Định vi dẫn đường radar

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DẪN ĐƯỜNG Đề tài: Mô hiển thị mục tiêu Radar hình máy tính Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Tường Thành Sinh viên thực hiện: Lớp: Nguyễn Minh Tự Nguyễn Thanh Tú Nguyễn Thị Thu Thủy Trần Công Huy Cao Văn Phúc Thiện Nguyễn Hữu Quang Điện Tử - Truyền Thông K35 Quy Nhơn, Tháng 11 Năm 2015 Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành MỤC LỤC: MỤC LỤC: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Chương I: LÝ THUYẾT CHUNG .4 I.Giới thiệu chung Radar 1.Khái niệm Radar 2.Nguyên tắc hoạt động 3.Phân loại Radar 4.Mục tiêu Radar 5.Nguyên lý xung Radar 6.Tính toán cự ly 1.Hai nguyên tắc chủ động thụ động: 3.Bốn bước trình nhận biết tin tức mục tiêu: III.Tính kỹ thuật – chiến thuật Radar 11 1.Tính kỹ thuật 11 2.Radar xung .13 V.Giới thiệu kỹ thuật Target Tracking 14 2.Concial Scan (Quét dạng nón ) .18 Chương II: XÂY DỰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG RADAR .19 I.Lưu đồ thuật toán .19 II.Code chương trình mô hiển thị mục tiêu Radar hình PC 20 III.Kết mô 51 Chương III KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 ĐTVT-K35-Nhóm4 Page Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Yêu cầu tập lớn: Bằng kiến thức đồ họa sử dụng ngôn ngữ lập trình C++ để thực đề tài: “Mô hiển thị mục tiêu Radar hình máy tính PC” Quá trình thực chương trình viết ngôn ngữ C Turbo C Version 3.1 giải vấn đề sau đây: - Tổng quan hình hiển thị chia làm phần, thuận tiện cho trình quan sát: hình quét chung, hình thể phương pháp quét, bảng hiển thị thông số, phần lại phím điều khiển - Mô quỹ đạo mục tiêu khác hình Radar - Hệ thống Radar làm việc chế độ quét tất mục tiêu bám sát mục tiêu riêng biệt - Hệ thống thước đo cự ly trang bị với loại cho độ xác, độ tin cậy cao: Quét thẳng, quét tròn, quét xoắn nhìn vòng Với thước xoắn tăng số vòng thước lên độ xác cao tùy vào người sử dụng - Trong trình sử dụng loại thước đo để xác định vị trí mục tiêu người quan sát nhìn thấy quỹ đạo mục tiêu nhờ vào hình chung, hình luôn hiển thị quỹ đạo mục tiêu trình quét - Chiều tốc độ quét sóng Radar thay đổi tùy vào người sử dụng - Hệ thống Radar tính toán hiển thị thông số mục tiêu: Cự Ly, Góc, Phương Vị, Độ Cao Vận Tốc bảng thông số Đồng thời có thông báo thời điểm mục tiêu mà đài quan sát - Chương trình điều khiển hệ thống nút điều khiển cách dễ dàng Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Th.s Nguyễn Tường Thành hướng dẫn chúng em trình thực đồ án giúp chúng em nắm vững kiến thức lập trình , đồ họa mô chương trình Do hạn chế mặt thời gian kinh nghiệm lập trình nên chương trình có nhiều sai sót, mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn!!! ĐTVT-K35-Nhóm4 Page Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường I GVHD: Nguyễn Tường Thành Chương I: LÝ THUYẾT CHUNG Giới thiệu chung Radar Khái niệm Radar - Radar (Radio Detection and Ranging) hệ thống thiết bị tìm kiếm (detect) xác định vị trí (ranging) đối tượng thông qua việc thu, phát xử lý sóng điện từ Nguyên tắc hoạt động - Hệ thống Radar sơ cấp (hay