Моделирование ЭПР элементарных объектов

В примере рассматривается моделирование отраженного сигнала от элементарных радиолокационных объектов (цилиндра и конуса). Особенность этих объектов в том, что
они имеют аналитическое выражение для расчет эффективной поверхности рассеяния (ЭПР).

# Подключение вспомагательного файла, в котором 
# реализованы аналитические выражения для расчета ЭПР
include("$(@__DIR__)/helperTargetRCS.jl")
plotlyjs();

1. Объект - цилиндр

Зададимся размерами цилиндра: высота - 10 м, радиус - 1 м. Несущая частота РЛС - 850 МГц.

c = physconst("LightSpeed") # скорость распространения сигнала, м/с
fc = 850e6 # несущая частота, Гц
R1 = 1; # Радиус нижней части цилиндра, м
R2 = 1 # Радиус верхней части цилиндра, м
H = 10; # высота, м

С помощью функции rcscylinder вычислим диаграмму обратного рассения цилиндра. Функция helperTargetRCSPatternPlot позволяет визуализировать 3д-модель ЭПР.

cylrcs,az,el = rcscylinder(R1,R2,H,c,fc);
helperTargetRCSPatternPlot(az,el,cylrcs)

Для имитации радиолокационного объекта (цилиндр) с ранее расчитанным ЭПР - cylrcs, воспользуемся встроенным системным объектом EngeePhased.BackscatterRadarTarget

tgt_rcs = EngeePhased.BackscatterRadarTarget(
    PropagationSpeed=c, # скорость распространения сигнала
    OperatingFrequency=fc, # несущая частота
    AzimuthAngles=az, # сетка по азимутальному углу
    ElevationAngles=el, # сетка по углу места
    RCSPattern=cylrcs # ЭПР объекта
);

Смоделируем сценарий вращательного движения цели на основе гармонического закона:

N = 1000 # количество импульсов
num_turn = 4 # количество колебаний объекта

# модель вращения тела
mod_az = (0 .+ LinRange(0,40,N))' .+ ((LinRange(20,90,N)) .* sin.(LinRange(0,num_turn*2π,N)))' # азимутальный угол, град          
mod_el = (0 .+ LinRange(0,45,N))' .+ ((LinRange(20,45,N)) .*sin.(LinRange(0,num_turn*2π,N)))' # угол места, град

# Отображение модели
plot([mod_az[:] mod_el[:]],lab=["азимутальный угол" "угол места"],legend_position = :topleft)
xlabel!("Отсчеты")
ylabel!("Угол, град")
title!("Модель вращения тела")

Далее, вычислим отраженный сигнал для N одиночных импульсов при различных углах визирования с помощью функции calc_resp_sig

in_sig = ones(N) # входной сигнал - последовательность одиночных импульсов 
out_sig_cyl = calc_resp_sig(tgt_rcs,in_sig,[mod_az;mod_el]); # расчет выходного сигнала

# Отображение результата
plotting_sig(out_sig_cyl,[mod_az[:] mod_el[:]];title = "Отраженный сигнал от цилиндра")

По графику видно, что при увеличении отклонении цели амплитуда отраженного сигнала уменьшается ввиду уменьшения ЭПР при приближении к граничным углам

2. Объект - конус

Следующим объетом исследования является конус. Для расчета ЭПР объекта воспользуемтся rcstruncone, формирующий усеченный конус. Для получения обычного конуса необходимо верхний радиус R1 занулить

R1 = 0; # Радиус верхней части конуса, м
R2 = 1 # Радиус нижней части конуса, м
H = 1; # высота конуса, м

cone_rcs,az,el = rcstruncone(R1,R2,H,c,fc);
helperTargetRCSPatternPlot(az,el,cone_rcs)

Переиспользуем системный объект tgt_rcs для моделирования ЭПР конуса.Воспользуемся методом release! для обновления поля RCSPattern - матрицы ЭПР.

release!(tgt_rcs)
tgt_rcs.RCSPattern = cone_rcs;

Далее, по аналогии с предыдущим пунктом вычислим и отобразим отраженный сигнал

in_sig = ones(N) # входной сигнал - последовательность одиночных импульсов 
out_sig_cone = calc_resp_sig(tgt_rcs,in_sig,[mod_az;mod_el]); # расчет выходного сигнала

# Отображение результата
plotting_sig(out_sig_cone,[mod_az[:] mod_el[:]];title = "Отраженный сигнал от конуса")

По сравнению с цилиндром, график отраженного сигнала от конуса имеет более плавный характер при изменении угла места.

Заключение

В примере были рассмотрено моделирование ЭПР для элементарных объектов - цилиндра и конуса. Путем изменения направления прихода зондирующего сигнала была произведена имитация вращательного движения цели. В результате был рассчитан отраженный сигнал.