在地形规划雷达网络覆盖
这个例子展示了如何计划一个雷达网络使用地形上的传播模型。DTED一级地形数据导入一个区域包含五个候选人单站雷达站点。雷达方程用于确定目标位置是否可以检测到,在额外的路径损耗计算使用Longley-Rice传播模型或地形综合地球模型™(可以™)。最好的三个站点选择检测的目标飞行在高出地面500米。更新场景模型目标飞行在高出地面250米。雷达覆盖场景地图所示。
地形数据导入
进口DTED-format周边地区地形数据博尔德科罗拉多,美国。地形文件被下载从SRTM数据集可用来填补美国地质调查局(USGS)。下发的文件是DTED一级格式和采样分辨率约90米。单个DTED文件定义一个区域,在经度和纬度跨度1度。
dtedfile =“n39_w106_3arc_v2.dt1”;归因=“SRTM 3角秒的分辨率。从美国地质调查局(U.S. Geological Survey)数据。”;addCustomTerrain (“southboulder”dtedfile,“归因”归因)
打开网站查看器使用导入的地形。与高分辨率的卫星地图可视化图像需要一个网络连接。
观众= siteviewer (“地形”,“southboulder”);
显示候选人雷达站点
该地区包含山脉西部和奉承东部地区。雷达将被放置在平坦的区域来检测目标在山区。定义五个候选位置放置雷达和向他们展示在地图上。候选人的位置是在地图上选择对应于局部高点外的居民区。
在每个位置创建网站集中的发射机和接收机模型单站雷达,雷达天线在哪里认为是高出地面10米。
名称=“雷达站点”+ (1:5);rdrlats = (39.6055 39.6481 - 39.7015 39.7469 - 39.8856);rdrlons = (-105.1602 -105.1378 - -105.1772 -105.2000 - -105.2181);%创建发射器站点与雷达相关联rdrtxs = txsite (“名称”、名称、…“AntennaHeight”10…“人肉搜索”rdrlats,…“经”,rdrlons);%创建接收站点与雷达相关联rdrrxs = rxsite (“名称”、名称、…“AntennaHeight”10…“人肉搜索”rdrlats,…“经”,rdrlons);%显示雷达发射机的网站显示(rdrtxs);
缩放和旋转地图查看候选人雷达站点周围的三维地形。选择一个站点查看位置,天线高度和地面高程。
设计单站雷达系统
设计一个基本的单稳态脉冲雷达系统探测nonfluctuating目标为0.1平方米的雷达截面(RCS)距离35000米的雷达距离分辨率为5米。所需的性能指标是检测(Pd)的概率为0.9,假警报(Pfa)的概率低于1 e-6。雷达是认为是可旋转的,支持相同的天线增益四面八方,在天线增益对应于一个高度定向天线阵列金宝app。
pd = 0.9;%的概率检测pfa = 1 e-6;%的概率假警报maxrange = 35000;%最大明确的范围(米)管理员= 5;%需要距离分辨率(m)tgtrcs = 1;%需要目标雷达截面(m ^ 2)
使用脉冲集成,以减少所需的雷达接收机的信噪比。使用10个脉冲和计算所需的信噪比检测目标。
numpulses = 10;snrthreshold = albersheim (pd、pfa numpulses);%单位:dBdisp (snrthreshold);
4.9904
定义雷达中心频率和天线增益假设一个高度定向天线阵列。
fc = 10 e9;%发射机频率:10 GHzantgain = 38;%天线增益:38 dBc = physconst (“光速”);λ= c / fc;
计算所需的脉冲峰值功率(瓦特)的雷达发射机使用雷达方程。
pulsebw = c /(2 *管理员);脉冲宽度= 1 / pulsebw;Ptx = radareqpow(λ,maxrange snrthreshold,脉冲宽度,…RCS的tgtrcs,“获得”,antgain);disp (Ptx)
3.1521 e + 05
定义目标位置
定义一个网格包含2500个地点来表示位置的地理范围的移动目标在该地区的利益。感兴趣的区域跨度0.5度的纬度和经度和包括山脉向西以及一些周边地区雷达站点。目的是检测目标的山区。
