Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 60 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
60
Dung lượng
1,31 MB
Nội dung
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện Tử Viễn Thông MÔ PHỎNG HIỆN THỊ MỤC TIÊU RADAR TRÊN MÀN HÌNH PC Giáo Viên Hướng Dẫn: Thầy Phạm Văn Tuân Sinh Viên Thực Hiện: Lưu Tiến Đạt-20070716 Trịnh Lê Tuân-2007 Hà Nội 12/2011 !" #$%%!"&'(') I.Khái Niệm,Nguyên Tắc Hoạt Động Và Phân Loại Radar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`L(YaM T)'(')5 AZ>0-VAZ>b-)J!74A"H*A?A$-.!"&'(')AD7,!"M <%$-.!"AcA6-%!3!"*4!"(L+IA-J%OVA@S0-876$-.!" 7B!#!"74A+IA-J%G7B!0B-/KM&U-85%Q'L-)%Q!56!"-)%!" O:!-)L!"+/-)]!"+-C!)'"d!7e!";LT!"A?A"f'+IA-J%0 )'(')MYL!"g'!Q"H*$-.!")'(')-I7,!"M&'(')-I7,!"7F AT!"#0A'!"?A-8@'-]!"(2!"-)L!"'!!!=P%.A>h!"M Mục tiêu của radar có thể là các mục tiêu bay như : máy bay, tên lửa, vệ tinh, đầu đạn hạt nhân,cũng có thể là các mục tiêu khác như xe tăng, tàu , thuyền, tàu ngầm…. II.Nguyên Tắc Nhận Tin Tức Về Mục Tiêu: -Có hai nguyên tắc chủ động và thụ động. Hệ thống radar chủ động gồm có radar sơ cấp và radar thứ cấp -Tin tức về mục tiêu là tin tức vị trí mục tiêu : ( D,,H hay β, Vxt ) hoặc ( D,, Vxt ) Dựa vào các tính chất sau của sóng điện từ để radar có thể nhận biết tin tức về mục tiêu: -Trong môi trường đồng nhất, đẳng hướng sóng điện từ truyền thẳng -Trong môi trường đồng nhất đẳng hướng, SDT truyền với một vận tốc tb là 3.10^8 m/s -Khi sóng điện từ truyền trong môi trường truyền sóng gặp phải môi trường thứ hai không đồng nhất với môi trường thứ nhất thì xảy ra tán xạ, phản xạ sdt. Hiện tượng này xảy ra trên biên giới của hai môi trường. Chỉ có một phần diện tích bề mặt xung quanh của mục tiêu gây ra hiện tượng phản xạ gọi là diện tích phản xạ hiệu dụng. Nhờ có năng lượng phản xạ mà radar phát hiện ra được mục tiêu -Khi chiếu xạ sóng điện từ vào mục tiêu đang chuyển động thì xảy ra hiệu ứng doppler. Hiệu ứng doppler là hiệu ứng dịch tần của f tín hiệu phản xạ so vời chiếu xạ, do vậy : Fpxa=Fchxa ± ΔF=Fchxa ± Fdoppler Trong đó ΔF gọi là tần số Doppler. Dấu + khi mục tiêu tiến tới gần nguồn chiếu xạ. Dấu – khi mục tiêu tiến ra xa nguồn chiếu xạ. Bốn bước của quá trình nhận biết tin tức về mục tiêu : B1.Bước phát hiện mục tiêu: -Ở bước này radar phải quay anten để quét cánh sóng sục sạo tìm kiếm mục tiêu trong vùng không gian cần quan sát . Đó là một góc khối không gian cần quan sát (Ω ه) rồi đi tới quyết định có hay không có mục tiêu trong Ω với một xác suất phát hiện đúng hay không đúng cho trước. Để đảm bảo bước này thì xác suất phát hiện đúng lớn hơn rất nhiều so với xác suất phát hiện sai. B2. Đo đạc thông số tọa độ và thông số chuyển động của mục tiêu: Mục tiêu M ( Dm, , Hm, Vxt ) : a.Đo Dm ( cự ly, khoảng cách, tầm xa ) . Có nhiều phương pháp đo D: -Đo Dm thông qua đo td là khoảng thời gian đo nhờ Radar bức xạ xung chủ động, sơ cấp -Đo Dm trong khoảng cách ngắn với độ chính xác cao và chỉ có một mục tiêu bằng cách đo độ di tần Δf nhờ Radar chủ động sơ cấp bức xạ liên tục, đo độ di pha Δ , b.