规划雷达网络覆盖范围
这个例子展示了如何使用地形传播模型来规划雷达网络。对于包含5个候选单站雷达站点的区域，导入DTED一级地形数据。雷达方程用于确定是否可以探测到目标位置，其中额外的路径损失通过使用Longley-Rice传播模型或地形集成粗糙地球模型™(TIREM™)来计算。选择最好的三个地点来探测飞行在离地面500米高度的目标。该场景被更新为一个目标飞行在距离地面250米的高度。两种情况下都显示了雷达覆盖地图。
地形数据导入
导入dd格式的地形数据周围的地区博尔德，科罗拉多州，美国。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级1格式，采样分辨率约为90米。单个DTED文件定义了一个区域，该区域在经度和纬度上都跨越1度。
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)
使用导入地形打开站点查看器。高分辨率卫星地图图像的可视化需要互联网连接。
观众= siteviewer (“地形”,“southboulder”);
显示候选雷达位置
这个地区西边是山脉，东边是平坦的地区。雷达将被放置在平地上，以探测山区上空的目标。定义五个候选位置放置雷达，并显示在地图上。选择的候选位置对应于地图上住宅区以外的局部高点。
在每个位置创建配置的发射和接收站点来模拟单站雷达，其中雷达天线假定在地面高度10米以上。
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];创建与雷达相关的发射站点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站点rdrrxs = rxsite (“名称”、名称、…“AntennaHeight”10…“人肉搜索”rdrlats,…“经”, rdrlons);只显示雷达发射阵地显示(rdrtxs);
缩放和旋转地图以查看候选雷达站点周围的三维地形。选择一个站点来查看位置、天线高度和地面高度。
设计单基地雷达系统
设计一种基本的单基地脉冲雷达系统，在距离雷达35000米的范围内探测0.1平方米的雷达截面(RCS)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)小于1e-6。雷达假设是可旋转的，在各个方向支持相同的天线增益，其中天线增益对应于一个高度定向的天线万博1manbetx阵列。
pd = 0.9;检测概率%pfa = 1 e-6;误报概率%maxrange = 35000;最大无歧义范围(m)管理员= 5;所需距离分辨率(m) %tgtrcs = 1;所需目标雷达截面% (m^2)
使用脉冲集成降低所需的信噪比在雷达接收机。使用10个脉冲计算所需的信噪比来检测一个目标。
numpulses = 10;snrthreshold = albersheim(pd, pfa, numpulse);%单位:dBdisp (snrthreshold);
4.9904
定义雷达中心频率和天线增益，假设一个高度定向的天线阵列。
fc = 10 e9;%发射频率:10ghzantgain = 38;天线增益:38 dBc = physconst (“光速”);λ= c / fc;
利用雷达方程计算雷达发射机所需的脉冲峰值功率(瓦特)。
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
定义一个包含2500个位置的网格来表示感兴趣区域内移动目标的地理位置范围。研究区域的经纬度跨度均为0.5度，包括西边的山脉以及雷达观测点周围的一些区域。目标是探测到西部山区的目标。
%定义感兴趣的区域latlims = [39.5 40];lonlims = [-105.6 -105.1];定义感兴趣区域内目标位置的网格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 =海拔(txsite (“人肉搜索”tgtlats,“经”tgtlons));[Zmin, Zmax] = bounds(Z);Zmean =意味着(Z);disp (“地面标高(米):最小最大平均值”+换行符+…”“+ (Zmin) +”“+ (Zmax) +”“+圆(Zmean))
地面标高(米):最小最大平均值1257 3953 2373
目标高度可以参照平均海平面或地面高度来确定。以地面高度为基准，设定目标高度为500米。
目标离地高度(m) %tgtalt = 500;
在地图上显示感兴趣的区域为实心的绿色区域。
查看器。Name =“雷达关注范围”;regionData = propagationData (tgtlats tgtlons,“区域”的(大小(tgtlats)));轮廓(regionData“ShowLegend”假的,“颜色”,“绿色”,“水平”, 0)
根据地形计算目标位置的信噪比
雷达方程包括自由空间路径损耗和附加损耗的参数。使用地形传播模型来预测地形上的额外路径损失。如果有的话，使用Alion科学公司的地形集成粗糙地球模型™(TIREM™)，或者使用Longley-Rice(又名ITM)模型。TIREM™支万博1manbetx持高达1000 GHz的频率，而Longley-Rice支持高达20 GHz的频率。计算总的额外损失，包括从雷达到目标的传播，然后从目标返回到接收机。
