Документация Engee

EngeePhased.BackscatterRadarTarget

Радиолокационная цель обратного рассеивания.

Библиотека

EngeePhased
Блок

Backscatter Radar Target

Описание

Системный объект EngeePhased.BackscatterRadarTarget моделирует диаграмму обратного рассеивания объекта от цели.

Обратное рассеиваниие – это особый случай рассеивания радиолокационной цели, когда углы падения и отражения одинаковы. Этот тип рассеивания применим к моностатическим конфигурациям радаров. Диаграмма обратного рассеивания радара определяет отклик цели на падающий сигнал в виде отраженного сигнала.

Этот системный объект позволяет задать модель обратного рассеивания, зависящую от угла, которая охватывает диапазон углов падения.

Системный объект EngeePhased.BackscatterRadarTarget создает сигнал обратного рассеивания для поляризованных и неполяризованных сигналов. Хотя ЭМР сигналов всегда поляризованы, часто можно игнорировать поляризацию в моделировании и обрабатывать сигналы как скалярные. Чтобы игнорировать поляризацию, укажите для свойства EnablePolarization значение false. Чтобы использовать поляризацию, укажите для свойства EnablePolarization значение true.

Для неполяризованных сигналов вы задаете обратное рассеивание в виде массива значений эффективной площади рассеивания в отдельных точках по азимуту и высоте. Системный объект интерполирует значения углов падения между точками массива.

Для поляризованных сигналов задается матрица рассеивания радара с помощью трех массивов, определенных в дискретных точках азимута и высоты. Эти три массива соответствуют компонентам поляризации HH, HV и VV. Компонент VH вычисляется с использованием свойства сопряженной симметрии компонента HV.

Для неполяризованного и поляризованного сигнала можно использовать одну из четырех моделей Сверлинга для создания случайных флуктуаций в матрице рассеивания ЭПР. Выберите модель с помощью свойства Model. Затем используйте свойства SeedSource и Seed для управления флуктуациями.

Свойство EnablePolarization

Используйте эти свойства

false

RCSPattern

true

ShhPattern, SvvPattern и ShvPattern

Чтобы выполнить обратное рассеивание радара, выполните следующие действия:

  1. Создайте объект EngeePhased.BackscatterRadarTarget и установите его свойства.

  2. Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.

Синтаксис

Создание

Вызов конструктора системного объекта возможен следующими способами:

  • object = EngeePhased.BackscatterRadarTarget создает цель радара обратного рассеивания со значениями свойств по умолчанию. Пример:

    target = EngeePhased.BackscatterRadarTarget

  • object = EngeePhased.BackscatterRadarTarget(Name=Value) создает цель с заданной ДОР с каждым указанным свойством Name (имя), установленным на указанное Value (значение). Вы можете указать дополнительные аргументы в виде пары имя-значение в любом порядке (Name1=Value1,…​,NameN=ValueN). Пример:

    target = EngeePhased.BackscatterRadarTarget(EnablePolarization=true, Model=Swerling2)

Использование

  • refl_sig = Имя функции(sig,ang) возвращает отраженный сигнал (выходной аргумент refl_sig), от падающего неполяризованного сигнала (входной аргумент sig), приходящего к цели под углом, указанным в аргументе ang. Этот синтаксис применяется при установке для свойства EnablePolarization значения false и для свойства Model значения Nonfluctuating. В этом случае значения, указанные в свойстве RCSPattern, используются для вычисления ЭПР для падающего и отраженного направлений (аргумент ang).

  • refl_sig = Имя функции(sig,ang,update) использует входной аргумент update для управления обновлением значений ЭПР. Этот синтаксис применяется при установке для свойства EnablePolarization значения false, а для свойства Model – в одну из флуктуирующих моделей ЭПР: Swerling1, Swerling2, Swerling3 или Swerling41. Если значение свойства update равно true, генерируется новое значение ЭПР. Если значение свойства update равно false, используется предыдущее значение ЭПР.

  • refl_sig = Имя функции(sig,ang,laxes) возвращает отраженный сигнал (выходной аргумент refl_sig), от падающего поляризованного сигнала (входной аргумент sig). Матрица входного аргумента laxes задает локальную систему координат цели. Этот синтаксис применяется, если для параметра EnablePolarization установлено значение true, а для свойства Model значение Nonfluctuating. Значения, указанные в свойствах ShhPattern, SvvPattern и ShvPattern, используются для вычисления матриц рассеивания для падающего и отраженного направлений (аргумент ang).

  • refl_sig = Имя функции(sig,ang,laxes,update) использует входной аргумент update для управления обновлением значений матрицы рассеивания. Этот синтаксис применяется при установке для свойства EnablePolarization значения true и для свойства Model в одну из флуктуирующих моделей ЭПР: Swerling1, Swerling2, Swerling3 или Swerling4. Если значение update равно true, генерируется новое значение ЭПР. Если значение update равно false, используется предыдущее значение ЭПР.