Đo tọa độ góc để định hướng: -Đo góc , người ta đo góc quay của Radar trong mặt phẳng ngang so với phương chính bắc; cho tới khi trục của cánh sóng chiếu xạ vào mục tiêu -Đo và β không dùng Radar : Người ta sử dụng phương pháp đo pha, phương pháp biên độ hoặc phương pháp biên độ pha. Phương pháp đo pha có thể đồng thời đo được cả và β cùng một lúc khi bố trí hệ thống đo có 2 đường đáy. c. Đo H: -Từ Radar sơ cấp đo D và β ta tính được H= D. sinβ, ngoài ra H còn được đo bằng áp kế đo cao là áp lực kk trên 1 cm2 được gắn trên máy bay. Từ việc xác định áp suất không khí để suy ra độ cao -H còn được xác định bằng máy thu GPS d. Đo vận tốc Vxt: Ta có : Fpxa=Fchxa ± ΔF=Fchxa ± Fdoppler Mà Fdoppler=( 2*Fchxa .Vxt )/C do đó đo được Fdoppler sẽ tính được Vxt: Vxt= (λcxa* Fdoppler)/2 III.Tính Năng Kĩ Thuật-Chiến Thuật Của Radar : 1.Tính năng kĩ thuật: - Nguyên tắc xây dựng đài Radar: phương pháp nhận tín hiệu Radar, dạng dao động bức xạ, phương pháp gia công tín hiệu trong máy thu. - Tần số sóng mang của dao động bức xạ hay bước sóng λ. - Quy luật điều chế dao động bức xạ. - Công suất bức xạ trung bình Ptb và công suất đỉnh Pd. - Dạng và độ rộng của giản đồ anten. Độ nhạy của máy thu theo công suất Ptmin hay năng lượng 2.Tính năng chiến thuật: - Vùng quan sát: Radar có nhiệm vụ quan sát mục tiêu trong phạm vi này. Vùng quan sát giới hạn bởi cự ly cực đại Dmax và cực tiểu Dmin và các góc quan sát trong mặt phẳng ngang và đứng. - Chu kỳ quét Tq: là thời gian để Radar quét hết vùng quan sát một lần. - Các tọa độ được đo. - Độ chính xác đo các tọa độ và tốc độ mục tiêu. - Độ tin cậy sử dụng: độ tin cậy nêu lên khả năng hoàn thành chức năng của đài trong một khoảng thời gian xác định. Thông thường độ tin cậy được biểu thị bởi xác suất đài làm việc trong một khoảng thời gian đã cho. - Khả năng chống nhiễu: là khả năng duy trì được các chỉ tiêu kỹ thuật của đài Radar trong điều khiển có nhiễu tác động. - Về tính năng chiến thuật đôi khi người ta còn kể thêm những điều kiện làm việc của đài: tính chất của mục tiêu, điều kiện thời tiết, vị trí triển khai - Các tính năng chiến thuật của đài radar xác định bởi tính năng kỹ thuật của nó. IV.Các Hệ Thống Radar : 1.Radar liên tục : -Dạng tín hiệu bức xạ của Radar liên tục : - Sơ đồ khối của hệ thống radar liên tục : 2.Radar Xung : iS!"-C!$%OVA@SAD'&'(')@%!" ia 7U;.$-.!"&'(')@%!" - Các thành phần chính của hệ thống radar xung bao gồm : The Transmitter: bao gồm 1 bộ tạo dao động và 1 bộ điều chế xung The antenna system: nhiệm vụ phát năng lượng sóng điện từ từ máy phát tới môi trường truyền dẫn và nhận tín hiệu phản xạ từ phía mục tiêu. The receiver: khuếch đại tín hiệu nhận được bởi và xác định mục tiêu Interfaces: hiển thị giao diện của hệ thống điện tử -Các thống số kỹ thuật của hệ thống Radar xung: Radar specifications Model : Modified DWSR-93S Wavelength : 10.71 cm Peak transmit power : 500 kW(250 kW horizontal 250 kW vertical) Pulse duration: 0.72 us Minimum detectable signal : -108dBm Atenna Gain: 45.1 dB PRF : variable 396 - 960 Hz (maximum of 4 specificed at a time) Polarization : Horizontal and vertical Beamwidth: 1.12 0 Antenna dimension : 8.23 cm Antenna height : 24.8 m above msl Maximum scan speed : 20 degrees/second Elevation range : -04 to 90 V.Giới Thiệu Kĩ Thuật Target Tracking Dùng để đo mối quan hệ của phạm vi (range), góc phương