Симуляция тестовых сигналов для радарного приемника в Simulink
В этом примере показано, как смоделировать сквозной моностатический радар с помощью Simulink®. Моностатический радар состоит из передатчика, совмещенного с приемником. Передатчик генерирует импульс, который достигает намеченной цели и производит эхо, полученное приемником. Путем измерения местоположения времени эха можно оценить область значений цели. Первая часть этого примера демонстрирует, как обнаружить область значений единой цели с помощью эквивалента одной антенны элемента. Вторая часть примера покажет, как создать моностатический радар с универсальной линейной матрицей (ULA) с 4 элементами, которая обнаруживает область значений 4 целей.
Доступные реализации в качестве примера
Этот пример включает две модели Simulink®:
Моностатический Радар с Одной Целью: slexMonostaticRadarExample.slx
Моностатический Радар ULA с Четырьмя Целями: slexMonostaticRadarMultipleTargetsExample.slx
Моностатический радар с одной целью
Эта модель симулирует простой сквозной моностатический радар. Используя блок передатчика без узкополосного массива передачи блок эквивалентен моделированию одного изотропного антенного элемента. Меандры усилены блоком передатчика, затем распространенным к и от цели в свободном пространстве. Шум и усиление затем применяются в блоке предусилителя приемника к сигналу возврата, сопровождаемому согласованным фильтром. Потери области значений компенсируются, и импульсы некогерентно интегрированы. Большинство технических требований проекта выведено из Тестовых сигналов Симуляции для Радарного примера Приемника, предусмотрел Системные объекты.
Модель состоит из приемопередатчика, канала и цели. Блоки, который соответствует каждому разделу модели:
Приемопередатчик
Rectangular- Создает меандры.Transmitter- Усиливает импульсы и отправляет состояние Transmit/Receive вReceiver Preampблокируйтесь, чтобы указать, передает ли это.Receiver Preamp- Получает импульсы от свободного пространства, когда передатчик выключен. Этот блок также добавляет шум в сигнал.Constant- Используемый, чтобы установить положение и скорость радара. Их значения полученыFreespaceблоки с помощьюGotoиFrom.Signal Processing- Подсистема выполняет фильтрацию соответствия и импульсное интегрирование.Target Range Scope- Отображает интегрированный импульс в зависимости от области значений.
Подсистема обработки сигналов
Matched Filter- Выполняет фильтрацию соответствия, чтобы улучшить ОСШ.TVG- Усиление изменяющего времени, чтобы компенсировать потерю области значений.Pulse Integrator- Интегрирует несколько импульсов некогерентно.
Канал
Freespace- Применяет задержки распространения, потери и эффекты Доплера к импульсам. Один блок используется для переданных импульсов и другого для отраженных импульсов.Freespaceблоки требуют положений и скоростей радара и цели. Те предоставляются с помощьюGotoиFromблоки.
Цель
Target- Подсистема отражает импульсы согласно заданному ЭПР. Эта подсистема включаетPlatformблокируйтесь это моделирует скорость и положение цели, которые предоставляютсяFreespaceблоки с помощьюGotoиFromблоки. В этом примере цель является стационарной и расположена в 1 998 метрах от радара.
Исследование примера
Несколько диалоговых параметров модели вычисляются функцией помощника helperslexMonostaticRadarParam. Чтобы открыть функцию из модели, нажмите на Modify Simulation Parameters блок. Эта функция выполняется однажды, когда модель загружается. Это экспортирует в рабочую область структуру, на поля которой ссылаются диалоговые окна. Чтобы изменить любые параметры, или измените значения в структуре в командной строке или отредактируйте функцию помощника и повторно выполните его, чтобы обновить структуру параметра.
Результаты и отображения
Рисунок ниже показывает область значений цели. Целевой диапазон вычисляется из задержки туда и обратно отраженного импульса. Задержка измеряется от пика согласованного фильтра выход. Мы видим, что цель приблизительно в 2 000 метров от радара. Эта область значений в 50-метровом разрешении диапазона радара из фактической области значений.
Моностатический радар с несколькими целями
Эта модель оценивает область значений четырех стационарных целей с помощью моностатического радара. Радарный приемопередатчик использует универсальную линейную антенную решетку с 4 элементами (ULA) для улучшенной направленности и усиления. Формирователь луча также включен в приемник. Цели расположены в 1 988, 3532, в 3845 и 1 045 метрах от радара.
Блоки, добавленные к предыдущему примеру:
Narrowband Tx Array- Моделирует антенную решетку для передачи узкополосных сигналов. Антенная решетка сконфигурирована с помощью вкладки "Sensor Array" диалоговой панели блока.Narrowband Tx Arrayблок моделирует передачу импульсов через антенную решетку в этих четырех направлениях, заданных с помощьюAngпорт. Выход этого блока является матрицей четырех столбцов. Каждый столбец соответствует импульсам, распространенным к направлениям четырех целей.
Narrowband Rx Array- Моделирует антенную решетку для получения узкополосных сигналов. Массив сконфигурирован с помощью вкладки "Sensor Array" диалоговой панели блока. Блок получает импульсы от этих четырех направлений, заданных с помощьюAngпорт. Вход этого блока является матрицей четырех столбцов. Каждый столбец соответствует импульсам, распространенным от направления каждой цели. Выход блока является матрицей 4 столбцов. Каждый столбец соответствует сигналу, полученному в каждом антенном элементе.
Range Angle- Вычисляет углы между радаром и целями. Углы используютсяNarrowband Tx ArrayиNarrowband Rx Arrayблоки, чтобы определить, в который направления смоделировать передачу или прием импульсов.
Phase Shift Beamformer- Beamforms выходReceiver Preamp. Вход к формирователю луча является матрицей 4 столбцов, одного столбца для сигнала, полученного в каждом антенном элементе. Выход является beamformed вектором из полученного сигнала.
Этот пример иллюстрирует, как использовать один Platform, Freespace и Target блоки, чтобы смоделировать все четыре пути к распространению туда и обратно. В Platform блокируйтесь, исходные положения и скоростные параметры заданы как три четырьмя матрицы. Каждый столбец матрицы соответствует различной цели. Положение и скорость вводят к Freespace блок прибывает из выходных параметров Platform блокируйтесь как три четырьмя матрицы. Снова, каждый столбец матрицы соответствует различной цели. Вводы и выводы сигнала Freespace блок имеет четыре столбца, один столбец для пути к распространению к каждой цели. Freespace блок имеет двухстороннюю включенную установку распространения. "Средняя эффективная площадь рассеивания" (ЭПР) параметр Target блок задан как вектор из четырех элементов, представляющих ЭПР каждой цели.
Исследование примера
Несколько диалоговых параметров модели вычисляются функцией помощника helperslexMonostaticRadarMultipleTargetsParam. Чтобы открыть функцию из модели, нажмите на Modify Simulation Parameters блок. Эта функция выполняется однажды, когда модель загружается. Это экспортирует в рабочую область структуру, на поля которой ссылаются диалоговые окна. Чтобы изменить любые параметры, или измените значения в структуре в командной строке или отредактируйте функцию помощника и повторно выполните его, чтобы обновить структуру параметра.
Результаты и отображения
Рисунок ниже показывает обнаруженные области значений целей. Целевые диапазоны вычисляются из задержки туда и обратно отраженных сигналов от целей. Мы видим, что цели - приблизительно 2 000, 3550, и в 3 850 метрах от радара. Эти результаты в 50-метровом разрешении диапазона радара из фактической области значений.