Свойства

EnablePolarization — включение поляризованных сигналов
false (по умолчанию) | true

Details

Свойство, позволяющая обрабатывать поляризованные сигналы, задается в виде false или true.

Установите для этого свойства значение true, чтобы позволить цели имитировать отражение поляризованного излучения.

Установите для этого свойства значение false, чтобы игнорировать поляризацию.

Пример: true

Типы данных: logical

AzimuthAngles — азимутальные углы
[-180:180] (по умолчанию) | вектор вещественных строк 1 на P | вектор вещественных столбцов P на 1

Details

Азимутальные углы, заданные в виде вектора длиной P. P должно быть не больше двух.

Используются для определения угловых координат каждого столбца матриц, указанных в свойствах RCSPattern, ShhPattern, ShvPattern или SvvPattern.

Единицы измерения – градусы.

Пример: [-45:0,1:45]

Типы данных: Float64

ElevationAngles — углы возвышения
[-90:90] (по умолчанию) | вектор вещественных строк 1 на Q | вектор вещественных столбцов Q на 1

Details

Углы возвышения, заданные в виде вектора длиной Q. Q должно быть больше двух.

Используются для определения угловых координат каждой строки матриц, заданных свойствами RCSPattern, ShhPattern, ShvPattern или SvvPattern.

Единицы измерения – градусы.

Пример: [-30:0.1:30]

Типы данных: Float64

RCSPattern — эффективная площадь рассеивания
ones(181,361) (по умолчанию) |вещественная матрица Q на P | вещественный массив Q на P на M | вещественный вектор 1 на P | вещественная матрица M на P

Details

Эффективная площадь рассеивания, заданная в виде вещественной матрицы Q на P или вещественного массива Q на P на M.

Q – это длина вектора в свойстве ElevationAngles.

P – длина вектора в свойстве AzimuthAngles.

M – количество тел определяемых ЭПР.

Количество шаблонов соответствует количеству сигналов в аргументе sig, передаваемых в функцию. Однако можно использовать один паттерн для моделирования нескольких сигналов, отражающихся от одной цели.

Можно также задать шаблон как функцию только азимута для одного возвышения. В этом случае задайте модель в виде вектора 1 на P или матрицы M на P. Каждая строка – это отдельное тело с собственным ЭПР.

Единицы измерения – м^2.

Это свойство применяется, если для свойства EnablePolarization установлено значение false.

Пример: [1,.5;.5,1]

Типы данных: Float64

ShhPattern — матрица радиолокационного рассеивания HH-поляризационной составляющей
ones(181,361) (по умолчанию) |комплексная матрица Q на P | комплексный массив Q на P на M | комплексный вектор 1 на P | комплексная матрица M на P

Details

Матрица радиолокационного рассеивания с поляризационной компонентой HH, заданная в виде комплексной матрицы Q на P или комплексного массива Q на P на M.

Q – длина вектора в свойстве ElevationAngles.

P – длина вектора в свойстве AzimuthAngles.

M – количество шаблонов цели.

Количество шаблонов соответствует количеству сигналов в аргументе sig, передаваемых в функцию. Однако вы можете использовать один шаблон для моделирования нескольких сигналов, отражающихся от одной цели.

Можно также задать шаблон как функцию только азимута для одного возвышения. Затем задайте модель в виде вектора 1 на P или матрицы M на P. Каждая строка - это отдельное тело с собственным ЭПР.

Единицы измерения – м.

Это свойство применяется, если для свойства EnablePolarization установлено значение true.

Пример: [1,1;1i,1i]

Типы данных: Float64

Поддержка комплексных чисел: Да

SvvPattern — матрица радиолокационного рассеивания VV-поляризационной составляющей
ones(181,361) (по умолчанию) |комплексная матрица Q на P | комплексный массив Q на P на M | комплексный вектор 1 на P | комплексная матрица M на P

Details

Матрица рассеивания радара с поляризационной компонентой VV, заданная в виде комплексной матрицы Q на P или комплексного массива Q на P на M.

Q – длина вектора в свойстве ElevationAngles.

P – длина вектора в свойстве AzimuthAngles.

M – количество шаблонов цели.

Количество деталей соответствует количеству сигналов в аргументе sig, передаваемых в функцию. Однако вы можете использовать один шаблон для моделирования нескольких сигналов, отражающихся от одной цели.

Можно также задать шаблон как функцию только азимута для одного возвышения. В этом случае задайте модель в виде вектора 1 на P или матрицы M на P. Каждая строка – это отдельное тело с собственным ЭПР.