使用TIREM或Longley-Rice创建一个地形传播模型tiremloc = tiremSetup;如果~isempty(tiremloc) pm =传播模型(“可以”);其他的点= propagationModel (“longley-rice”);结束%计算由于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);
利用雷达方程计算各雷达接收机对各目标反射信号的信噪比。
%计算所有雷达和目标的信噪比numtgts =元素个数(tgtlats);numrdrs =元素个数(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，则检测目标。考虑雷达场址的所有组合，选择探测次数最多的三个场址。计算信噪比数据作为在任何选择的雷达场址的接收机可用的最佳信噪比。
bestsitenums = helperOptimizeRadarSites(rawsnr, snrthreshold);信噪比= 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。用红色标记显示为最佳覆盖所选择的三个雷达点。
覆盖图显示了与感兴趣区域的边界相对应的北侧、东侧和南侧的直线边缘。覆盖图假设雷达可以在各个方向旋转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。
覆盖图的西部边缘有锯齿状的部分，那里的覆盖区域受到地形效果的限制。在雷达系统设计覆盖范围为35000米的范围内，出现了西部边缘的平滑部分。
用红色标记显示选定的雷达位置查看器。Name =“雷达覆盖”;clearMap(观众)显示(rdrtxs (bestsitenums))雷达标绘覆盖率%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)
改变脉冲数来积分
上述分析在10脉冲集成系统的基础上优化了雷达发射机功率和站点位置。现在研究不同的系统操作模式对雷达覆盖的影响，其中脉冲的数量是不同的。计算所需的信噪比阈值，以检测目标的变化数量的脉冲。
%计算不同脉冲数对应的信噪比阈值numpulses = 1:10;snrthresholds = 0(1,元素个数(numpulses));为n = 1:numel(numpulse) snrthreshold (k) = albersheim(pd, pfa, numpulse (k));结束%绘制信噪比阈值vs脉冲数进行积分情节(numpulses snrthresholds,“- *”)标题(“侦测所需的雷达接收机信噪比”)包含(“需要集成的脉冲数”) ylabel (“信噪比”(dB)网格)在;
显示雷达覆盖图，对几个不同数目脉冲对应的信噪比阈值进行积分。增加脉冲数来进行积分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 =《多信噪比阈值的雷达覆盖》;显示(rdrtxs(bestsitenums))color (4，:) = [0 1 0];轮廓(rdrData…“水平”，snrthreshold ([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500米。重新进行上述相同的分析，以选择三个最佳的雷达站并可视化覆盖范围。新的覆盖图表明，降低目标的可见性也会降低覆盖范围。
目标离地高度(m) %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 =元素个数(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);信噪比= 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))雷达标绘覆盖率%rdrData = propagationData (tgtlats tgtlons,“信噪比”信噪比);轮廓(rdrData…“水平”snrthreshold,…“颜色”,“绿色”,…“LegendTitle”legendTitle)
显示多信噪比阈值的雷达覆盖图。
%显示最佳网站查看器。Name =《多信噪比阈值的雷达覆盖》;显示(rdrtxs (bestsitenums))轮廓(rdrData,…“水平”，snrthreshold ([1 2 5 10])，…“颜色”、颜色、…“LegendTitle”legendTitle)
结论
单基地雷达系统被设计用于在35000米的距离上探测0.1平方米的雷达截面(RCS)的非波动目标。雷达场址从五个候选场址中选择，以优化感兴趣区域的探测次数。考虑了两个目标高度:高于地面500米和高于地面250米。覆盖图显示了雷达和目标之间的视线能见度的重要性，以实现探测。第二种情况下，目标距离地面较近，因此更有可能被雷达阻断视线。这可以通过旋转地图查看地形来看到，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进行清理。
关闭(观众)removeCustomTerrain (“southboulder”)
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