Системный Setup

Система действует на уровне 300 МГц, с помощью линейной формы волны FM, максимальная однозначная область значений которой составляет 48 км. Разрешение области значений составляет 50 метров, и продукт полосы пропускания времени равняется 20.

maxrng = 48e3;         % Maximum range
rngres = 50;           % Range resolution
tbprod = 20;           % Time-bandwidth product

Передатчик имеет пиковую силу 2 кВт и усиление 20 дБ. Приемник также обеспечивает усиление 20 дБ, и шумовая полоса пропускания совпадает с полосой пропускания развертки формы волны.

Массив передающей антенны является стационарным ULA с 4 элементами, расположенным в начале координат. Массив сделан из вертикальных диполей.

txAntenna = phased.ShortDipoleAntennaElement('AxisDirection','Z');
[waveform,transmitter,txmotion,radiator] = ...
    helperBistatTxSetup(maxrng,rngres,tbprod,txAntenna);

Получить антенная решетка является также ULA с 4 элементами; это расположено в [20000; 1000; 100] метры далеко от передающей антенны и перемещается в скорость [0; 20; 0] m/s. Примите, что элементами в получить массиве являются также вертикальные диполи. Полученная антенная решетка ориентирована так, чтобы ее разворот указал назад на передающую антенну.

rxAntenna = phased.ShortDipoleAntennaElement('AxisDirection','Z');
[collector,receiver,rxmotion,rngdopresp,beamformer] = ...
    helperBistatRxSetup(rngres,rxAntenna);

Существует две цели, существующие на пробеле. Первый является целью точки, смоделированной как сфера; это сохраняет вид поляризации инцидентного сигнала. Это расположено в [15000; 1000; 500] метры далеко от массива передачи и перемещается в скорость [100; 100; 0] m/s.

Вторая цель расположена в [35000;-1000; 1000] метры далеко от массива передачи и приближается при скорости [-160; 0;-50] m/s. В отличие от первой цели, вторая цель инвертирует вид поляризации инцидентного сигнала, что означает, что горизонтальные/вертикальные компоненты поляризации входного сигнала становятся вертикальными/горизонтальными компонентами поляризации выходного сигнала.

[target,tgtmotion,txchannel,rxchannel] = ...
    helperBistatTargetSetup(waveform.SampleRate);

Одна матрица рассеяния является довольно простой поляриметрической моделью для цели. Это принимает, что, неважно, каковы инцидент и отражающиеся направления, распределение электроэнергии между H и V компонентами фиксируется. Однако даже такая простая модель может показать сложное целевое поведение в симуляции потому что (1) H и V направлений варьируются для различного инцидента и отражающихся направлений; и (2) ориентация, заданная системой локальной координаты, целей также, влияет на соответствие поляризации.

Системная симуляция

Следующий раздел симулирует 256 полученных импульсов. Массив получения является beamformed к двум целям. Первый рисунок показывает параметр настройки системы и как получить массив и цели перемещаются. Второй рисунок показывает карту Доплера области значений, сгенерированную для каждых 64 импульсов, полученных в массиве приемника.

Nblock = 64; % Burst size
dt = 1/waveform.PRF;
y = complex(zeros(round(waveform.SampleRate*dt),Nblock));

hPlots = helperBistatViewSetup(txmotion,rxmotion,tgtmotion,waveform,...
    rngdopresp,y);
Npulse = Nblock*4;
for m = 1:Npulse

    % Update positions of transmitter, receiver, and targets
    [tpos,tvel,txax] = txmotion(dt);
    [rpos,rvel,rxax] = rxmotion(dt);
    [tgtp,tgtv,tgtax] = tgtmotion(dt);

    % Calculate the target angles as seen by the transmitter
    [txrng,radang] = rangeangle(tgtp,tpos,txax);

    % Simulate propagation of pulse in direction of targets
    wav = waveform();
    wav = transmitter(wav);
    sigtx = radiator(wav,radang,txax);
    sigtx = txchannel(sigtx,tpos,tgtp,tvel,tgtv);