vị, góc ngẩng, và vận tốc. Bằng cách sử dụng các thông số đo được radar có thể các giá trị tiếp theo. Target tracking rất quan trọng với các hệ thống radar dùng trong quân đội cũng như đối với các hệ thống radar dùng trong dân sự. Kĩ thuật tracking được chia làm 2 loại: - tracking phạm vi và vận tốc - tracking góc Những giới hạn của hệ radar quét dùng cơ khí: - thay đổi vị trí của anten chậm - thời gian tương tác bị giảm - Xuất hiện vùng mù không quan sát được mục tiêu trong vùng này. - Xảy ra lỗi cơ khi nếu hệ thống không được bảo trì sau một quá trình hoạt động. Hệ thống quyet điện tử: - Tăng tốc độ dữ liệu. - Thay đổi vị trí búp sóng ngay lập tức. - Loại trừ được lỗi cơ khí xảy ra trong khi hệ thống hoạt động. - Hoạt động ở nhiều chế độ. - Quan sát và bám nhiều mục tiêu cùng lúc. Để thực hiện được các chức năng như vậy thì hệ thống radar cần phải sử dụng một hệ thống anten thông minh và linh động, ví dụ : phased array (mảng đồng pha) Kiến trúc Phased Array khái niệm tổng quát của anten mảng pha (phased array) là một mẫu của sự kết hợp giữa các phần tử về điện để tạo ra búp sóng của Radar có một hướng riêng biệt. Hệ thống anten sử dụng các phần tử dịch pha để lái búp sóng của Radar về những sector được quét. Nguồn sóng vô tuyến tạo ra dạng sóng của Radar mà được chia vào những đường riêng được gọi là các kênh nguyên tố mỗi kênh chứa một phần tử dịch pha và một bộ khuêch đại. Một mẫu bức xạ lý tưởng từ một phần tử anten đơn bao phủ sector được quét với độ mạnh tín hiệu giảm mạnh ngoài sector đó. Khi tất cả các phần tử dịch pha của mảng được sắp xếp thẳng hàng thì mảng sẽ tạo ra một búp sóng chính theo hướng quét mong muốn. Ví dụ mảng tuyến tính của K phần tử: [...]... (Quét dạng nón ) c Monopulse - Hệ thống radar monopulse nói chung là giống với hệ thống quét nón - Điểm khác là sử dụng 4 búp sóng Chương II Xây Dựng Phần Mềm Mô Phỏng Mục Tiêu Phần I: Coding Coding Mô phỏng hiển thị mục tiêu Radar trên màn hình PC Lưu Tiến Đạt-ĐT4-20070716 Trịnh Lê Tuân-ĐT4-2007 Form1 using System; using System.Collections; using System.Collections.Generic; using System.Drawing; using... từ một mục tiêu này đến một mục tiêu khác, và dò tìm trong chế độ bám mục tiêu Các nguyên tắc bám mục tiêu Nguyên lý cơ bản và quan trọng : Năng lượng sóng phản xạ quay trở lại từ mục tiêu mạnh nhất trên trục của búp sóng, và giảm dần khi xa khỏi trục Các phương pháp tracking: Sequential Lobing Conical Scan Monopulse a.Sequential Lobing - b.Concial Scan (Quét dạng nón ) c Monopulse - Hệ thống radar. .. listTenlua.Remove(item); listTarget.Remove(mb); backgroundWorker1.RunWorkerAsync(); MessageBox.Show( "Mục tiêu đã bị tiêu diệt"); } else { item._to = mb._current; _radar. AddItem(item); if ( _radar. _az + 20 > Radar. getAzimuth(current) && _radar. _az - 20 < Radar. getAzimuth(current) && Radar. getRange(current) item._current.Z) { bool Flag... (td1.stt == item._to.stt) item._to = item.airline[k + 1]; else {} } } else { } } _radar. AddItem(item); _radar. ImageUpdate += new ImageUpdateHandler( _radar_ ImageUpdate); if ( _radar. _az + 20 > Radar. getAzimuth(current) && _radar. _az - 20 < Radar. getAzimuth(current) && Radar. getRange(current) item._current.Z) { bool Flag... Width); _radar. numberOfSpirals = 3; pictureBox1.Image = _radar. Image; _radar. ImageUpdate += new ImageUpdateHandler( _radar_ ImageUpdate); _radar. DrawScanInterval = speed; txtMaxAngle.Text = _radar. maxAngle.ToString(); trackBarSpeed.Maximum = 20; trackBarSpeed.TickFrequency = 1; pQuetThang.Image = _radar. outputImageStraightSweep; pQuetVong.Image = _radar. outputImageCircleSweep; pXoanOc.Image = _radar. outputImageSpiralSweep;... 