Единицы измерения – м.

Это свойство применяется, если для свойства EnablePolarization установлено значение true.

Пример: [1,1;1i,1i]

Типы данных: Float64

Поддержка комплексных чисел: Да

ShvPattern — матрица радиолокационного рассеивания HV-поляризационной составляющей
ones(181,361) (по умолчанию) |комплексная матрица Q на P | комплексный массив Q на P на M | комплексный вектор 1 на P | комплексная матрица M на P

Details

Матрица рассеивания радара с поляризационной компонентой VV, заданная в виде комплексной матрицы Q на P или комплексного массива Q на P на M.

Q – длина вектора в свойстве ElevationAngles.

P – длина вектора в свойстве AzimuthAngles.

M – количество шаблонов цели. Количество деталей соответствует количеству сигналов в аргументе aig, передаваемых в функцию. Однако вы можете использовать один шаблон для моделирования нескольких сигналов, отражающихся от одной цели.

Количество шаблонов соответствует количеству сигналов в аргументе aig, переданных в функцию. Однако вы можете использовать один шаблон для моделирования нескольких сигналов, отражающихся от одной цели.

Вы также можете задать шаблон как функцию только азимута для одного возвышения. В этом случае задайте модель в виде вектора 1 на P или матрицы M на P. Каждая строка – это отдельный шаблон.

Единицы измерения – м.

Это свойство применяется, если для свойства EnablePolarization установлено значение true.

Пример: [1,1;1i,1i]

Типы данных: Float64

Поддержка комплексных чисел: Да

Model — модель флюктуаций ЭПР
Nonfluctuating (по умолчанию) | Swerling1 | Swerling2 | Swerling3 | Swerling4

Details

Целевая модель колебаний, заданная в виде Nonfluctuating, Swerling1, Swerling2, Swerling3 или Swerling4.

Если вы задали этому свойству значение, отличное от Nonfluctuating, используйте входной аргумент update при вызове функции.

Пример: Swerling3

Типы данных: char

PropagationSpeed — скорость распространения сигнала
physconst(LightSpeed) (по умолчанию) | положительный скаляр

Details

Скорость распространения сигнала, заданная в виде положительного скаляра. По умолчанию используется значение скорости распространения, возвращаемое функцией physconst(LightSpeed).

Единицы измерения – м/с.

Пример: 3e8

Типы данных: Float64

OperatingFrequency — рабочая частота
300e6 (по умолчанию) | положительный скаляр

Details

Рабочая частота, заданная в виде положительного скаляра.

Единицы измерения – Гц.

Пример: 1e9

Типы данных: Float64

SeedSource — задание генератора случайных чисел для модели флуктуаций ЭПР
Auto (по умолчанию) | Property

Details

Источник генератора случайных чисел для модели флуктуаций ЭПР, задается как Auto или Property.

При установке для этого свойства значения Auto системный объект EngeePhased.BackscatterRadarTarget генерирует случайные числа с помощью генератора случайных чисел по умолчанию.

При установкее для этого свойства значения Property, вы указываете начальное значение генератора случайных чисел, используя свойство Seed. Это свойство применяется, когда вы устанавливаете для свойства Model значение Swerling1, Swerling2, Swerling3 или Swerling4.

Пример: Property

Типы данных: char

Seed — начальный генератор случайных чисел
0 (по умолчанию) | целое неотрицательное число меньше 2^32

Details

Начальный генератор случайных чисел, заданный в виде неотрицательного целого числа меньше 2^32.

Это свойство применяется, если для свойства SeedSource установлено значение Property.

Пример: 32301

Типы данных: Float64

Аргументы

Вход

sig — узкополосный сигнал
комплексная матрица N на M | комплексный массив 1 на M

Details

Узкополосный неполяризованный сигнал, заданный в виде комплексной матрицы N на M. Величина N – это количество образцов сигнала, а M – количество сигналов, отраженных от цели. Каждый столбец соответствует независимому сигналу, падающему под различным углом отражения.

Узкополосный поляризованный сигнал, заданный в виде массива структур 1 на M, содержащего поля с комплексными значениями. Каждый элемент struct содержит три N на 1 вектора-столбца компонент электромагнитного поля (sig.X,sig.Y,sig.Z), представляющих поляризованный сигнал, отраженный от цели.

Для поляризованных полей элемент struct содержит три N на 1 комплексных вектора-столбца, sig.X, sig.Y и sig.Z. Эти векторы представляют декартовы компоненты x, y и z поляризованного сигнала.

Размер первой размерности матричных полей в структуре может варьироваться для имитации изменяющейся длины сигнала, например, импульсной формы волны с переменной частотой повторения импульсов.

