规划地形雷达网络覆盖
这个例子展示了如何在地形上使用传播建模来规划雷达网络。为包含五个候选单站雷达站的区域导入DTED一级地形数据。雷达方程用于确定是否可以检测到目标位置，其中使用Longley-Rice传播模型或Terrain Integrated Rough Earth model™(TIREM™)计算额外的路径损失。选择最好的三个地点来探测在地面以上500米飞行的目标。这个场景被更新为一个目标飞行在离地面250米的高度。雷达覆盖图显示了这两种情况。
导入地形数据
导入美国科罗拉多州博尔德附近地区的dted格式地形数据。地形文件是从美国地质调查局(USGS)提供的SRTM空白填充数据集下载的。该文件为DTED一级格式，采样分辨率约为90米。一个DTED文件定义了一个纬度和经度都为1度的区域。
dtedfile =“n39_w106_3arc_v2.dt1”;归因=SRTM 3弧秒分辨率。数据来自美国地质调查局。”;addCustomTerrain (“southboulder”dtedfile,“归因”归因)
使用导入的地形打开站点查看器。使用高分辨率卫星地图图像进行可视化需要互联网连接。
查看器= siteviewer(“地形”，“southboulder”）;
显示候选雷达站点
这个地区西部是山区，东部是平原。雷达将被放置在平原地区，以探测山区上空的目标。定义五个放置雷达的候选位置，并在地图上显示出来。候选地点的选择对应于居住区以外地图上的局部高点。
在每个位置创建并置的发射机和接收机站点，以模拟单台雷达，其中雷达天线假定高于地面10米。
名称=“雷达站点”+ (1:5);Rdrlats = [39.6055 39.6481 39.7015 39.7469 39.8856];rdrlon = [-105.1602 -105.1378 -105.1772 -105.2000 -105.2181];创建与雷达相关的发射机站点RDRTXS = txsite“名称”、名称、…“AntennaHeight”10…“人肉搜索”rdrlats,…“经”, rdrlons);%创建与雷达相关的接收器站点RDRRXS = rxsite“名称”、名称、…“AntennaHeight”10…“人肉搜索”rdrlats,…“经”, rdrlons);只显示雷达发射机位置显示(rdrtxs);
缩放和旋转地图，以查看候选雷达站点周围的三维地形。选择站点，查看站点位置、天线高度和地面高程。
单站雷达系统设计
设计一个基本的单站脉冲雷达系统，用于探测距离雷达35000米、雷达横截面(RCS)为0.1平方米的非波动目标，距离分辨率为5米。期望的性能指标是检测概率(Pd)为0.9，虚警概率(Pfa)低于1e-6。假设雷达是可旋转的，并且在所有方向上支持相同的天线增益，其中天线增益对应于高度定向的天金宝app线阵列。
Pd = 0.9;%检测概率Pfa = 1e-6;%虚警概率Maxrange = 35000;%最大无二义范围(m)Rangeres = 5;%所需距离分辨率(m)TGTRCS = .1;%要求目标雷达横截面(m^2)
使用脉冲集成来降低雷达接收机所需的信噪比。使用10个脉冲并计算检测目标所需的信噪比。
num脉冲= 10;Snrthreshold = albersheim(pd, pfa, num脉冲);%单位:dBdisp (snrthreshold);
4.9904
假设高度定向天线阵列，定义雷达中心频率和天线增益。
Fc = 10e9;%发射机频率:10ghz再次= 38;%天线增益:38dbC = physconst(“光速”）;Lambda = c/fc;
使用雷达方程计算雷达发射机所需的峰值脉冲功率(瓦)。
Pulsebw = c/(2*rangeres);脉冲宽度= 1/脉冲宽度;Ptx = radareqpow(lambda,maxrange,snrthreshold，脉冲宽度，…RCS的tgtrcs,“获得”, antgain);disp (Ptx)
3.1521 e + 05
定义目标位置
定义一个包含2500个位置的网格，以表示感兴趣区域内移动目标的地理位置范围。该地区的纬度和经度均为0.5度，包括西部的山脉以及雷达站点周围的一些地区。目标是探测位于西部山区的目标。