1; _radar. DrawScanInterval = (speed )/trackBarSpeed.Value ; _radar. ImageUpdate += new ImageUpdateHandler( _radar_ ImageUpdate); } private void rbThuan_CheckedChanged(object sender, EventArgs e) { if (rbThuan.Checked) _radar. clockwiseScan = true; _radar. ImageUpdate += new ImageUpdateHandler( _radar_ ImageUpdate); } private void rbNguoc_CheckedChanged(object sender, EventArgs e) { if (rbNguoc.Checked) _radar. clockwiseScan... (int)item._current.X && (int)mb._current.Y == (int)item._current.Y) { for(int n=0;n< _radar. TargetList.Count;n++) { FlyingItem mb1 = _radar. TargetList[n]; if (mb1.ID == item.ID ) _radar. TargetList.Remove(mb1); } for (int n = 0; n < _radar. TargetList.Count; n++) { FlyingItem mb1 = _radar. TargetList[n]; if (mb1.ID == mb.ID) _radar. TargetList.Remove(mb1); } for (int n = 0; n < lvTarget.Items.Count; n++) {... (rbNguoc.Checked) _radar. clockwiseScan = false; _radar. ImageUpdate += new ImageUpdateHandler( _radar_ ImageUpdate); } private void cbTarget_TextChanged(object sender, EventArgs e) { if (cbTarget.Text == "") { _radar. targetCatched = 0; } else { if ( _radar. targetCatched == 0) {} else _radar. changeTargetFlag = true; int id = Convert.ToInt16(cbTarget.Text); _radar. targetCatched = id; } } private void button1_Click(object... pXoanOc.Image = _radar. outputImageSpiralSweep; } void _radar_ ImageUpdate(object sender, ImageUpdateEventArgs e) { // this event is important to catch! pictureBox1.Image = e.Image; pQuetThang.Image = _radar. outputImageStraightSweep; } pQuetVong.Image = _radar. outputImageCircleSweep; pXoanOc.Image = _radar. outputImageSpiralSweep; txtAzimuth.Text = _radar. _az.ToString(); private void trackBarSpeed_Scroll(object... lvItem.SubItems.Add (Radar. getAzimuth(item._current).ToString()); double rg = Radar. getRange(item._current); } } } } } } } lvItem.SubItems.Add(rg.ToString()); lvItem.SubItems.Add(item._current.Z.ToString()); lvItem.SubItems.Add(item._current.velocity.ToString()); lvItem.BackColor = item._color; lvTarget.Items.Add(lvItem); } private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { _radar = new Radar( pictureBox1.Width,pQuetThang.Width,pQuetThang.Height,pQuetVong . Thông MÔ PHỎNG HIỆN THỊ MỤC TIÊU RADAR TRÊN MÀN HÌNH PC Giáo Viên Hướng Dẫn: Thầy Phạm Văn Tuân Sinh Viên Thực Hiện: Lưu Tiến Đạt-20070716 Trịnh Lê Tuân-2007. thống radar monopulse nói chung là giống với hệ thống quét nón. - Điểm khác là sử dụng 4 búp sóng. Chương II Xây Dựng Phần Mềm Mô Phỏng Mục Tiêu Phần I: Coding Coding Mô phỏng hiển thị mục tiêu Radar. từ một mục tiêu này đến một mục tiêu khác, và dò tìm trong chế độ bám mục tiêu. Các nguyên tắc bám mục tiêu Nguyên lý cơ bản và quan trọng : Năng lượng sóng phản xạ quay trở lại từ mục tiêu mạnh