%定义感兴趣的地区latlims = 40 [39.5];lonlims = (-105.6 - -105.1);%定义感兴趣的目标位置区域的网格latlims tgtlatv = linspace (latlims (1), (2), 50);lonlims tgtlonv = linspace (lonlims (1), (2), 50);[tgtlons, tgtlats] = meshgrid (tgtlonv tgtlatv);tgtlons = tgtlons (:);tgtlats = tgtlats (:);
计算的最小、最大和平均地面高程为目标的位置。
%创建临时的网站查询对应于目标位置和地形Z =海拔(txsite (“人肉搜索”tgtlats,“经”tgtlons));[Zmin, Zmax] =边界(Z);Zmean =意味着(Z);disp (“地面高程(米):Min马克斯的意思是“+换行符+…”“+ (Zmin) +”“+ (Zmax) +”“+圆(Zmean))
地面高程(米):Min马克斯意味着1257 3953 2373
目标高度可以定义参照平均海平面或地面。使用地面作为参考和定义一个目标高度500米。
%的目标高出地面高度(米)tgtalt = 500;
显示感兴趣的区域作为一个坚实的地图上的绿色区域。
查看器。Name =“雷达覆盖地区的利益”;regionData = propagationData (tgtlats tgtlons,“区域”的(大小(tgtlats)));轮廓(regionData“ShowLegend”假的,“颜色”,“绿色”,“水平”,0)
计算目标位置和地形的信噪比
雷达方程包括自由空间路径损耗和有一个参数的额外损失。使用地形传播模型来预测在地形附加路径损耗。使用可以从亨廷顿™英格尔斯行业如果是可用的,否则使用Longley-Rice (ITM)模型。可以™支持10金宝app00 GHz频率,而Longley-Rice有效20 GHz。计算总额外损失包括传播从雷达到目标,然后从目标到接收器。
%创建地形传播模型,使用可以或Longley-Ricetiremloc = tiremSetup;如果~ = propagationModel (isempty (tiremloc)点“可以”);其他的点= propagationModel (“longley-rice”);结束%计算额外的路径损耗由于地形和返回雷达和目标之间的距离(L, ds) = helperPathlossOverTerrain(点,rdrtxs、rdrrxs tgtlats, tgtlons, tgtalt);
使用雷达方程来计算每个雷达接收机的信噪比的信号反射在每个目标。
%计算为所有雷达和目标信噪比numtgts =元素个数(tgtlats);numrdrs =元素个数(rdrtxs);rawsnr = 0 (numtgts numrdrs);为tgtind = 1: numtgts为rdrind = 1: numrdrs rawsnr (tgtind rdrind) = radareqsnr(λ,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
检测到目标如果雷达接收机信噪比超过上面的信噪比阈值计算。考虑所有的组合雷达站点和选择三个网站产生最多的检测。计算信噪比的数据最好的信噪比任何选定雷达接收机的网站。
bestsitenums = helperOptimizeRadarSites (rawsnr snrthreshold);信噪比= max (rawsnr (:, bestsitenums), [], 2);
显示雷达覆盖显示领域所需的信噪比满足阈值来检测目标。三个雷达站点选择最佳覆盖使用红色标记所示。
连续覆盖地图显示在北部边缘,东、南两侧对应于感兴趣的区域的局限性。覆盖映射假设雷达可以旋转,产生相同的天线增益四面八方,雷达可以同时发送和接收,这样没有最小覆盖范围。
覆盖地图上有锯齿状的部分覆盖的西部边缘地区受地形的影响。西部边缘的平滑部分出现的覆盖率是雷达系统的设计范围的限制,也就是35000米。