Radar mode P): Phát sóng định hướng phía mục tiêu nhận tín hiệu phản xạ từ mục tiêu Từ hai tín hiệu phát xạ tín hiệu phản xạ thu mà Radar xử lí đo thông số tọa độ hay vị trí mục tiêu Các thông số tọa độ thông số chuyển động mà Radar xác định gọi tin tức mục tiêu - Hệ thống Radar thứ cấp (hay Mode S): Hệ thống xạ, chiếu xạ hỏi các mã hỏi quy ước phía mục tiêu, mục tiêu có gắn hệ thống thiết bị thu phát trả lời lại theo mã quy ước Từ hai tín hiệu hỏi phát trả lời mà Radar xác định thông số tọa độ chuyển động mục tiêu nhiều thông tin khác mục tiêu Phân loại Radar a Phân loại theo phương pháp định vị - Hệ thống Radar chủ động (Active Radar): Thực phát, thu xử lý tín hiệu sóng điện từ phản xạ từ Radar + Radar sơ cấp (Primary Radar) + Radar thứ cấp (Secondary Radar) ĐTVT-K35-Nhóm4 Page Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành - Hệ thống Radar thụ động (Passive Radar): Chỉ thu xử lý tín hiệu sóng điện từ xạ từ mục tiêu Radar Radar thụ động để cảnh giới canh gác từ xa thường dùng an ninh, quốc phòng b Phân loại theo phân bố anten thu phát - Hệ thống Radar tập trung - Hệ thống Radar phân bố c Phân loại theo nguyên tắc xạ tín hiệu - Radar liên tục (CW Radar) (Continuous Wave) - Radar xung (Pulse Radar) Mục tiêu Radar - Mục tiêu Radar tất đối tượng có khả phản xạ sóng điện từ nằm tầm phát trạm Radar - Mục tiêu Radar mục tiêu bay : máy bay, tên lửa, vệ tinh, đầu đạn hạt nhân,cũng mục tiêu khác xe tăng, tàu, thuyền, tàu ngầm… - Mục tiêu quan sát: + Mục tiêu nhân tạo + Mục tiêu tự nhiên - Mục tiêu giả: đối tượng không cần quan sát lại xuất vùng phủ sóng trạm Radar, gây nhiễu mục tiêu cần quan sát - Tham số xác định vị trí: • 3D: M (D, φ, β ) M ( H, φ, β ) đó: H = D sin (β) • 2D: M (D, φ ) - Quỹ đạo mục tiêu: tập hợp vị trí mục tiêu theo thời gian Nguyên lý xung Radar ĐTVT-K35-Nhóm4 Page Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành • Độ rộng xung PW- Pulse Width – Thời gian xạ tín hiệu chu kỳ xạ • Tần số lặp xung PRF - Pulse Repetition Frequency – Số xung phát giây • Thời gian lặp xung PRT - Pulse Repetition Time (PRT=1/PRF) • PW ảnh hưởng đến : – Phạm vi phát mục tiêu Radar – Cự ly tối thiểu tối đa phát mục tiêu • PRF xác định: – Cự ly tối đa phát mục tiêu Tính toán cự ly Tại trạm Radar, sóng điện từ xạ không gian, phạm vi giám sát Radar tùy thuộc vào công suất máy phát Khi gặp phải vật thể lạ, sóng điện từ bị vật thể lạ hấp thụ phần, phần bị phản xạ lại trạm, tín hiệu thu xử lý để biết xác tọa độ, vị trí vật thể không gian ĐTVT-K35-Nhóm4 Page Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành Các tham số cần xác định: II Nguyên Tắc Nhận Tin Tức Về Mục Tiêu: Hai nguyên tắc chủ động thụ động: - Hệ thống Radar chủ động gồm có Radar sơ cấp Radar thứ cấp Tin tức mục tiêu tin tức vị trí mục tiêu :( D, ( D, , H hay β, Vxt ) , Vxt ) Các tính chất sau sóng điện từ để Radar nhận biết mục tiêu: - Trong môi trường đồng nhất, đẳng hướng sóng điện từ truyền thẳng, truyền với vận tốc trung bình 3.108 m/s - Khi sóng điện từ truyền môi trường truyền sóng gặp phải môi trường thứ hai không đồng với môi trường thứ xảy