Pulse -Doppler radar - Pulse-Doppler radar

En puls-doppler-radar er et radarsystem , der bestemmer rækkevidden til et mål ved hjælp af pulstimingsteknikker og bruger Doppler-effekten af det returnerede signal til at bestemme målobjektets hastighed. Det kombinerer funktionerne i pulsradarer og kontinuerlige bølgeradarer , som tidligere var adskilte på grund af elektronikkens kompleksitet .

Den første operationelle Pulse Doppler-radar var i CIM-10 Bomarc , et amerikansk supersonisk missil med lang rækkevidde drevet af ramjetmotorer , og som var bevæbnet med et W40-atomvåben for at ødelægge hele formationer af angribende fjendtlige fly. Pulse-Doppler-systemer blev først brugt i vid udstrækning på kampfly fra 1960'erne. Tidligere radarer havde brugt pulstiming til at bestemme rækkevidde og antennens vinkel (eller lignende midler) til at bestemme lejet. Dette virkede dog kun, når radarantennen ikke blev peget ned; i så fald overvældede refleksionen fra jorden ethvert afkast fra andre objekter. Da jorden bevæger sig med samme hastighed, men modsat retning af flyet, gør Doppler -teknikker det muligt at filtrere jorden tilbage og filtrere fly og køretøjer. Dette giver pulse-Doppler-radarer " look-down/shoot-down " kapacitet. En sekundær fordel ved militær radar er at reducere den transmitterede effekt, samtidig med at der opnås acceptabel ydeevne for forbedret sikkerhed ved stealthy radar.

Pulse-Doppler-teknikker finder også udbredt anvendelse i meteorologiske radarer , så radaren kan bestemme vindhastighed ud fra hastigheden af ​​enhver nedbør i luften. Pulse-Doppler radar er også grundlaget for syntetisk blænde radar, der bruges i radar astronomi , fjernmåling og kortlægning. I lufttrafikkontrol bruges de til at skelne fly fra rod. Udover de ovennævnte konventionelle overvågningsapplikationer er puls-Doppler-radar blevet anvendt med succes i sundhedsvæsenet, såsom faldrisikovurdering og falddetektion, til sygepleje eller kliniske formål.

Historie

De tidligste radarsystemer fungerede ikke som forventet. Årsagen blev sporet til Doppler -effekter, der forringer ydeevnen for systemer, der ikke er designet til at tage højde for objekter i bevægelse. Objekter, der bevæger sig hurtigt, forårsager et faseforskydning på sendeimpulsen, der kan frembringe signalafbrydelse. Doppler har maksimal skadelig effekt på bevægelige målindikatorsystemer , som skal bruge omvendt faseforskydning til Doppler -kompensation i detektoren.

Doppler -vejrvirkninger (nedbør) viste sig også at nedbryde konventionel radar og bevægelig målindikatorradar, som kan maskere flyrefleksioner. Dette fænomen blev tilpasset til brug med vejrradar i 1950'erne efter afklassificering af nogle andre verdenskrigssystemer.

Pulse-Doppler radar blev udviklet under Anden Verdenskrig for at overvinde begrænsninger ved at øge frekvensen af pulsrepetition . Dette krævede udviklingen af klystron , vandringsbølgerøret og solid state -enheder. Tidlige pulsdopplere var inkompatible med andre mikrobølgeforstærkningsanordninger med høj effekt, der ikke er sammenhængende , men der blev udviklet mere sofistikerede teknikker, der registrerer fasen af ​​hver transmitteret puls til sammenligning med returnerede ekkoer.

Tidlige eksempler på militære systemer inkluderer AN/SPG-51 B udviklet i løbet af 1950'erne specifikt med det formål at operere under orkanforhold uden ydelsesforringelse.

Den Hughes AN / ASG-18 Fire Control System var en prototype luftbårne radar / kombination system til den planlagte nordamerikanske XF-108 Rapier interceptor fly til United States Air Force, og senere for Lockheed YF-12 . USA's første puls-Doppler-radar, systemet havde mulighed for at se ned/skyde ned og kunne spore et mål ad gangen.

Vejr , agn , terræn , flyveteknik og stealth er almindelige taktikker, der bruges til at skjule fly fra radar. Pulse-Doppler radar eliminerer disse svagheder.

Det blev muligt at bruge puls-Doppler-radar på fly, efter at digitale computere blev indarbejdet i designet. Pulse-Doppler leverede nedslag/nedskydningskapacitet til at understøtte luft-til-luft missilsystemer i de fleste moderne militærfly i midten af ​​1970'erne.

Princip

Afstandsmåling

Pulse-Doppler-systemer måler rækkevidden til objekter ved at måle den forløbne tid mellem afsendelse af en puls af radioenergi og modtagelse af en refleksion af objektet. Radiobølger bevæger sig med lysets hastighed , så afstanden til objektet er den forløbne tid ganget med lysets hastighed divideret med to - der og tilbage.

Hastighedsmåling

Pulse-Doppler-radar er baseret på Doppler-effekten , hvor bevægelse inden for rækkevidde frembringer frekvensforskydning på det signal, der reflekteres fra målet.

