Định vị và dẫn đường điện tử ppt

B mônộ B mônộ K thu t Thông tinỹ ậ K thu t Thông tinỹ ậ Hà n i, 09 - 2009ộ Email: dotrongtuan@gmail.com Giảng viên: TS. Giảng viên: TS. Đỗ Trọng Tuấn Đỗ Trọng Tuấn Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện tử - Viễn thông Khoa Điện tử - Viễn thông Định vị và dẫn đường điện tử Định vị và dẫn đường điện tử ( Electronics Positioning and Navigation ) ( Electronics Positioning and Navigation ) Nguyên lý và Nguyên lý và hệ thống Radar hệ thống Radar Radar Principles &Systems Radar Principles &Systems ξ ξ 4. Sai số phép đo tham số 4. Sai số phép đo tham số mục tiêu Radar mục tiêu Radar Nhiễu nhiệt - Noise Nhiễu nhiệt - Noise FBKTN 0 = • Đơn vị: W hoặc dB • K: hằng số Boltzman; k = 1,38*10 -23 (J/ 0 K) • T 0 : nhiệt độ của hệ thống; T 0 = 290 ( 0 K) • F: hệ số nhiễu nhiệt ( NF: Noise Figure); F = vài dB • B: băng thông của hệ thống Radar [Hz] • Tính theo dB )()()lg(10)( 0 dBBdBFKTdBN ++= )()(204)( dBBdBFdBN ++−= Sai số phép đo tham số mục tiêu Sai số phép đo tham số mục tiêu • Tổng quát: SNR M M × = 2 δ • M: đại lượng cần đo → cự ly R, tần số Doppler f D , vận tốc xuyên tâm v xt • Đơn vị: theo đại lượng đo [m], [Hz], [m/s] Sai số phép đo độ cự ly Sai số phép đo độ cự ly • Tổng quát: SNR M M × = 2 δ 2 τ c R = B 1 = τ SNRB c SNR R R ××× = × = 222 δ B c R 2 = • M → cự ly R Ví dụ Ví dụ Một trạm Radar bức xạ sóng điện từ với độ rộng xung là 1,5 µs và tỷ số SNR yêu cầu là 13 dB. Hãy cho biết: a. Băng thông của trạm radar. b. Sai số phép đo cự ly của trạm Radar ? c. Sai số phép đo cự ly là bao nhiêu khi tăng độ rộng xung lên hai lần. Cho nhận xét. Ví dụ Ví dụ )(67,666 105,1 11 6 KHzB = × == − τ SNRB c SNR R R ××× = × = 222 δ • Băng thông của hệ thống radar xung )(575,35 2021067,6662 103 3 8 m R ≈ ××× × = δ 20101010 3,1 10 13 10 )( ≈=== dBSNR SNR Sai số phép đo độ tần số Doppler Sai số phép đo độ tần số Doppler • Tổng quát: SNR M M × = 2 δ t f ff t D DD 111 =→≈ ∆ ≈ Thời gian nhận biết tần dịch tần Doppler là t (sec): SNRtSNR f D f D × = × = 2 1 2 δ Understanding radar systems [ ] s Δf t D 1 ≈ The length of time taken to make an observation with a radar set is called the integration time, because all the data on a target are integrated or added up until the measurements are sufficiently accurate. Very roughly, the integration time needed to resolve two doppler frequencies seperated by Δf d is given by Thời gian nhận biết tần dịch tần Doppler t (sec): (source: Understanding radar systems) [...]... Radiated Power đơn vị dB ERP = EIRP × Gt = Pt Gt [W ] Pt Gt ERP 2 PD = = [W / m ] 2 2 4πD 4πD Hệ số khuếch đại của anten định hướng - Anten định hướng → Hệ số khuếch đại anten G 4πAe G= 2 λ với: Ae: diện tích hiệu dụng của anten Ae =η × A η: hiệu suất của anten A: diện tích góc mở vật lý của anten Ví dụ: Một máy phát bức xạ sóng điện từ vô hướng tại tần số 1 GHz với công suất 100 KW Hãy xác định: a Mật độ... sẽ được xác định như sau: Pt PD = [W / m 2 ] 4πD 2 Pt [W ] D (m) S = Diện tích mặt cầu bán kính D (m) PD [W / m 2 ] S = 4πD 2 (m 2 ) - Anten vô hướng → Công suất bức xạ hiệu dụng đẳng hướng EIRP - Anten định hướng → Công suất bức xạ hiệu dụng ERP 2 Mật độ công suất -Anten vô