定义感兴趣的区域拉丁文= [39.5 40];[-105.6 -105.1];在感兴趣的区域定义目标位置的网格Tgtlatv = linspace(latlims(1)，latlims(2)，50);Tgtlonv = linspace(lonlims(1)，lonlims(2)，50);[tgtlons,tgtlats] = meshgrid(tgtlonv,tgtlatv);Tgtlons = Tgtlons (:);Tgtlats = Tgtlats (:);
计算目标位置的最小、最大和平均地面高程。
创建与目标位置和查询地形相对应的临时站点数组Z =仰角(txsite)“人肉搜索”tgtlats,“经”tgtlons));[Zmin, Zmax] = bounds(Z);Zmean = mean(Z);disp (“地面高程(米):Min Max Mean”+ newline +…”“+圆(Zmin) +”“+圆(Zmax) +”“+圆(Zmean))
地面高程(米):Min Max Mean 1257 3953 2373
目标高度可以参照平均海平面或地面来确定。以地面为参照，定义目标高度为500米。
%目标距地面高度(m)Tgtalt = 500;
将感兴趣的区域显示为地图上的实心绿色区域。
查看器。Name =“感兴趣的雷达覆盖区域”;regionData = propagationData(tgtlats,tgtlons，“区域”的(大小(tgtlats)));轮廓(regionData“ShowLegend”假的,“颜色”，“绿色”，“水平”, 0)
计算目标位置与地形的信噪比
雷达方程包括自由空间路径损耗和附加损耗参数。使用地形传播模型来预测地形上的额外路径损失。使用亨廷顿英格尔斯工业公司(Huntington Ingalls Industries)的TIREM™，如果有的话，否则使用Longley-Rice (ITM)模型。TIREM™支金宝app持频率高达1000 GHz，而Longley-Rice的有效频率高达20 GHz。计算总附加损耗，包括从雷达到目标再从目标返回到接收机的传播。
使用TIREM或Longley-Rice创建一个地形传播模型tiremloc = tiremSetup;如果~isempty(tiremloc) pm = propagationModel(“可以”）;其他的pm = propagationModel()“longley-rice”）;结束计算地形和雷达与目标之间的返回距离造成的额外路径损失[L, ds] = helperPathlossOverTerrain(pm, rdrtxs, rdrrxs, tgtlats, tgtlons, tgtalt);
使用雷达方程计算每个雷达接收机处每个目标反射信号的信噪比。
计算所有雷达和目标的信噪比Numtgts = nummel (tgtlats);Numrdrs = nummel (rdrtxs);Rawsnr = 0 (numtgts,numrdrs);为Tgtind = 1:numtgts为radareqsnr(lambda,ds(tgtind,rdrind)，Ptx，脉冲宽度，…“获得”antgain,RCS的tgtrcs,“损失”L (tgtind rdrind));结束结束
优化雷达覆盖
如果雷达接收机信噪比超过上述计算的信噪比阈值，则检测到目标。考虑所有雷达站点的组合并选择产生最多探测次数的三个站点。计算任何选定雷达站点的接收机上可用的最佳信噪比数据。
bestsitenums = helperOptimizeRadarSites(rawsnr, snrthreshold);SNR = max(rawsnr(:，bestsitenums)，[]，2);
显示雷达覆盖范围，显示信噪比满足检测目标所需阈值的区域。选定的三个覆盖范围最佳的雷达站用红色标记表示。
覆盖地图在北部、东部和南部显示了与感兴趣区域的界限相对应的直线边缘。覆盖图假设雷达在所有方向上都可以旋转并产生相同的天线增益，雷达可以同时发射和接收，因此不存在最小覆盖范围。
覆盖地图在西部边缘有锯齿状的部分，覆盖区域受到地形影响的限制。西部边缘的平滑部分出现在覆盖范围受雷达系统设计范围限制的地方，该范围为35000米。
