【雷达技术专题】雷达探测范围和干扰计算技术-包含17份雷达系统国际会议(英国爱丁堡)的精选论文和代码

文摘   2024-11-17 08:05   贵州  

雷达距离方程

雷达距离方程表示发射功率的物理依赖性, 这是波的传播,直到接收回波信号。返回接收天线的功率 Pe 由雷达方程给出,具体取决于发射功率 PS, 倾斜范围 R,以及 目标(称为雷达横截面 σ)。在雷达接收器的已知灵敏度下,雷达方程确定给定雷达理论上实现的最大距离。此外,人们可以使用雷达距离方程来评估雷达组的性能 (或更简短:雷达方程)。

点目标雷达距离方程估计接收器输入端的功率 指定范围内给定雷达散射截面的目标。在这个方程中,信号 model 假定为确定性的。输入端的功率方程 receiver 为:

有时,雷达方程式被编写为包含方向图传播 系数 F,它考虑了 可能发生相长或相消干扰的非自由空间环境。虽然这里介绍的雷达方程不包括这个项,但它很容易 通过将 L 替换为 L/F 包含在一般损耗因子 L 中。省略此术语等效于 设置 F = 1。

使用默认参数绘制垂直覆盖模式


设置频率为 100 MHz,天线高度为 10 m,自由空间范围为 200 km。天线方向图、表面粗糙度、天线倾斜角和场极化采用 、 、 和 属性中指定的默认值。AntennaPatternSurfaceRoughnessTiltAnglePolarization

获取垂直覆盖模式值和角度的数组。

果各向同性辐射器发射高频能量,则能量向各个方向均匀传播。因此,具有相同功率密度的区域会在辐射器周围形成球体 (A= 4 π R²)。相同数量的能量在递增的球面上分布 在递增的球形半径处。这意味着:球体表面的功率密度 与球体半径的平方成反比。

所以我们得到计算非定向功率密度 Su 的方程:

在现实中,雷达天线并不是“部分辐射”各向同性辐射器。雷达天线必须具有较小的波束宽度和高达 30 或 40 dB 的天线增益。(例如,碟形抛物面天线或相控阵天线)。

目标检测不仅取决于目标位置的功率密度, 而且还取决于雷达方向反射了多少功率。为了确定有用的反射功率,有必要知道雷达散射截面σ。这个数量取决于几个因素。但可以说,较大的区域比较小的区域反射出更多的功率。这意味着:

在相同的飞行情况下,空中客车公司提供的雷达散射截面比运动飞机大。除此之外,反射区域取决于设计、表面成分和所使用的材料。

如果总结了前面提到的内容,则反射功率 Pr(在目的地,即雷达接收器)由功率密度 Su 产生, 天线增益 G 和非常可变的反射区域 σ:

接收到的功率 Pe 然后计算:

透射波和反射波是分开看到的。下一步是考虑发射功率和反射功率:由于 R2 (aim - antenna) 等于距离 R1 (antenna - aim),因此

无源双基地雷达 (PBR) 是过去几十年来发展迅速的雷达技术。PBR 的低成本特性、无声运行和计算机计算能力的不断增长,促使世界各地的研究人员在该领域进行研究 [1-25]。因此,许多无源雷达演示器利用了不同的发射机,例如:FM 收音机 [5, 9, 11, 13, 18]、模拟电视 [19]、DAB 收音机 [11, 19, 20]、DVB-T 电视 [10, 11, 19,[21]、GSM 移动通信 [22, 23] 和 Wi-Fi 通信 [24, 25] 等是在过去十年中设计和开发的。

PBR 使用的机会照明器的选择在很大程度上取决于无源雷达的操作要求(最大探测范围、距离分辨率、定位精度、仰角精度等)。最大探测距离是空中监视雷达的主要参数之一。由于 FM 发射器的高发射功率和长波长,基于 FM 的 PBR 似乎是当今具有远程检测能力的系统的最佳选择。到目前为止,世界范围内已经开发了几种基于FM的雷达系统(例如法国的HA-100 [9]、德国的无源双基地雷达(PaRaDe)[10, 11]、美国的Silent Sentry系统[26]和捷克的Silent Guard [27]),并在许多测量活动中进行了测试[9-11, 18-21].这些试验的报告表明,目标探测能力可达300公里的双基地范围[9-11,18,28]。 尽管已经多次分析了外辐射源雷达的功率预算,包括传播效应[3,12,18,27-29],但雷达实际能探测到目标多远的调查和验证尚未得到深入研究。 雷达距离方程的理论计算表明,通过使用强 FM 发射器(例如 100 kW),探测范围可以达到双基地距离的 700 公里。