tán xạ, phản xạ sóng điện từ Hiện tượng xảy biên giới hai môi trường Chỉ có phần diện tích bề mặt xung quanh mục tiêu ĐTVT-K35-Nhóm4 Page Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành gây tượng phản xạ gọi diện tích phản xạ hiệu dụng Nhờ có lượng phản xạ mà Radar phát mục tiêu - Khi chiếu xạ sóng điện từ vào mục tiêu chuyển động xảy hiệu ứng doppler Hiệu ứng doppler hiệu ứng dịch tần f tín hiệu phản xạ so với chiếu xạ, : Fpxa = Fchxa ± ΔF = Fchxa ± Fdoppler Trong đó: ΔF gọi tần số Doppler Dấu + mục tiêu tiến tới gần nguồn chiếu xạ Dấu – mục tiêu tiến xa nguồn chiếu xạ Bốn bước trình nhận biết tin tức mục tiêu: Bước 1: Phát mục tiêu (Detection): Ở bước Radar phải quay anten để quét cánh sóng sục sạo tìm kiếm mục tiêu vùng không gian cần quan sát Đó góc khối không gian cần quan sát (Ω ‫ )ه‬rồi tới định có hay mục tiêu Ω với xác suất phát hay không cho trước Để đảm bảo bước xác suất phát lớn nhiều so với xác suất phát sai Bước 2: Đo đạc tham số: Đo đạc thông số tọa độ thông số chuyển động mục tiêu (Measurement ~ Ranging): Mục tiêu M ( Dm, , Hm, Vxt ) a Đo Dm (cự ly, khoảng cách, tầm xa) Có nhiều phương pháp đo D: ĐTVT-K35-Nhóm4 Page Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành Đo Dm thông qua đo td khoảng thời gian đo nhờ Radar xạ xung chủ động, sơ cấp Đo Dm khoảng cách ngắn với độ xác cao có mục tiêu cách đo độ di tần Δf nhờ Radar chủ động sơ cấp xạ liên tục, đo độ di pha Δ b Đo tọa độ góc để định hướng: Đo góc , người ta đo góc quay Radar mặt phẳng ngang so với phương bắc; trục cánh sóng chiếu xạ vào mục tiêu Đo β không dùng Radar : Người ta sử dụng phương pháp đo pha, phương pháp biên độ phương pháp biên độ pha Phương pháp đo pha đồng thời đo β lúc bố trí hệ thống đo có đường đáy c Đo H: Từ Radar sơ cấp đo D β ta tính H= D sinβ, H đo áp kế đo cao áp lực kk cm2 gắn máy bay Từ việc xác định áp suất không khí để suy độ cao H xác định máy thu GPS d Đo vận tốc Vxt: Ta có : Fpxa = Fchxa ± ΔF = Fchxa ± Fdoppler Mà: Fdoppler = (2*Fchxa Vxt)/C đó, đo Fdoppler tính Vxt: Vxt= (λcxa* Fdoppler)/2 Bước 3: Phân biệt mục tiêu (Display): ĐTVT-K35-Nhóm4 Page Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành Bước 4: Nhận biết mục tiêu: - Chỉ thực với Radar chủ động thứ cấp - Radar chủ động thứ cấp hệ thống Radar có khả trao đổi thông tin (truyền số liệu) với đối tượng (mục tiêu) - Quá trình trao đổi số liệu M RS thực M nằm lọt búp sóng Radar - Thời gian trao đổi số liệu phụ thuộc vào tốc độ quét cánh sóng kích thước búp sóng trạm Radar ĐTVT-K35-Nhóm4 Page 10 Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành setcolor(1);outtextxy(290,238+j,"TangToc"); setcolor(12);outtextxy(290,238+j,"a "); } if(i==12) { frame(260,256,320,278,1,j,LIGHTGRAY); setcolor(1);outtextxy(290,268+j,"GiamToc"); setcolor(12);outtextxy(290,268+j,"G "); } if(i==19) { frame(260,166,320,188,1,j,LIGHTGRAY); if(chieu==1) { //Direction setcolor(1); outtextxy(290,178+j,"D.Chieu"); } else { frame(260,166,320,188,1,j,LIGHTGRAY); setcolor(1);outtextxy(290,178+j,"D.Chieu"); } setcolor(12);outtextxy(290,178+j,"C "); } if(i>0&&i[...]