Доступное отношение сигнал/шум

Это основное уравнение радиолокации объединяет основные параметры радиолокационной системы и позволяет инженеру радара вычислить максимальную область значений обнаружения, необходимую пиковую степень передачи или максимально доступный ОСШ для радиолокационной системы. Основное уравнение радиолокации обычно представляет собой семейство из трех относительно простых формул, каждая из которых соответствует одной из этих ключевых эксплуатационных характеристик. Общая форма основного уравнения радиолокации для вычисления максимального доступного ОСШ в диапазоне $$R$$ является:

где

$$P_t$$ - пиковая степень передачи

$$\tau$$ - ширина передаваемого импульса

$$G_t$$ - коэффициент усиления передающей антенны

$$G_r$$ - коэффициент усиления приемной антенны

$$\lambda$$ - длина волны радара

$$\sigma$$ - радарное сечение цели (RCS)

$$k$$ является константой Больцмана

$$T_s$$ - температура шума системы

$$L$$ - общий коэффициент потерь, который объединяет потери вдоль пути передатчик-целевой приемник, которые уменьшают энергию принимаемого сигнала.

С правой стороны все параметры, кроме области значений и RCS, находятся под контролем конструктора радаров. Это уравнение утверждает, что для цели заданного размера, расположенной в области значений $$R$$ОСШ, доступный в получателе, может быть увеличен путем передачи большей степени, увеличения размера антенны, использования более низкой частоты или наличия более чувствительного приемника.

Рассмотрим радар наблюдения аэропорта S-диапазона, работающий на частоте 3 ГГц. Пиковая степень передачи составляет 0,2 МВт, коэффициент усиления передающей и приемной антенны - 34 дБ, длительность импульса - 11 $\mu$s, и рисунок шума составляет 4,1 дБ. Предположим, что радар необходим для обнаружения цели с 1 м$${}^2$$ RCS в максимальной области значений $$R_m$$ 100 км.

lambda = freq2wavelen(3e9);         % Wavelength (m)
Pt = 0.2e6;                         % Peak power (W)
tau = 1.1e-5;                       % Pulse width (s)
G = 34;                             % Transmit and receive antenna gain (dB)
Ts = systemp(4.1);                  % System temperature (K) 
rcs = 1;                            % Target radar cross section (m^2)
Rm = 100e3;                         % Required maximum range (m)

Чтобы начать, предположим, что нет потерь, т.е. $$L$$ = 0 дБ. Мы используем основное уравнение радиолокации, чтобы вычислить доступный ОСШ в приемнике как функцию от целевой области значений

L = 0;                              % Combined transmission line and propagation losses (dB)
R = (1:40:130e3).';                 % Range samples (m)
SNR = radareqsnr(lambda,R,Pt,tau,'Gain',G,'Ts',Ts,'RCS',rcs,'Loss',L);

При необходимой максимальной области значений 100 км доступный ОСШ

SNRatRm = SNR(find(R>=Rm,1))

SNRatRm = 18.3169

Вычисленный доступный ОСШ и требование максимальной области значений могут быть построены вместе

radarmetricplot(R*1e-3,SNR,'MetricName','Available SNR','MaxRangeRequirement',Rm*1e-3,'RangeUnit','km','MetricUnit','dB');
legend('Location','best');

Расчет и график показывают, что для цели с 1 м$${}^2$$ RCS на область значений 100 км, доступный ОСШ на приемник составляет приблизительно 18,32 дБ.

