Диапазонно-доплеровский ответ

Преимущества создания диапазонно-допплеровской реакции

Визуализация сигнала в области диапазона-Доплер может помочь вам интуитивно понять связи между целями. С карты range-Doppler можно:

Посмотрите, как далеко находятся цели и как быстро они приближаются или отступают.
Различают цели, движущиеся с различными скоростями на различных областях значений, в частности:
- Если платформа передатчика является стационарной, карта Доплера диапазона показывает ответ от стационарных целей в нуле Доплера.
- Для целей, которые движутся относительно платформы передатчика, карта диапазона-Доплера показывает ответ при ненулевых значениях Доплера.

Можно также использовать ответ диапазона-Допплера невизуальными способами. Для примера можно выполнить пиковое обнаружение в области диапазона-Допплера и использовать информацию для разрешения связи диапазона-Допплера радиолокационной системы FMCW.

Поддержка допплеровской обработки диапазона

Можно использовать phased.RangeDopplerResponse объект для вычисления и визуализации диапазонно-доплеровской характеристики входных данных. Этот объект выполняет обработку области значений за быстрое время, за которой следует Доплеровская обработка за медленное время. Строение и синтаксис объекта обычно зависят от типа радиолокационной системы.

Импульсные радиолокационные системы

Эта процедура обычно используется для формирования доплеровской характеристики диапазона для импульсной радиолокационной системы. (В частном случае линейных FM-импульсов процедура в Радиолокационные Системы является альтернативной опцией.)

Создайте phased.RangeDopplerResponse объект, установка RangeMethod свойство к 'Matched Filter'.
Настройте эти характеристики или примите значения по умолчанию для любого из них:
- Скорость распространения сигнала
- Частота дискретизации
- Длина БПФ для доплеровской обработки
- Характеристики окна для доплеровского взвешивания, если таковые имеются
- Выходной выбор доплеровской области с точки зрения радиальной скорости или частоты доплеровского сдвига. (Если вы выбираете радиальную скорость, также задайте частоту несущей сигнала.)
Организуйте свои данные, x, в матрицу. Столбцы в этой матрице соответствуют отдельным, последовательным импульсам.
Использование plotResponse для построения графика доплеровской характеристики или step для получения данных, представляющих диапазонно-доплеровский ответ. Включите x и согласованный фильтр коэффициенты в синтаксисе при вызове plotResponse или step.

Для примеров смотрите step страница с описанием или Range-Speed Диаграмма Направленности of Target.

Радиолокационные системы FMCW

Эта процедура обычно используется для получения доплеровской характеристики области значений для радиолокационной системы FMCW. Можно также использовать эту процедуру для системы, которая использует линейные FM импульсные сигналы. В случае импульсных сигналов вы обычно используете обработку растяжения, чтобы дешифровать сигнал.

Создайте phased.RangeDopplerResponse объект, установка RangeMethod свойство к 'Dechirp'.
Настройте эти характеристики или примите значения по умолчанию для любого из них:
- Скорость распространения сигнала
- Частота дискретизации
- Откос FM-протягивания
- Должен ли процессор дешифровать или децимировать ваш сигнал
- Длина БПФ для обработки области значений. Алгоритм выполняет БПФ, чтобы преобразовать дешифрованные данные в частотный диапазон биения, который предоставляет информацию о области значений.
- Характеристики окна для взвешивания области значений, если таковые имеются
- Длина БПФ для доплеровской обработки
- Характеристики окна для доплеровского взвешивания, если таковые имеются
- Выходной выбор доплеровской области с точки зрения радиальной скорости или частоты доплеровского сдвига. (Если вы выбираете радиальную скорость, также задайте частоту несущей сигнала.)
Организуйте свои данные, x, в матрицу, в которой столбцы соответствуют свипам или импульсам, которые являются отдельными и последовательными.
В случае формы волны FMCW с треугольным сдвигом сдвиги чередуются между положительным и отрицательным наклонами. Однако phased.RangeDopplerResponse предназначен для обработки последовательных выступов того же уклона. Применение phased.RangeDopplerResponse для системы треугольника-протягивания используйте один из следующих подходов:
- Задайте положительное SweepSlope значение свойства, с x соответствует только восходящим ветрам. Истинные значения Доплера или скорости - половина того, что step возвраты или plotResponse графики.
- Задайте отрицательное SweepSlope значение свойства, с x соответствует только нисходящим потокам. Истинные значения Доплера или скорости - половина того, что step возвраты или plotResponse графики.
Использование plotResponse для построения графика доплеровской характеристики или step для получения данных, представляющих диапазонно-доплеровский ответ. Включите x в синтаксисе при вызове plotResponse или step. Если ваши данные еще не дешифрованы, включите опорный сигнал в синтаксис.

Для получения примера см. plotResponse страница с описанием.