该文分析了外辐射源雷达的功率预算和接收机所需的动态范围,以获得长距离探测能力 [16]。接收器模拟前端所需的动态范围在文献中没有得到充分强调。但是,此参数是远程 PBR 的一个关键功能。本文提出的分析显示了从 PBR 到最强大发射器的距离对所需动态范围的依赖性,并且是在作战场景中部署此类雷达的指南。该文还介绍了通常用于杂波的自适应杂波消除方法和直达路径信号衰减的影响,并结合 PBR 覆盖的示例,考虑了这一现象。本文中提出的关键新颖性之一是验证了真实系统中理论预测的最大检测范围 - 作者开发的基于 FM 的无源雷达演示器 PaRaDe。显示超过 600 km 双基地范围的探测到。

对于双基地雷达,单基地探测范围的等效值可以定义。如果基线(即发射器-接收器距离)减小到零,该参数将对应于单基地雷达的探测范围。预期的自由空间单站检测范围等效值Rm与照明功率的对比如图 1 所示。1. 以下值(基于 FM 的 PBR 系统的典型值)假定为:GT= 2.15 分贝,GR= 10 dBi,λ = 3 m 和 D0= 11.4 dB(对应于每个单次积分间隔 10 的误报概率−6;我们假设噪声幅度和非波动目标的瑞利分布;[30] 中提出的分析表明,远距离目标的波动时间约为数百秒),t= 1 s,L = 8 dB。等效接收器噪声温度对应于 3 dB 和 15 dB 的附加外部噪声的接收器噪声系数。自由空间条件对于高空飞行和远距离目标来说是很好的简化。对于飞行高度10 000 m、发射机高度150 m和接收机高度15 m,地球表面引起的照明衍射损耗在超过400 km的距离内可见,而接收损耗在300 km的距离开始可见,根据Bullington传播模型,在350 km的距离内达到5 dB [31].在研究低空飞行的目标情况时,目标能见度受到地球曲率的强烈限制,应使用复杂的传播模型来计算传播损耗。多径效应在分析中也被忽略了。有关外辐射源雷达中多径效应的更多详细信息,请参见 [32]。


本期专题涉及的论文和代码如下:

RSN 社论 2024

客座社论:RADAR 2022 - 雷达系统国际会议(英国爱丁堡)的精选论文

多基地雷达分布几何对参数估计精度的影响


开发用于城市监控的联网光子凝视雷达试验台

一种利用倒易滤波器的基于正交频分复用的外辐射源雷达快速抗扰方案

单台低频阵列射电望远镜外源雷达空间目标探测实验验证

基于宽带近地轨道通信卫星的外辐射源雷达系统的能力与挑战

基于全球导航卫星信号的海上移动目标检测与定位技术

比较用于监控人员和无人机的无参考 WiFi 雷达传感方法

两种小型固定翼无人机典型飞行雷达截面的统计分析

一种改进无人机监视雷达多目标跟踪和分类的贝叶斯航迹管理方案

海狮在 K 波段和 W 波段的雷达特征

高超声速滑翔飞行器雷达截面统计分析

通过雷达探测海面上缓慢移动的目标

具有偏振和稀疏孔径采样的室内多基地 3D SAR

一种基于互相关的旋转多时相合成孔径雷达图像联合配准方法

通过带有源数估计的协阵列域 RELAX 算法进行到达方向估计

信息论波形设计及其在发射自适应雷达中的应用

代码如下:

相控阵雷达技术专题技术报告包括相控阵雷达行业报告、相控阵雷达专业书籍、相控阵雷达仿真代码、相控阵雷达设计、相控阵雷达论文、相控阵雷达PPT、相控阵雷达技术理论等书籍+代码等资料300余份文件,来源于国内外多行业的成果,从多维度、多方面、代码+文档的资料。


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系统技术交流
利用目标信息和环境信息,在预定条件下引爆或引燃弹药战斗部装药的控制装置(系统)。根据不同炮弹弹种和对付目标的需要选择不同的引信。爆竹的火药捻子即是最早的引信。
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