Необходимое отношение сигнал/шум

Достаточно ли доступного ОСШ 18,32 дБ для обнаружения? Поскольку сигнал, обрабатываемый радиолокационным приемником, является комбинацией переданной формы волны и случайного шума, ответ на этот вопрос зависит от желаемой вероятности обнаружения, $$P_d$$и максимально допустимую вероятность ложного предупреждения, $$P_{fa}$$. Эти вероятности определяют необходимый ОСШ, также известный как коэффициент обнаруживаемости (или обнаруживаемость). Коэффициент обнаруживаемости является минимальным ОСШ, необходимым для объявления обнаружения с заданными вероятностями обнаружения и ложного предупреждения. Это также зависит от флуктуации RCS и типа детектора. Принятие $$P_d$$ = 0,9 и $$P_{fa}$$ = 1e-6, коэффициент обнаруживаемости для одного импульса, полученного от установившейся (Swerling 0) цели детектором квадратного закона, является

Pd = 0.9;
Pfa = 1e-6;
D0 = detectability(Pd,Pfa,1,'Swerling0')

D0 = 13.1217

в то время как для колеблющейся цели Swerling 1, которая является более точной моделью для реальных целей, одноимпульсный коэффициент обнаруживаемости значительно выше

D1 = detectability(Pd,Pfa,1,'Swerling1')

D1 = 21.1436

Результирующий необходимый ОСШ 21,14 дБ выше, чем доступный ОСШ 18,32 дБ, что означает, что цель Swerling 1 не будет обнаружена с одним импульсом. Общим способом снизить коэффициент обнаруживаемости является выполнение импульсного интегрирования. Для $$N$$ = 10 некогерентно интегрированных импульсов коэффициент обнаруживаемости

N = 10;
DN = detectability(Pd,Pfa,N,'Swerling1')

DN = 13.5033

который ниже доступного ОСШ. Таким образом, после некогерентного интегрирования 10 импульсов радиолокационная система сможет обнаружить 1 м$${}^2$$ цель на необходимой максимальной области значений 100 км с вероятностью обнаружения 0,9 и ложным предупреждением 1e-6.

Коэффициент обнаруживаемости, вычисленный для цели Swerling 1 и $$N$$ импульсы объединяют эффекты интеграционного усиления и флуктуационных потерь. Интеграционный коэффициент усиления является различием между ОСШ, необходимым для обнаружения устойчивой цели с помощью одного импульса, и ОСШ, необходимым для обнаружения устойчивой цели, используя $$N$$ импульсы

Gi = detectability(Pd,Pfa,1,'Swerling0') - detectability(Pd,Pfa,N,'Swerling0')

Gi = 7.7881

Флуктуационные потери являются различием между ОСШ, необходимым для обнаружения колеблющейся цели, и ОСШ, необходимым для обнаружения устойчивой цели

Lf = detectability(Pd,Pfa,N,'Swerling1') - detectability(Pd,Pfa,N,'Swerling0')

Lf = 8.1696

График водопада может использоваться, чтобы проиллюстрировать компоненты фактора обнаруживаемости

helperDetectabilityWaterfallPlot([D0 -Gi Lf], {'Single-pulse steady target','Pulse integration gain','Fluctuation loss'});

После вычисления коэффициента обнаруживаемости он может быть заменен на форму области значений основного уравнения радиолокации как минимальный необходимый ОСШ для оценки фактической максимальной области значений системы

radareqrng(lambda,DN,Pt,tau,'Gain',G,'Ts',Ts,'RCS',rcs,'Loss',L,'unitstr','km')

ans = 131.9308

Чтобы четко указать, в каких областях значений обнаружение с заданным желаемым $$P_d$$ и максимально приемлемый $$P_{fa}$$ возможно, мы добавим вычисленный коэффициент обнаруживаемости как горизонтальную линию к графику ОСШ по сравнению с областью значений. Мы также используем стоплайт- график для окрашивания областей значений кода и уровней ОСШ в соответствии с вычисленной обнаруживаемостью. В областях значений, где доступная кривая ОСШ проходит через зеленую зону, радар удовлетворяет требованиям обнаружения, в то время как в области значений, где она находится в красной зоне, обнаружение с заданным $$P_d$$ и $$P_{fa}$$ невозможно.

radarmetricplot(R*1e-3,SNR,DN, ...
    'MetricName','Available SNR', ...
    'RequirementName','Detectability', ...
    'MaxRangeRequirement',Rm*1e-3, ...
    'RangeUnit','km','MetricUnit','dB', ...
    'ShowStoplight',true);
title([{'Available SNR vs Range'}, {'(No Losses)'}]);
legend('Location','best');

Заметьте, что все области значений, выходящие за пределы необходимой максимальной области значений, окрашены в зеленый цвет и помечены как Pass.