    % Reflect pulse off of targets
    for n = 2:-1:1
        % Calculate bistatic forward and backward angles for each target
        [~,fwang] = rangeangle(tpos,tgtp(:,n),tgtax(:,:,n));
        [rxrng(n),bckang] = rangeangle(rpos,tgtp(:,n),tgtax(:,:,n));

        sigtgt(n) = target{n}(sigtx(n),fwang,bckang,tgtax(:,:,n));
    end

    % Receive path propagation
    sigrx = rxchannel(sigtgt,tgtp,rpos,tgtv,rvel);
    [~,inang] = rangeangle(tgtp,rpos,rxax);

    rspeed_t = radialspeed(tgtp,tgtv,tpos,tvel);
    rspeed_r = radialspeed(tgtp,tgtv,rpos,rvel);

    % Receive target returns at bistatic receiver
    sigrx = collector(sigrx,inang,rxax);
    yc = beamformer(sigrx,inang);
    y(:,mod(m-1,Nblock)+1) = receiver(sum(yc,2));

    helperBistatViewTrajectory(hPlots,tpos,rpos,tgtp);

    if ~rem(m,Nblock)
        rd_rng = (txrng+rxrng)/2;
        rd_speed = rspeed_t+rspeed_r;
        helperBistatViewSignal(hPlots,waveform,rngdopresp,y,rd_rng,...
            rd_speed)
    end
end

Карта Доплера области значений только показывает возврат из первой цели. Это, вероятно, не удивительно начиная с обоих передача, и получите массив, вертикально поляризованы, и вторая цель сопоставляет вертикально поляризованную волну с горизонтально поляризованной волной. Полученный сигнал от второй цели является в основном ортогональным к поляризации получить массива, приводящей к значительной потере поляризации.

Можно также заметить, что получившаяся область значений и радиальная скорость не соглашаются с областью значений и радиальной скоростью цели относительно передатчика. Это вызвано тем, что в бистатической настройке, предполагаемая область значений является на самом деле геометрическим средним значением целевого диапазона относительно передатчика и приемника. Точно так же предполагаемая радиальная скорость является суммой целевой радиальной скорости относительно передатчика и приемника. Круг в карте показывает, где цели должны появиться в карте Доплера области значений. Последующая обработка требуется, чтобы идентифицировать точное местоположение цели, но те выходят за рамки этого примера.

Используя поляризованный циркулярный получают массив

Вертикальный диполь является очень популярным выбором передающей антенны в действительных приложениях, потому что это - низкая стоимость и имеет всенаправленный шаблон. Однако предыдущая симуляция показывает, что, если та же антенна используется в приемнике, существует риск, что система пропустит определенные цели. Поэтому линейная поляризованная антенна часто является не лучшим выбором как получить антенной в такой настройке, потому что, неважно, то, как линейная поляризация выравнивается, там всегда, существует ортогональная поляризация. В случае, если отраженный сигнал переносит вид поляризации близко к тому направлению, потеря поляризации становится огромной.

Один способ решить эту проблему состоит в том, чтобы использовать циркулярную поляризованную антенну в получить конце. Циркулярная поляризованная антенна не может полностью совпадать ни с какой линейной поляризацией. Но с другой стороны, потеря поляризации между проспектом поляризовала антенну, и линейно поляризованный сигнал составляет 3 дБ, независимо в каком направлении линейная поляризация находится. Поэтому несмотря на то, что это никогда не дает максимальный возврат, это никогда не пропускает цель. Часто используемая антенна с круговой поляризацией является пересеченной дипольной антенной.

Следующий раздел показывает то, что происходит, когда пересеченные дипольные антенны используются, чтобы сформировать получить массив.

rxAntenna = phased.CrossedDipoleAntennaElement;
collector = clone(collector);
collector.Sensor.Element = rxAntenna;

helperBistatSystemRun(waveform,transmitter,txmotion,radiator,collector,...
    receiver,rxmotion,rngdopresp,beamformer,target,tgtmotion,txchannel,...
    rxchannel,hPlots,Nblock,Npulse);

Карта Доплера области значений теперь показывает обе цели в их правильных местоположениях.

Сводные данные

Этот пример показывает симуляцию уровня системы бистатического поляриметрического радара. Пример генерирует карты Доплера области значений полученного сигнала для различного, передают/получают настройки поляризации массивов, и показывает, как циркулярная поляризованная антенна может использоваться, чтобы не терять линейные поляризованные сигналы из-за свойства рассеивания поляризации цели.