных RCSPattern, ShhPattern, ShvPattern, или SvvPattern свойства. Задайте углы азимута как длину P вектор. P должно быть больше двух. Угловые модули находятся в степенях.

Пример: [-45:0.1:45]

Типы данных: double

Углы возвышения, используемые для определения угловых координат каждой строки матриц, заданных RCSPattern, ShhPattern, ShvPattern, или SvvPattern свойства. Задайте углы возвышения в виде вектора Q длиной. Q должно быть больше двух. Угловые модули находятся в степенях.

Пример: [-30:0.1:30]

Типы данных: double

Радарный шаблон поперечного сечения, заданный как вещественная матрица или массив.

РазмерностиПриложение
Q -by - P матрицаЗадает матрицу значений RCS как функцию от Q углов возвышения и P углов азимута. Та же матрица RCS используется для всех частот.
Q -by- P -by- K массивЗадает массив шаблонов RCS как функцию от Q углов возвышения, углов P азимута и K частот. Если K = 1, шаблон эквивалентен Q -by- P матрице.
1-by- P -by- K массивЗадает матрицу значений RCS как функцию от углов азимута P и K частот. Эти форматы размерности применяются, когда существует только один угол возвышения.
K -by - P матрица

  • Q - длина вектора, заданная ElevationAngles свойство.

  • P - длина вектора, заданная AzimuthAngles свойство.

  • K - количество частот, заданное FrequencyVector свойство.

Можно задать шаблоны для L целей путем помещения L шаблонов в массив ячеек. Все шаблоны должны иметь одинаковые размерности. Значение L должно совпадать с размерностями столбцов сигналов, переданных как вход в step способ. Однако можно использовать один шаблон, чтобы смоделировать L нескольких целей.

Модули RCS указаны в квадратных метрах.

Пример: [1,1;1,1]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите EnablePolarization свойство к false.

Типы данных: double

Радиолокационная матрица рассеяния (SCM) HH поляризационные компоненты, заданные как комплексная матрица или массив.

РазмерностиПриложение
Q -by - P матрицаЗадает компонент поляризации матрицы рассеяния как функцию от Q углов возвышения и P углов азимута. Та же матрица SCM используется для всех частот.
Q -by- P -by- K массивЗадает компонент поляризации матрицы рассеяния как функцию от Q углов возвышения, углов P азимута и K частот. Если K = 1, RCS-шаблон эквивалентен Q -by - P матрице.
1-by- P -by- K массивЗадает компонент поляризации матрицы рассеяния как функцию P углов азимута и K частот. Эти форматы размерности применяются, когда существует только один угол возвышения.
K -by - P матрица

  • Q - длина вектора, заданная ElevationAngles свойство.

  • P - длина вектора, заданная AzimuthAngles свойство.

  • K - количество частот, заданное FrequencyVector свойство.

Можно задать поляризационные шаблоны компонентов для L целей, поместив L шаблоны в массив ячеек. Все шаблоны должны иметь одинаковые размерности. Значение L должно совпадать с размерностями столбцов сигналов, переданных как вход в step способ. Можно, однако, использовать один шаблон для моделирования L нескольких целей.

Модули SCM указаны в квадратных метрах.

Пример: [1,1;1i,1i]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите EnablePolarization свойство к true.

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Радиолокационная матрица рассеяния VV-pol компонент, заданный как комплексный вектор, матрица или массив. Различные случаи размерности имеют разное применение.

РазмерностиПриложение
Q -by - P матрицаЗадает компонент поляризации матрицы рассеяния как функцию от Q углов возвышения и P углов азимута. Та же матрица SCM используется для всех частот.
Q -by- P -by- K массивЗадает компонент поляризации матрицы рассеяния как функцию от Q углов возвышения, углов P азимута и K частот. Если K = 1, RCS-шаблон эквивалентен Q -by - P матрице.
1-by- P -by- K массивЗадает компонент поляризации матрицы рассеяния как функцию P углов азимута и K частот. Эти форматы размерности применяются, когда существует только один угол возвышения.
K -by - P матрица

  • Q - длина вектора, заданная ElevationAngles свойство.

  • P - длина вектора, заданная AzimuthAngles свойство.

  • K - количество частот, заданное FrequencyVector свойство.

Можно задать поляризационные шаблоны компонентов для L целей, поместив L шаблоны в массив ячеек. Все шаблоны должны иметь одинаковые размерности. Значение L должно совпадать с размерностями столбцов сигналов, переданных как вход в step способ. Можно, однако, использовать один шаблон для моделирования L нескольких целей.

Модули SCM указаны в квадратных метрах.

Пример: [1,1;1i,1i]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите EnablePolarization свойство к true.

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Радиолокационная матрица рассеяния (SCM) HV-pol компонент, заданный как комплексный вектор, матрица или массив. Различные случаи размерности имеют разное применение.