Вышеописанный анализ принимает нулевые потери и, следовательно, не может адекватно предсказать область значений фактической радиолокационной системы. Действительная радиолокационная система с заданными параметрами будет иметь более короткую максимальную область значений из-за

В следующих разделах более подробно рассматривается влияние потерь, относящихся ко второй категории, на область значений эффективности радиолокационной системы.

Диапазонно-зависимые факторы

При разработке радиолокационной системы наблюдения в основное уравнение радиолокации должно быть включено несколько факторов, учитывающих уменьшение доступной энергии сигнала в приемник.

Затмение

Импульсные радиолокационные системы отключают свои приемники во время передачи импульса. Таким образом, эхо-сигналы цели, поступающие из областей значений в пределах одной длины импульса от радара или в пределах одной длины импульса вокруг однозначной области значений, будут затмеваться переданным импульсом, получая и обрабатывая только часть импульса. Радиолокационная система, рассматриваемая в этом примере, имеет ширину импульса 11$$\mu s$$. Ближайшая область значений, из которого может быть получен полный импульс, является минимальной областью значений $$R_{min}$$

Rmin = time2range(tau)

Rmin = 1.6489e+03

Отголоски от целей, которые находятся ближе 1649 м, прибудут до завершения передачи импульса. Подобный эффект происходит с целями, расположенными на или вблизи кратных значений однозначной области значений. Предположение, что частота повторения импульса составляет 1350 Гц (интервал повторения импульса $$T\approx$$0,75 мс), однозначная область значений системы

prf = 1350;                         % Pulse repetition frequency
Rua = time2range(1/prf)

Rua = 1.1103e+05

Отголоски, поступающие из областей значений $$R_{ua}\pm R_{min}$$затмит следующий переданный импульс. Схема ниже иллюстрирует затмение импульса. Стрелки указывают переднюю часть импульса.

Из-за затмения доступный ОСШ будет иметь глубокие надрезы в области значений 0 и диапазоны, равные кратным $$R_{ua}$$. Коэффициент затмения должен быть добавлен к основному уравнению радиолокации в порядок для учета потерь в доступном ОСШ из-за импульсного затмения

Du = tau*prf;                       % Duty cycle
Fecl = eclipsingfactor(R,Du,prf);   % Eclipsing factor

SNR = radareqsnr(lambda,R,Pt,tau,'Gain',G,'Ts',Ts,'RCS',rcs,'CustomFactor',Fecl,'Loss', L);

radarmetricplot(R*1e-3,SNR,DN, ...
    'MetricName','Available SNR', ...
    'RequirementName','Detectability', ...
    'MaxRangeRequirement',Rm*1e-3, ...
    'RangeUnit','km','MetricUnit','dB', ...
    'ShowStoplight',true);
title([{'Available SNR vs Range'}, {'(With Eclipsing)'}]);
legend('Location','best');

Радиолокационные системы реального мира используют разнесение PRF в порядок для предотвращения потерь затмения и расширения однозначной области значений системы.

Управление временем чувствительности (STC)

Типичная радиолокационная система наблюдения должна передавать значительное количество степени для обнаружения целей на больших областях значений. Несмотря на то, что доступная энергия быстро затухает с областью значений, в очень близких областях значений даже малые цели могут иметь очень сильные возвраты из-за высокой пиковой степени передачи. Такие сильные возвраты от мелких неприятных мишеней (птиц, насекомых) могут привести к нежелательным обнаружениям, в то время как цели обычного размера или близлежащие загромождения могут насытить приемник. Очень желательно, чтобы радиолокационная система наблюдения избегала такого рода обнаружений неприятностей. Для решения этой проблемы радиолокационные системы используют STC. Он масштабирует усиление приемника до предельной области значений $$R_{stc}$$ поддерживать постоянную силу сигнала, когда цель приближается к радару.