... đài Radar xác định bởi tính năng kỹ thuật của nó Các hệ thống Radar 1 Radar liên tục IV Dạng tín hiệu bức xạ của Radar liên tục: Sơ đồ khối của hệ thống Radar liên tục: ĐTVT-K35-Nhóm4 Page 12 Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành 2 Radar xung Dạng tín hiệu bức xạ của Radar xung: Sơ đồ khối hệ thống Radar xung: ĐTVT-K35-Nhóm4 Page 13 Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường. .. ĐTVT-K35-Nhóm4 Page 17 Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành 2 Concial Scan (Quét dạng nón ) 3 Monopulse - Hệ thống Radar Monopulse nói chung là giống với hệ thống quét nón - Điểm khác là sử dụng 4 búp sóng ĐTVT-K35-Nhóm4 Page 18 Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành Chương II: XÂY DỰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG RADAR I Lưu đồ thuật toán Bắt đầu Khởi tạo... 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: ĐTVT-K35-Nhóm4 Page 14 Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường ĐTVT-K35-Nhóm4 GVHD: Nguyễn Tường Thành Page 15 Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành Khái niệm tổng quát của Anten mảng... gian xác định Thông thường độ tin cậy được biểu thị bởi xác suất đài làm vi c 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 ĐTVT-K35-Nhóm4 Page 11 Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành - Về tính năng chiến thuật đôi, người ta còn kể thêm những điều kiện làm vi c của... 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 có các giá trị tiếp theo Target Tracking rất quan trọng với các hệ thống Radar dùng trong quân sự, 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... 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...Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành Radar thứ cấp truyền các tín hiệu được mã hóa đến bộ phát đáp của mục tiêu - Transponder phúc đáp bằng bản tin được mã hóa với các thông tin của đối tượng ( Airplane ) - Một Transponder... Kiểm tra phím X Quét Xoắn Kiểm tra phím V Nhìn Vòng Kiểm tra phím U Trợ Giúp Kiểm tra phím I Giới Thiệu Kết Thúc ĐTVT-K35-Nhóm4 Page 19 Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường II GVHD: Nguyễn Tường Thành Code chương trình mô phỏng hiển thị mục tiêu Radar trên màn hình PC #include #include #include #include #include #include #include #include... thuoc tren man hinh quet thang duoi void veMT(int ox,int oy,int a,int b,int mau); // ve vi tri muc tieu tren man hinh va cac loai thuoc void veMT1(int ox,int oy,int a,int b,int mau); void veMT2(int ox,int oy,int mau); void veMT3(int ox,int oy,int mau); void vsl(); ĐTVT-K35-Nhóm4 Page 20 Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn Tường Thành void vsl1(); void slbandau(); void Sound(); void hienso(int... while(ch!=27); getch(); cleardevice(); nosound(); } // Khoi tao ham thoi gian -// unsigned long int tg(void) { static struct time ti; unsigned long int t; gettime(&ti); t=((ti.ti_hour*60+ti.ti_min)*60+ti.ti_sec)*100+ti.ti_hund; return t; } // Ham hien bang thong so -// void thongso() { int i,j; ĐTVT-K35-Nhóm4 Page 25 Bài tập lớn: Kỹ thuật định vị dẫn đường GVHD: Nguyễn