Ответ области значений
phased.RangeResponse Система object™ выполняет фильтрацию области значений на быстро-разовом (область значений) данные, с помощью или согласованного фильтра или основанного на БПФ алгоритма. Выход обычно используется в качестве входа к детектору. Согласованная фильтрация улучшает ОСШ импульсных форм волны. Для непрерывных сигналов FM обработка БПФ извлекает частоту удара форм волны FMCW. Бейтесь частота непосредственно связана с областью значений.
Вход к объекту ответа области значений является радарным кубом данных. Организация куба данных следует соглашению Phased Array System Toolbox™.
Первая размерность куба представляет быстро-разовые выборки или области значений полученных сигналов.
Второе измерение представляет несколько пространственных каналов, таких как различные датчики или лучи.
Третья размерность, медленно-разовая, представляет импульсы.
Фильтрация области значений действует по быстро-разовому измерению куба. Обработка по другим измерениям не выполняется. Если данные содержат только один канал или импульс, куб данных может содержать меньше, чем три измерения. Поскольку этот объект не выполняет Доплера, обрабатывающего, можно использовать объект обработать некогерентные радарные импульсы.
Выход объекта ответа области значений является также кубом данных с тем же количеством размерностей как вход. Его первая размерность содержит обработанные областью значений данные, но его длина может отличаться от первой размерности куба входных данных.
Вычислить ответ области значений:
Задайте и настройте свой phased.RangeResponse Системный объект. Смотрите Конструкцию.
Вызовите step метод, чтобы вычислить ответ области значений с помощью свойств вы задаете для phased.RangeResponse Системный объект.
Примечание
Вместо того, чтобы использовать step метод, чтобы выполнить операцию, заданную Системным объектом, можно вызвать объект с аргументами, как будто это была функция. Например, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполните эквивалентные операции.
response = phased.RangeResponse создает Системный объект ответа области значений, response.
response = phased.RangeResponse( создает Системный объект, Name,Value)response, с каждым заданным свойством Name установите на заданный Value. Можно задать дополнительное имя и аргументы пары значения в любом порядке как (Name1,Value1..., NameN,ValueN).
| plotResponse | Постройте ответ области значений |
| шаг | Ответ области значений |
| Характерный для всех системных объектов | |
|---|---|
release | Позвольте изменения значения свойства Системного объекта |
Вычислите радарный ответ области значений трех целей при помощи phased.RangeResponse Система object™. Передатчик и приемник расположены изотропные антенные элементы, формирующие моностатическую радиолокационную систему. Переданный сигнал является линейной формой волны FM с импульсным интервалом повторения 7,0 μs и рабочим циклом 2%. Рабочая частота составляет 77 ГГц, и частота дискретизации составляет 150 МГц.
fs = 150e6;
c = physconst('LightSpeed');
fc = 77e9;
pri = 7e-6;
prf = 1/pri;Настройте параметры сценария. Радарный передатчик и приемник являются стационарными и расположены в начале координат. Цели 500, 530, и в 750 метрах от радаров на оси X. Цели проходят ось X на скоростях −60, 20, и 40 м/с. Все три цели имеют флюктуирующее радарное сечение (ЭПР) 10 дБ.
Создайте радарные платформы и цель.
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 сигналов конца передатчика. Создайте upsweep линейный сигнал FM с полосой пропускания половины частоты дискретизации. Найдите длину pri в выборках и затем оцените RMS полосу пропускания 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 свойства Системного объекта излучателя. Пиковая выходная мощность составляет 10 Вт, и усиление 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 приемника. Усиление приемника составляет 42 дБ, и шумовая фигура равняется 10.
collector = phased.Collector( ... 'Sensor',rxantenna, ... 'PropagationSpeed',c, ... 'OperatingFrequency',fc); rxgain = 42.0; noisefig = 10; receiver = phased.ReceiverPreamp( ... 'SampleRate',fs, ... 'Gain',rxgain, ... 'NoiseFigure',noisefig);
Цикл более чем 128 импульсов, чтобы создать куб данных. Для каждого шага цикла переместите цель и распространите сигнал. Затем поместите полученный сигнал в куб данных. Куб данных содержит полученный сигнал на импульс. Обычно, куб данных имеет три измерения, где последняя размерность соответствует антеннам или лучам. Поскольку только один датчик используется в этом примере, куб имеет только две размерности.
Шаги обработки:
Переместите радар и цели.
Передайте форму волны.
Распространите сигнал формы волны к цели.
Отразите сигнал от цели.
Распространите форму волны назад к радару. Двухсторонний режим распространения позволяет вам объединить возвращенное распространение с исходящим распространением.
Получите сигнал в радаре.
Загрузите сигнал в куб 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
Отобразите изображение 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 режиме согласованного фильтра. Затем отобразите изображение ответа области значений для этих 128 импульсов. Изображение показывает область значений вертикально и импульсный номер горизонтально.
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)')
Интегрируйте 20 импульсов некогерентно.
intpulse = pulsint(resp(:,1:20),'noncoherent'); plot(rnggrid,abs(intpulse)) xlabel('Range (m)') title('Noncoherent Integration of 20 Pulses')
[1] Ричардс, M. Основные принципы Радарной Обработки сигналов, 2-й редактор Разработка Профессионала McGraw-Hill, 2014.
[2] Ричардс, M., Дж. Шир, и В. Холм, принципы современного радара: основные принципы. SciTech Publishing, 2010.