Rstc = 60e3;                        % STC cut-off range (m)
Xstc = 4;                           % STC exponent selected to maintain target detectability at ranges below Rstc (since the signal power is inversely proportional to R^4)
Fstc = stcfactor(R,Rstc,Xstc);      % STC factor

SNR = radareqsnr(lambda,R,Pt,tau,'Gain',G,'Ts',Ts,'RCS',rcs,'CustomFactor',Fecl+Fstc,'Loss',L);

radarmetricplot(R*1e-3,SNR,DN, ...
    'MetricName','Available SNR', ...
    'RequirementName','Detectability', ...
    'MaxRangeRequirement',Rm*1e-3, ...
    'RangeUnit','km','MetricUnit','dB', ...
    'ShowStoplight',true);
title([{'Available SNR vs Range'}, {'(With STC and Eclipsing for 1 m^2 Target)'}]);
legend('Location','best');
ylim([-30 30])

После добавления фактора STC график показывает, что 1 м$${}^2$$ Цель RCS все еще обнаруживается повсеместно до максимальной области значений $$R_m$$, в то время как малая цель с RCS 0,03 м$${}^2$$ не сможет достичь необходимого $$P_d$$ 0,9 в любой области значений и, таким образом, будет отклонено

SNRsmallRCS = radareqsnr(lambda,R,Pt,tau,'Gain',G,'Ts',Ts,'RCS',0.03,'CustomFactor',Fecl+Fstc,'Loss',L);

radarmetricplot(R*1e-3,SNRsmallRCS,DN, ...
    'MetricName','Available SNR', ...
    'RequirementName','Detectability', ...
    'MaxRangeRequirement',Rm*1e-3, ...
    'RangeUnit','km','MetricUnit','dB', ...
    'ShowStoplight',true);
title([{'Available SNR vs Range'}, {'(With STC and Eclipsing for 0.03 m^2 Target)'}]);
legend('Location','best');
ylim([-30 20])

Из приведенных выше графиков ясно, что STC только масштабирует доступный ОСШ до заданного диапазона отсечения и не влияет на доступный ОСШ в максимальной области значений интереса.

Просмотр

Радиолокационная система может сканировать объем поиска либо путем механического поворота антенны, либо путем использования антенны фазированной решетки и выполнения электронного сканирования. Несовершенная форма луча антенны и процесс развертки луча через объем поиска вносят дополнительные потери в систему.

Потери формы балки

Основное уравнение радиолокации использует пиковое значение усиления антенны, принимая, что каждый принятый импульс имеет максимальную амплитуду. В действительности, когда луч проходит мимо цели, принятые импульсы модулируются двухсторонним шаблоном сканирующей антенны, приводящим к потере формы луча. Вычисление точного значения этой потери потребует знания точного шаблона антенны. Эта информация может быть недоступна на ранних стадиях разработки радарных систем, когда этот тип анализа обычно выполняется. Вместо этого форма основного лепестка типичной практической антенны может быть хорошо аппроксимирована гауссовой формой. Принимая, что радиолокационная система выполняет плотную дискретизацию в пространственной области (то есть луч перемещается менее чем на 0,71 от половины ширины луча степени), потеря формы луча для одномерного сканирования является

Lb = beamloss

Lb = 1.2338

и удваивается, если радиолокационная система сканирует как по азимуту, так и по повышению

beamloss(true)

ans = 2.4677

Потери сектора скана

В этом примере мы предполагаем, что радиолокационная система использует электронно управляемую фазированную решетку, чтобы выполнить сканирование. Использование антенны фазированной решетки вызовет увеличение необходимого ОСШ из-за двух эффектов: 1) уширение луча из-за уменьшенной проективной площади массива в направлении луча и 2) уменьшение эффективной площади апертуры отдельных элементов массива при углах вне широты. Чтобы учесть эти эффекты, потеря сектора скана должна быть добавлена к фактору обнаруживаемости. Предположим, что система в примере сканирует только по азимутальной размерности, а сектор скана охватывает от -60 до 60 степени, в результате чего потеря

theta = [-60 60];
Larray = arrayscanloss(Pd,Pfa,N,theta,'Swerling1')