Диапазонно-скоростная Диаграмма направленности цели

Открыть скрипт

Этот пример показывает, как визуализировать скорость и область значений цели в импульсной радиолокационной системе, которая использует прямоугольную форму волны.

Поместите изотропный антенный элемент в глобальный источник (0,0,0). Затем поместите цель с неколеблющейся RCS 1 квадратном метре на (5000 5000 10), которая находится примерно в 7 км от передатчика. Установите рабочую (несущую) частоту на 10 ГГц. Чтобы симулировать моностатический радар, установите InUseOutputPort свойство на передатчике, чтобы true. Вычислите область значений и угол от передатчика до цели.

antenna = phased.IsotropicAntennaElement(...
    'FrequencyRange',[5e9 15e9]);
transmitter = phased.Transmitter('Gain',20,'InUseOutputPort',true);
fc = 10e9;
target = phased.RadarTarget('Model','Nonfluctuating',...
    'MeanRCS',1,'OperatingFrequency',fc);
txloc = [0;0;0];
tgtloc = [5000;5000;10];
antennaplatform = phased.Platform('InitialPosition',txloc);
targetplatform = phased.Platform('InitialPosition',tgtloc);
[tgtrng,tgtang] = rangeangle(targetplatform.InitialPosition,...
    antennaplatform.InitialPosition);

Создайте прямоугольный импульсный сигнал 2 мкс длительностью с PRF 10 кГц. Определите максимальную однозначную область значений для данного PRF. Используйте основное уравнение радиолокации, чтобы определить пиковую степень, необходимую для обнаружения цели. Эта цель имеет RCS 1 квадратный метр в максимальной однозначной области значений для рабочей частоты и усиления передатчика. ОСШ основан на желаемой скорости ложного предупреждения $1e^{-6}$ для некогерентного детектора.

waveform = phased.RectangularWaveform('PulseWidth',2e-6,...
    'OutputFormat','Pulses','PRF',1e4,'NumPulses',1);
c = physconst('LightSpeed');
maxrange = c/(2*waveform.PRF);
SNR = npwgnthresh(1e-6,1,'noncoherent');
lambda = c/target.OperatingFrequency;
maxrange = c/(2*waveform.PRF);
tau = waveform.PulseWidth;
Ts = 290;
dbterm = db2pow(SNR - 2*transmitter.Gain);
Pt = (4*pi)^3*physconst('Boltzmann')*Ts/tau/target.MeanRCS/lambda^2*maxrange^4*dbterm;

Установите пиковую степень передачи на значение, полученное из основного уравнения радиолокации.

transmitter.PeakPower = Pt;

Создайте излучателей и коллектора, которые работают на частоте 10 ГГц. Создайте путь свободного пространства для распространения импульса к цели и от нее. Затем создайте приемник.

radiator = phased.Radiator(...
    'PropagationSpeed',c,...
    'OperatingFrequency',fc,'Sensor',antenna);
channel = phased.FreeSpace(...
    'PropagationSpeed',c,...
    'OperatingFrequency',fc,'TwoWayPropagation',false);
collector = phased.Collector(...
    'PropagationSpeed',c,...
    'OperatingFrequency',fc,'Sensor',antenna);
receiver = phased.ReceiverPreamp('NoiseFigure',0,...
    'EnableInputPort',true,'SeedSource','Property','Seed',2e3);

Распространите 25 импульсов на цель и от нее. Соберите эхо-сигналы в приемник и сохраните их в 25-столбцовой матрице с именем rx_puls.

numPulses = 25;
rx_puls = zeros(100,numPulses);

Цикл симуляции

for n = 1:numPulses

Сгенерируйте форму волны

    wf = waveform();

Передайте форму волны

    [wf,txstatus] = transmitter(wf);

Излучение импульса к цели

    wf = radiator(wf,tgtang);

Распространите импульс к цели

    wf = channel(wf,txloc,tgtloc,[0;0;0],[0;0;0]);

Отражайте это вне цели

    wf = target(wf);

Передайте импульс назад на передатчик

    wf = channel(wf,tgtloc,txloc,[0;0;0],[0;0;0]);

Соберите эхо

    wf = collector(wf,tgtang);

Получите целевое эхо

    rx_puls(:,n) = receiver(wf,~txstatus);

end

Создайте объект ответа range-Doppler, который использует согласованный фильтр подход. Сконфигурируйте этот объект, чтобы показать радиальную скорость, а не частоту Доплера. Использование plotResponse для построения графика области значений от скорости.

rangedoppler = phased.RangeDopplerResponse(...
    'RangeMethod','Matched Filter',...
    'PropagationSpeed',c,...
    'DopplerOutput','Speed','OperatingFrequency',fc);
plotResponse(rangedoppler,rx_puls,getMatchedFilter(waveform))

График показывает стационарную цель в области значений приблизительно 7000 м.

См. также

phased.RangeDopplerResponse

Документация