%显示选定雷达站点使用红色标记查看器。Name =“雷达覆盖”;clearMap(观众)显示(rdrtxs (bestsitenums))%绘制雷达覆盖rdrData = propagationData (tgtlats tgtlons,“信噪比”信噪比);legendTitle =“信噪比”+换行符+“(dB)”;轮廓(rdrData…“水平”snrthreshold,…“颜色”,“绿色”,…“LegendTitle”legendTitle)
不同数量的脉冲积分
前面的分析优化雷达发射机功率和站点位置的系统集成了10个脉冲。现在调查影响雷达覆盖不同模式的操作系统、集成多种多样的脉冲数。计算所需的信噪比阈值检测的目标不同数量的脉冲。
%计算信噪比阈值对应于不同数量的脉冲numpulses = 1:10;snrthresholds = 0(1,元素个数(numpulses));为k = 1:元素个数(numpulses) snrthresholds (k) = albersheim (pd、pfa numpulses (k));结束%情节信噪比阈值和脉冲集成情节(numpulses snrthresholds,“- *”)标题(“在雷达接收机信噪比要求检测”)包含(“集成”的脉冲数)ylabel (“信噪比”(dB)网格)在;
显示雷达覆盖地图信噪比阈值对应几个不同数量的脉冲积分。增加脉冲的数量将减少所需的信噪比,因此产生更大的覆盖区域。
%显示最好的网站查看器。Name =“雷达覆盖多个信噪比阈值”;显示(rdrtxs (bestsitenums))颜色=喷气机(4);:颜色(4)= (0 0 1);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,这样目标位置高出地面250米而不是高出地面500米。重新运行上面的分析与选择的三个最佳雷达站点和可视化的报道。新报道地图显示,减少目标的可见性也降低了覆盖范围。
%的目标高度地面(m)tgtalt = 250;(L, ds) = helperPathlossOverTerrain(点,rdrtxs、rdrrxs tgtlats, tgtlons, tgtalt);%计算为所有雷达和目标信噪比numrdrs =元素个数(rdrtxs);rawsnr = 0 (numtgts numrdrs);为tgtind = 1: numtgts为rdrind = 1: numrdrs rawsnr (tgtind rdrind) = radareqsnr(λ,ds (tgtind rdrind) Ptx,脉冲宽度,…“获得”antgain,RCS的tgtrcs,“损失”L (tgtind rdrind));结束结束% 3雷达站点的选择最佳组合bestsitenums = helperOptimizeRadarSites (rawsnr snrthreshold);信噪比= max (rawsnr (:, bestsitenums), [], 2);%显示最好的网站查看器。Name =“雷达覆盖”;clearMap(观众);表演(rdrtxs (bestsitenums))%绘制雷达覆盖rdrData = propagationData (tgtlats tgtlons,“信噪比”信噪比);轮廓(rdrData…“水平”snrthreshold,…“颜色”,“绿色”,…“LegendTitle”legendTitle)
显示雷达覆盖映射多个信噪比阈值。
%显示最好的网站查看器。Name =“雷达覆盖多个信噪比阈值”;显示(rdrtxs (bestsitenums))轮廓(rdrData,…“水平”snrthresholds ([1 2 5 10]),…“颜色”、颜色、…“LegendTitle”legendTitle)
结论
单站雷达系统被设计用来探测non-fluctuating目标为0.1平方米的雷达截面(RCS)距离达35000米。雷达站点5个候选人中选择站点优化的检测在一个感兴趣的区域。两个目标被认为是高度:500米高出地面,高出地面250米。覆盖率地图显示视距雷达之间的可见性和目标的重要性,以达到检测。第二个场景导致目标更接近地面,因此更容易阻塞与雷达视线可见性。这可以被旋转地图查看地形,在non-coverage地区通常位于阴影地区的山脉。
清理通过关闭网站查看器和删除导入的地形数据。
关闭(观众)removeCustomTerrain (“southboulder”)