Larray = 2.7745

Обработка сигналов

Перед обнаружением полученные радиолокационные эхо-сигналы должны проходить через цепь обработки радиолокационных сигналов. Цель различных компонентов в цепи обработки сигналов состоит в том, чтобы гарантировать необходимые вероятности обнаружения и ложного предупреждения, отклонить нежелательные эхо-сигналы от загромождения и принять во внимание переменный или негауссовский шум. Далее мы рассматриваем несколько компонентов потерь обработки сигналов, которые должны учитываться в радиолокационной системе наблюдения.

MTI

Движущийся целевой индикатор (MTI) является процессом отклонения неподвижного или медленно движущегося загромождения при передаче эхо от движущихся со значительными скоростями целей. Типичный MTI использует 2, 3 или 4-импульсный компенсатор, который реализует фильтр высоких частот, чтобы отклонить эхо-сигналы с низкими доплеровскими сдвигами. Передача принятого сигнала через компенсатор импульса MTI вводит корреляцию между выборками шума. Это, в свою очередь, уменьшает общее количество независимых шумовых выборок, доступных для интегрирования, что приводит к потере шумовой корреляции MTI. Дополнительно компенсатор MTI значительно подавляет цели со скоростями, близкими к нулям его частотной характеристики, вызывая дополнительную потерю скоростной характеристики MTI. Принимая, что используется 2-импульсный компенсатор, эти два компонента потерь MTI

m = 2;
[Lmti_a, Lmti_b] = mtiloss(Pd,Pfa,N,m,'Swerling1')

Lmti_a = 1.4468

Lmti_b = 8.1562

В системе, которая использует один PRF, потеря скорости MTI может быть очень высокой для высокой необходимой вероятности обнаружения. Чтобы исключить эти потери, PRF-разнесение почти всегда используется в реальных радиолокационных системах.

Двоичное интегрирование

Двоичное интегрирование является субоптимальным некогерентным методом интегрирования, также известным как M-of-N интегрирование. Если $$M$$ из $$N$$ принятые импульсы превышают заранее определенный порог, цель объявляется присутствующей. Двоичный интегратор является относительно простым автоматическим детектором и менее чувствителен к эффектам одного большого интерференционного импульса, который может существовать вместе с целевыми эхо-сигналами. Поэтому двоичный интегратор является более устойчивым, когда фоновый шум или загромождение не является Гауссовым. Поскольку двоичное интегрирование является неоптимальным методом, это приводит к двоичным потерям интегрирования по сравнению с оптимальным некогерентным интегрированием. Оптимальное значение $$M$$ не является чувствительным выбором, и он может сильно отличаться от оптимума без существенного штрафа, что приводит к потере двоичного интегрирования ниже 1,4 дБ. Когда $$N$$ равен 10 и $$M$$ установлено равным 6, двоичная потеря интегрирования

M = 6;
Lbint = binaryintloss(Pd,Pfa,N,M)

Lbint = 1.0549

The binaryintloss функция вычисляет потери, принимая устойчивую (Swerling 0) цель. Поскольку флуктуационные потери включены в коэффициент обнаруживаемости, то же самое двоичное интегрирование расчета могут использоваться в случае колеблющейся цели.