hướng → Công suất bức xạ hiệu dụng đẳng hướng Kí hiệu: EIRP - Effective Isotropic Radiated Power đơn vị dBi -Anten định hướng... diện tích phản xạ hiệu dụng radar của cùng một mục tiêu sẽ tăng hoặc giảm - RCS của mục tiêu hình cầu không phụ thuộc vào tần số Radar Cross Section Experimental RCS Diện tích hiệu dụng Radar của máy bay ném bom B26 RCS thay đổi theo hướng chiếu xạ trên mặt phẳng ngang góc phương vị tần số chiếu xạ: 3 GHz 25 dB Diện tích phản xạ hiệu dụng radar của một số đối tượng điển hình Stealth Fighter F117 Radar... m/s được giám sát bởi 2 hệ thống radar - Một trạm làm việc ở băng tần VHF tại tần số 138 MHz - Một trạm làm việc ở băng tần S tại tần số 3 GHz a Hãy xác định khoảng thời gian cần thiết để hai hệ thống trên có thể phân biệt tín hiệu phản xạ từ con tàu và từ đất liền b Giả thiết tỷ số SNR là 20 dB Hãy cho biết sai số phép đo vận tốc Ví dụ c 3 ×108 λ1 = = ≈ 2,17 (m) 6 f1 138 ×10 2ν xt 2 × 5 fD = = = 4,6... trụ, bán kính = a , chiều cao = h RCS = δ = πa 2 4πa 4 RCS = δ = 2 λ 4πa 2b 2 RCS = δ = λ2 2πah 2 RCS = δ = λ Ví dụ Xác định diện tích phản xạ hiệu dụng của tấm phẳng chữ nhật có độ dài cạnh là a = 0,093 m ; b = 1m khi được chiếu xạ bởi tín hiệu từ trạm Radar có tần số làm việc là 1 GHz và 10 GHz ? 4πa 2b 2 f2 RCS = δ = = 4πa 2b 2 × 2 λ2 c f = 1 GHz 4 × 3,14 × 0,0932 × 12 × 109×2 2 RCS = δ = =1,207 (m... t= = = 0,217 (sec) ∆f D 4,6 δν xt λ 2,17 = = = 0,705 (m / s ) t 2 × SNR 0,217 × 2 ×100 ξ 5 Phương trình Radar 1 Diện tích phản xạ hiệu dụng radar - ký hiệu: RCS hoặc δ - RCS : Radar Cross Section - Đơn vị: + Tuyệt đối: δ(m2) hoặc δ(sqm) sqm: square meter + Tương đối: δ(dbsqm) = 10 lg[δ(sqm)] Diện tích phản xạ hiệu dụng RCS Radar Cross Section RCS = δ = S p × k f × k d (m 2 ) Sp: diện tích bề mặt vật... Một máy phát bức xạ sóng điện từ vô hướng tại tần số 1 GHz với công suất 100 KW Hãy xác định: a Mật độ công suất tại khoảng cách 100 feet b Công suất thu tại anten thu có hệ số khuếch đại 10 dB đặt tại vị trí đó Ví dụ Pt EIRP 100 ×103 PD = = = = 8,615 [W / m 2 ] 4πD 2 4πD 2 4 × 3,14 × (100 × 0,304) 2 4πAe Gr = 2 λ Gr λ Ae = 4π 2 Gr =10 Gr ( dB ) 10 10 10 = 10 = 10 10 × 0,32 Ae = = 0,0716 (m 2 ) 4 × 3,14... (dB) + 30 = 10 lg[ Pr (W )] + 30 ≈ 28 (dBm) 3 Phương trình radar chủ động sơ cấp Mô hình vật lý Mục tiêu M RCS = δ (m2) Máy phát Pt Nguồn bức xạ sơ cấp R (km) Máy thu Pr Nguồn bức xạ thứ cấp Mô hình mạch điện tương đương Pt -α (dB) Gδ Gt -α (dB) Pr Gr 3 Phương trình radar chủ động sơ cấp - RS → M: tại khoảng cách R Công suất thu tại M Pt Gtδ P r = PD × Ae = PD × δ = [W ] 2 4πR ' ' Pt = Pr ' . Hà Nội Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện tử - Viễn thông Khoa Điện tử - Viễn thông Định vị và dẫn đường điện tử Định vị và dẫn đường điện tử ( Electronics Positioning and Navigation ) (. Electronics Positioning and Navigation ) ( Electronics Positioning and Navigation ) Nguyên lý và Nguyên lý và hệ thống Radar hệ thống Radar Radar Principles &Systems Radar Principles &Systems . Noise FBKTN 0 = • Đơn vị: W hoặc dB • K: hằng số Boltzman; k = 1,38*10 -23 (J/ 0 K) • T 0 : nhiệt độ của hệ thống; T 0 = 290 ( 0 K) • F: hệ số nhiễu nhiệt ( NF: Noise Figure); F = vài dB • B: băng