Пример: [1,1;j,1;0.5,0]

Типы данных: Float64

Поддержка комплексных чисел: Да

ang — направление входящего сигнала
вектор-столбец 2 на 1 с положительным вещественным значением | матрица-столбец 2 на M с положительным вещественным значением

Details

Направление падающего сигнала, заданное в виде вектора-столбца с положительным вещественным значением 2 на 1 или матрицы-столбца с положительным вещественным значением 2 на M.

Каждый столбец ang задает направление падающего сигнала в виде пары [AzimuthAngle;ElevationAngle].

Количество столбцов в ang должно соответствовать количеству независимых сигналов в аргументе sig.

Единицы измрения – градусы.

Пример: [30;45]

Типы данных: Float64

update — обновление ЭПР
false (по умолчанию) | true

Details

Разрешить обновление значений ЭПР для флуктуационных моделей, задается как false или true.

Если для свойства update установлено значение true, то при каждом вызове функции генерируется новое значение ЭПР.

Если для свойства update установлено значение false, ЭПР остается неизменным при каждом вызове функции.

Пример: true

Типы данных: logical

laxes — матрица локальных координат
eye(3,3) (по умолчанию) | ортонормальная матрица 3 на 3 вещественных значений | массив вещественных значений 3 на 3 на M

Details

Матрица локальной системы координат, заданная в виде ортонормальной вещественной матрицы 3 на 3 или массива вещественных значений 3 на 3 на M. Столбцы матрицы задают ортонормальные оси x, y и z локальной системы координат соответственно.

Каждая ось представляет собой вектор вида (x;y;z) относительно глобальной системы координат.

Если у аргумента sig только один сигнал, laxes – это матрица 3 на 3.

Если аргумент sig имеет несколько сигналов, можно использовать одну матрицу 3 на 3 для нескольких сигналов в sig. В этом случае все цели имеют одинаковые локальные системы координат. Когда вы задаете laxes как массив размером 3 на 3 на M, каждая страница (третий индекс) определяет матрицу локальных координат 3 на 3 для соответствующей цели.

Пример: [1,0,0;0,0.7071,-0.7071;0,0.7071,0.7071]

Типы данных: Float64

Выход

refl_sig — узкополосный отраженный сигнал
комплексная матрица N на M | комплексный структурный массив 1 на M

Details

Узкополосный неполяризованный сигнал, заданный в виде комплексной матрицы N на M. Каждый столбец содержит независимый сигнал, отраженный от цели.

Величина N – это количество образцов сигнала, а M – количество сигналов, отраженных от цели. Каждый столбец соответствует углу отражения.

Узкополосный поляризованный сигнал, заданный в виде массива struct размером 1 на M, содержащего комплексные значения. Каждый элемент struct содержит три N на 1 столбца векторов компонент электромагнитного поля (sig.X,sig.Y,sig.Z), представляющих поляризованный сигнал, отраженный от цели.

Для поляризованных полей элемент struct содержит три комплексных вектора-столбца N на 1, sig.X, sig.Y и sig.Z. Эти векторы представляют x, y и z декартовы компоненты поляризованного сигнала.

Выходной сигнал refl_sig содержит образцы сигнала, поступающие в место назначения сигнала в течение текущего входного временного интервала. Если время распространения от источника до места назначения превышает длительность текущего временного кадра, выход не содержит всех вкладов от входа текущего временного кадра. Оставшийся вывод появляется при следующем вызове функции.

Методы

Общие для всех системных объектов

step!

Запустить алгоритм работы объекта сигнала MFSK
release!

Разрешить изменение значения свойства системного объекта
reset!

Сброс внутренних состояний объекта сигнала MFSK

Дополнительно

Обратно рассеянное излучение

Для узкополосного неполяризованного сигнала отраженный сигнал, , равен:

где

  • – входящий сигнал.

  • – коэффициент усиления цели, безразмерная величина, определяемая следующим образом:

  • – эффективная площадь рассеивания цели.

  • – длина волны входящего сигнала.

Падающий на цель сигнал масштабируется квадратным корнем из коэффициента усиления.

Для узкополосных поляризованных волн единичный скалярный сигнал заменяется векторным сигналом с горизонтальной и вертикальной составляющими. Матрица рассеивания, , заменяет скалярное сечение, . С помощью матрицы рассеивания падающие горизонтально и вертикально поляризованные сигналы преобразуются в отраженные горизонтально и вертикально поляризованные сигналы.

Ссылки

  1. Mott, H. "Antennas for Radar and Communications." New York: John Wiley & Sons, 1992.

  2. Richards, M. A. "Fundamentals of Radar Signal Processing." New York: McGraw-Hill, 2005.

  3. Skolnik, M. "Introduction to Radar Systems", 3rd Ed. New York: McGraw-Hill, 2001.