CFAR

Детектор постоянной скорости ложного предупреждения (CFAR) используется для поддержания приблизительно постоянной скорости ложных целевых обнаружений, когда изменяются уровень шума или помех. Поскольку CFAR рассчитывает среднее количество эталонных камер для оценки уровня шума, оценки подвержены ошибке, которая приводит к потере CFAR. Потеря CFAR является увеличением ОСШ, необходимого для достижения желаемой эффективности обнаружения с использованием CFAR, когда уровни шума неизвестны по сравнению с фиксированным порогом с известным уровнем шума. Если предположить, что 120 общих камеры используются для CFAR со средним значением ячейки, то потеря CFAR является

Nrc = 120;
Lcfar = cfarloss(Pfa,Nrc)

Lcfar = 0.2500

Эффективный коэффициент обнаруживаемости

Сканирование и потери обработки сигналов увеличивают коэффициент обнаруживаемости, что означает, что для обнаружения требуется больше энергии. Получившийся коэффициент обнаруживаемости, который включает эффекты всех этих потерь, называется эффективным фактором обнаруживаемости. График водопада показывает комбинированный эффект вычисленных потерь сканирования и обработки сигналов на коэффициент обнаруживаемости

D = [D0 -Gi Lf Lmti_a+Lmti_b Lbint Lcfar Larray Lb];
helperDetectabilityWaterfallPlot(D, {'Single-pulse steady target','Pulse integration gain','Fluctuation loss'...
    'MTI loss', 'Binary integration loss', 'CFAR loss', 'Scan sector loss', 'Beam shape loss'});

Полученный эффективный коэффициент обнаруживаемости равен 28,42 дБ. Принимая во внимание сканирование и потери обработки сигнала, необходимый ОСШ увеличивается почти на 15 дБ. Анализ показывает, что система не может на самом деле удовлетворить заявленному требованию обнаружения 1 м$${}^2$$ Цель RCS на 100 км с $$P_d$$ = 0,9 и $$P_{fa}$$ = 1e-6.

radarmetricplot(R*1e-3,SNR,sum(D), ...
    'MetricName', ...
    'Available SNR', ...
    'RequirementName','Detectability', ...
    'MaxRangeRequirement',Rm*1e-3, ...
    'RangeUnit','km','MetricUnit','dB', ...
    'ShowStoplight',true);
title([{'Available SNR vs Range'}, {'(With STC, Eclipsing, Scanning and Signal Processing Losses)'}])
legend('Location','best')
ylim([-10 30]);

Эта проблема может быть решена путем увеличения доступного ОСШ или уменьшения необходимого ОСШ. Передача большей степени или увеличение коэффициентов усиления антенны повышает доступный ОСШ, в то время как увеличение времени интегрирования снижает необходимый ОСШ. Однако в некоторых приложениях подмножество системных параметров может быть ограничено другими требованиями и, таким образом, не может быть изменено. Для примера, если анализ выполняется для существующей системы, увеличение доступного ОСШ может не быть опцией. В этом случае корректировка цепи обработки сигналов для снижения коэффициента обнаруживаемости может быть приемлемым решением. Чтобы уменьшить необходимый ОСШ, в следующих разделах мы принимаем, что количество импульсов, $$N$$, увеличивается с 10 до 40.

В сложение мы можем изменить требования по максимальной области значений и вероятностям обнаружения. Вместо одного числа, задающего желаемую вероятность обнаружения или максимальную область значений, пара Objective и Threshold могут быть заданы значения. The Objective В требовании описывается желаемый уровень эффективности системы, который будет необходим для полного удовлетворения потребностей миссии. The Threshold требование описывает минимально приемлемый уровень эффективности системы. Использование пары значений для определения требования вместо одного значения обеспечивает большую гибкость проекта и создает торговое пространство для выбора системных параметров. В этом примере мы принимаем, что Objective требование для $$P_d$$ равен 0,9 и установите Threshold значение до 0,8. Точно так же Objective требование максимальной области значений остается 100 км, в то время как Threshold значение устанавливается равным 90 км. Коэффициент обнаруживаемости теперь вычисляется как для Objective и Threshold $$P_d$$.