用红色标记显示选定的雷达站点查看器。Name =“雷达覆盖”;clearMap(观众)显示(rdrtxs (bestsitenums))图雷达覆盖率%rdrData = propagationData(tgtlats,tgtlons，“信噪比”信噪比);legendTitle =“信噪比”+ newline +“(dB)”;轮廓(rdrData…“水平”snrthreshold,…“颜色”，“绿色”，…“LegendTitle”legendTitle)
改变要集成的脉冲数
之前的分析基于集成10个脉冲的系统优化了雷达发射机功率和站点位置。现在研究系统的不同操作模式对雷达覆盖的影响，其中要集成的脉冲数量是不同的。计算检测不同脉冲数的目标所需的信噪比阈值。
计算不同脉冲数对应的信噪比阈值num脉冲= 1:10;Snrthresholds = 0 (1, nummel (num脉冲));为K = 1: nummel (num脉冲)snrthresholds(K) = albersheim(pd, pfa, num脉冲(K));结束%绘制信噪比阈值与要集成的脉冲数情节(numpulses snrthresholds,“- *”)标题(“探测所需雷达接收机信噪比”)包含(“要积分的脉冲数”) ylabel (“信噪比”(dB)网格)在;
显示雷达覆盖图，对应几个不同脉冲数的信噪比阈值进行积分。增加要积分的脉冲数会降低所需的信噪比，从而产生更大的覆盖区域。
%显示最佳网站查看器。Name =“多个信噪比阈值的雷达覆盖”;Show (rdrtxs(bestsitenums)) colors = jet(4);color (4，:) = [0 0 0];轮廓(rdrData…“水平”，snrthresholds([1 2 5 10])，…“颜色”、颜色、…“LegendTitle”legendTitle)
更新目标高度
更新场景，使目标位置高于地面250米，而不是高于地面500米。重新运行与上面相同的分析，选择三个最佳雷达站并可视化覆盖范围。新的覆盖图显示，降低目标的能见度也会减少覆盖面积。
%离地目标高度(米)Tgtalt = 250;[L, ds] = helperPathlossOverTerrain(pm, rdrtxs, rdrrxs, tgtlats, tgtlons, tgtalt);计算所有雷达和目标的信噪比Numrdrs = nummel (rdrtxs);Rawsnr = 0 (numtgts,numrdrs);为Tgtind = 1:numtgts为radareqsnr(lambda,ds(tgtind,rdrind)，Ptx，脉冲宽度，…“获得”antgain,RCS的tgtrcs,“损失”L (tgtind rdrind));结束结束%选择3个雷达站的最佳组合bestsitenums = helperOptimizeRadarSites(rawsnr, snrthreshold);SNR = max(rawsnr(:，bestsitenums)，[]，2);%显示最佳网站查看器。Name =“雷达覆盖”;clearMap(观众);表演(rdrtxs (bestsitenums))图雷达覆盖率%rdrData = propagationData(tgtlats,tgtlons，“信噪比”信噪比);轮廓(rdrData…“水平”snrthreshold,…“颜色”，“绿色”，…“LegendTitle”legendTitle)
显示多个信噪比阈值的雷达覆盖图。
%显示最佳网站查看器。Name =“多个信噪比阈值的雷达覆盖”;显示(rdrtxs (bestsitenums))轮廓(rdrData,…“水平”，snrthresholds([1 2 5 10])，…“颜色”、颜色、…“LegendTitle”legendTitle)
结论
设计了一种单基地雷达系统，用于探测距离达35000米的0.1平方米雷达横截面(RCS)的非波动目标。在五个候选站点中选择雷达站点，以优化感兴趣区域的探测数量。考虑了两个目标高度:距地面500米和距地面250米。覆盖图表明了雷达和目标之间的视距可见性对于实现探测的重要性。第二种情况导致目标更接近地面，因此更有可能被雷达阻挡在视线范围之外。这可以通过旋转地图来查看地形来看到，其中非覆盖区域通常位于山脉的阴影区域。
通过关闭站点查看器并删除导入的地形数据来清理。
关闭(观众)removeCustomTerrain (“southboulder”)