РазмерностиПриложение
Q -by - P матрицаЗадает компонент поляризации матрицы рассеяния как функцию от Q углов возвышения и P углов азимута. Та же матрица SCM используется для всех частот.
Q -by- P -by- K массивЗадает компонент поляризации матрицы рассеяния как функцию от Q углов возвышения, углов P азимута и K частот. Если K = 1, RCS-шаблон эквивалентен Q -by - P матрице.
1-by- P -by- K массивЗадает компонент поляризации матрицы рассеяния как функцию P углов азимута и K частот. Эти форматы размерности применяются, когда существует только один угол возвышения.
K -by - P матрица

  • Q - длина вектора, заданная ElevationAngles свойство.

  • P - длина вектора, заданная AzimuthAngles свойство.

  • K - количество частот, заданное FrequencyVector свойство.

Можно задать поляризационные шаблоны компонентов для L целей, поместив L шаблоны в массив ячеек. Все шаблоны должны иметь одинаковые размерности. Значение L должно совпадать с размерностями столбцов сигналов, переданных как вход в step способ. Можно, однако, использовать один шаблон для моделирования L нескольких целей.

Модули SCM указаны в квадратных метрах.

Пример: [1,1;1i,1i]

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите EnablePolarization свойство к true.

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Целевая модель флуктуации, заданная как 'Nonfluctuating', 'Swerling1', 'Swerling2', 'Swerling3', или 'Swerling4'. Если вы устанавливаете это свойство на значение, отличное от 'Nonfluctuating', используйте update входной параметр при вызове step способ.

Пример: 'Swerling3'

Типы данных: char

Скорость распространения сигнала, заданная как положительная скалярная величина. Модули указаны в метрах в секунду. Скорость распространения по умолчанию является значением, возвращаемым physconst('LightSpeed'). Посмотрите physconst для получения дополнительной информации.

Пример: 3e8

Типы данных: double

Рабочая частота, заданная как положительная скалярная величина. Модули указаны в Гц.

Пример: 1e9

Типы данных: double

Скорость выборки сигнала, заданная как положительный реальный скаляр. Модули указаны в герцах.

Пример: 1e6

Типы данных: double

Количество обрабатывающих поддиапазонов, заданное как положительное целое число.

Пример: 128

Типы данных: double

Начальный источник генератора случайных чисел для модели флуктуации RCS, заданный как 'Auto' или 'Property'. Когда вы устанавливаете это свойство:

  • 'Auto'объект генерирует случайные числа с помощью MATLAB по умолчанию® генератор случайных чисел.

  • 'Property', вы задаете seed генератора случайных чисел используя Seed свойство.

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

Зависимости

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

Типы данных: char

Seed генератора случайных чисел, заданное как неотрицательное целое число менее 232. .

Пример: 32301

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите SeedSource свойство к 'Property'.

Типы данных: double

Методы

сбросСброс состояний системного объекта
шагШирокополосный сигнал обратного рассеяния от радарной цели
Общий для всех системных объектов
release

Разрешить изменение значения свойства системного объекта

Примеры

свернуть все

Вычислите отраженный радиолокационный сигнал от неколеблющейся точечной цели, имеющей пик RCS 10,0 м ^ 2. Используйте простой целевой шаблон RCS в иллюстративных целях. Реальные шаблоны сложнее. Шаблон RCS охватывает область значений углов от10-30 степени в азимуте и 5-15 степени по повышению. RCS достигает пика в 20 степенях азимута и 10 степенях повышения. 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 является линейной FM-формой волны, имеющей полосу пропускания 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.

Создайте шаблон RCS на пяти различных частотах в пределах полосы пропускания сигнала с помощью упрощенной частотной зависимости. Частотная зависимость является единицей на рабочей частоте и падает вне этой частоты. Реалистичные частотные зависимости сложнее. Постройте график шаблона 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.

Создайте phased.WidebandBackscatterRadarTarget Системные object™.

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

Для последовательности падающих углов азимута при постоянном повышении найдите и постройте амплитуду 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 колеблющейся точки цели Swerling 4 с пиком RCS 0,1 м ^ 2. Используйте простой целевой шаблон RCS в иллюстративных целях. Реальные шаблоны сложнее. Шаблон RCS охватывает область значений углов от 10- 30 степени в азимуте и 5 -15 степени по повышению. RCS достигает пика в 20 степени по азимуту и 10 степени по повышению 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 является линейной FM-формой волны с пропускной способностью 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 с помощью простой частотной зависимости. Частотная зависимость спроектирована таким образом, чтобы быть единым целым на рабочей частоте и опускаться за пределы этой полосы. Реалистичные частотные зависимости сложнее.

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.

Создайте phased.WidebandBackscatterRadarTarget Системные object™.

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

Найдите и постройте 100 выборки падающего сигнала и два последовательных отраженных сигнала на 10 степенях по азимуту и 10 степенях по повышению. Обновление RCS при каждом выполнении системной 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 о

расширить все

Ссылки

[1] Mott, H. Antennas for Radar and Communications. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1992.

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

[3] Skolnik, M. Introduction to Радиолокационные Системы, 3rd Ed. New York: McGraw-Hill, 2001.

Расширенные возможности

.
Введенный в R2016b