N = 40;
M = 18;
Pd = [0.9 0.8];

[Lmti_a, Lmti_b] = mtiloss(Pd,Pfa,N,m,'Swerling1');
Dx = detectability(Pd,Pfa,N,'Swerling1') + cfarloss(Pfa,Nrc) + beamloss ...
    + Lmti_a + Lmti_b + binaryintloss(Pd,Pfa,N,M) + arrayscanloss(Pd,Pfa,N,theta,'Swerling1')

Dx = 2×1

   24.2522
   18.0494

Rm = [100e3 90e3];
radarmetricplot(R*1e-3,SNR,Dx(1),Dx(2), ...
    'MetricName', ...
    'Available SNR', ...
    'RequirementName','Detectability', ...
    'MaxRangeRequirement',Rm*1e-3, ...
    'RangeUnit','km','MetricUnit','dB', ...
    'ShowStoplight',true);
title([{'Available SNR vs Range'}, {'(N=40)'}])
legend('Location','best')
ylim([-10 30]);

График ОСШ по сравнению с областью значений теперь имеет желтую зону Warn, указывающую значения ОСШ и целевые области значений, где эффективность системы была бы между Objective и Threshold требования. Мы видим, что приблизительно до 70 км система соответствует Objective требование для $$P_d$$. От 70 км до 100 км Objective требование для $$P_d$$ нарушается в то время как Threshold требование все еще удовлетворено.

Эффективная вероятность обнаружения

График ОСШ по сравнению с диапазоном выше показывает, что эффективность обнаружения радиолокационной системы изменяется в зависимости от области значений. А 1 м$${}^2$$ цель на областях значений ниже 70 км будет обнаружена с вероятностью обнаружения больше или равной 0,9, в то время как между 70 км и 100 км она будет обнаружена с $$P_d$$ не менее 0,8. Поскольку некоторые из рассмотренных потерь зависят от вероятности обнаружения, фактические $$P_d$$ на выходе детектора изменяется в зависимости от области значений. Мы можем использовать кривую ROC, чтобы вычислить $$P_d$$ как функция области значений

% Generate a vector of probability values at which to compute the ROC curve
p = probgrid(0.1,0.9999,100);

% Compute the required SNR at these probabilities
[lmti_a, lmti_b] = mtiloss(p,Pfa,N,m,'Swerling1');
dx = detectability(p,Pfa,N,'Swerling1') + cfarloss(Pfa,Nrc) + beamloss ...
    + lmti_a + lmti_b + binaryintloss(p,Pfa,N,M) + arrayscanloss(p,Pfa,N,theta,'Swerling1');

% Plot the ROC curve
helperRadarPdVsSNRPlot(dx,p,[0.1 0.9999]);

Эффективная вероятность обнаружения на выходе детектора может теперь быть вычислена путем интерполяции этой кривой ROC в доступных значениях ОСШ

% Interpolate the ROC curve at the available SNR
Pdeff = rocinterp(dx,p,SNR,'snr-pd');

% Plot the effective Pd as a function of range
radarmetricplot(R*1e-3,Pdeff,Pd(1),Pd(2), ...
    'MetricName','Effective P_d', ...
    'RequirementName','P_d', ...
    'MaxRangeRequirement',Rm*1e-3, ...
    'RangeUnit','km', ...
    'ShowStoplight',true);
legend('Location','best')
ylim([0.5 1.0])

Этот результат показывает, что из-за применения НТЦ вероятность обнаружения почти постоянна для областей значений от 2 км до 60 км. Для цели с 1 м$${}^2$$ RCS выше 0,92. В области значений от 70 км до 87 км эффективный $$P_d$$ выше 0,85. На Threshold значение требования максимальной области значений вероятность обнаружения составляет приблизительно 0,84, а в Objective область значений 100 км немного выше 0,8.

Сводные данные

Этот пример демонстрирует, как различные потери влияют на эффективность обнаружения радиолокационной системы. Он начинается с основного уравнения радиолокации и вводит концепции доступного ОСШ и коэффициент обнаруживаемости. Для примера радиолокационной системы наблюдения это показывает, как доступный ОСШ уменьшается с помощью STC и затмения, в то время как коэффициент обнаруживаемости увеличивается за счет потерь сканирования и обработки сигналов. Наконец, пример демонстрирует, как вычислить эффективную вероятность обнаружения на выходе приемника для различных целевых областей значений.