${\ displaystyle {\ text {Doppler frekvens}} = {\ frac {2 \ gange {\ tekst {transmitteringsfrekvens}} \ gange {\ tekst {radial hastighed}}} {C}}.}$

Radial hastighed er afgørende for puls-Doppler radar drift. Når reflektoren bevæger sig mellem hver sendepuls, har det returnerede signal en faseforskel eller faseskift fra puls til puls. Dette får reflektoren til at producere Doppler -modulering på det reflekterede signal.

Pulse-Doppler-radarer udnytter dette fænomen til at forbedre ydeevnen.

Amplituden af ​​den successivt tilbagevendende puls fra det samme scannede volumen er

${\ displaystyle I = I_ {0} \ sin \ left ({\ frac {4 \ pi (x_ {0}+v \ Delta t)} {\ lambda}} \ right) = I_ {0} \ sin (\ Theta _ {0}+\ Delta \ Theta),}$

hvor

${\ displaystyle x_ {0}}$ er afstandsradaren til mål,

${\ displaystyle \ lambda}$ er radarbølgelængden,

${\ displaystyle \ Delta t}$ det er tiden mellem to pulser.

Så

${\ displaystyle \ Delta \ Theta = {\ frac {4 \ pi v \ Delta t} {\ lambda}}.}$

Dette gør det muligt for radaren at adskille refleksionerne fra flere objekter placeret i samme rumfang ved at adskille objekterne ved hjælp af et spredt spektrum for at adskille forskellige signaler:

${\ displaystyle v = {\ text {target speed}} = {\ frac {\ lambda \ Delta \ Theta} {4 \ pi \ Delta t}},}$

hvor er faseskiftet forårsaget af afstandsbevægelse. ${\ displaystyle \ Delta \ Theta}$

Fordele

Afvisningshastighed kan vælges på puls-Doppler-flydetekteringssystemer, så intet under denne hastighed vil blive detekteret. En antennestråle på én grad oplyser millioner af kvadratfod terræn ved 16 miles rækkevidde, og dette producerer tusindvis af detektioner ved eller under horisonten, hvis Doppler ikke bruges.

Pulse-Doppler radar bruger følgende signalbehandlingskriterier til at udelukke uønskede signaler fra langsomt bevægelige objekter. Dette er også kendt som rodafvisning. Afvisningshastighed er normalt indstillet lige over den herskende vindhastighed (10 til 100 miles/time eller 15 til 150 km/time). Hastighedstærsklen er meget lavere for vejrradar .

${\ displaystyle \ left \ vert {\ frac {{\ text {Doppler Frequency}} \ times C} {2 \ times {\ text {transmitteringsfrekvens}}}} \ right \ vert> {\ text {hastighedstærskel}} .}$

I luftbåren puls-Doppler-radar opvejes hastighedstærsklen af ​​flyets hastighed i forhold til jorden.

${\ displaystyle \ left \ vert {\ frac {{\ text {Doppler Frequency}} \ times C} {2 \ times {\ text {transmissionsfrekvens}}}}-{\ text {ground speed}} \ times \ cos \ Theta \ højre \ vert> {\ tekst {hastighedstærskel}},}$

hvor er vinkelforskydningen mellem antennens position og flyets flyvebane. ${\ displaystyle \ Theta}$

Overfladereflekser vises i næsten alle radarer. Jordrod vises generelt i et cirkulært område inden for en radius på cirka 40 kilometer nær jordbaseret radar. Denne afstand strækker sig meget længere i luftbåren og rumradar. Rod skyldes, at radioenergi reflekteres fra jordoverfladen, bygninger og vegetation. Rod indeholder vejr i radar beregnet til at opdage og rapportere fly og rumfartøjer.

Clutter skaber en sårbarhedsregion i puls-amplitude tidsdomæneradar . Ikke-doppler radarsystemer kan ikke peges direkte på jorden på grund af overdreven falske alarmer, som overvælder computere og operatører. Følsomheden skal reduceres i nærheden af ​​rod for at undgå overbelastning. Denne sårbarhed begynder i lavhøjden flere strålebredder over horisonten og strækker sig nedad. Dette findes også i hele mængden af ​​bevægelig luft forbundet med vejrfænomen.

Pulse-Doppler radar korrigerer dette som følger.

• Tillader, at radarantennen peger direkte mod jorden uden at overvælde computeren og uden at reducere følsomheden.
• Udfylder sårbarhedsområdet forbundet med pulsamplitude tidsdomæneradar til registrering af små objekter nær terræn og vejr.
• Forøger registreringsområdet med 300% eller mere i sammenligning med bevægelig målindikation (MTI) ved at forbedre synligheden i sub-rod.

Clutter-afvisningskapacitet på ca. 60 dB er nødvendig for at se ned/skyde ned , og puls-Doppler er den eneste strategi, der kan opfylde dette krav. Dette eliminerer sårbarheder forbundet med miljøet med lav højde og under horisonten.

Pulskomprimering og bevægelig målindikator (MTI) giver op til 25 dB sub-rod synlighed. MTI -antennestråle er rettet over horisonten for at undgå overdreven falsk alarmhastighed, hvilket gør systemer sårbare. Luftfartøjer og nogle missiler udnytter denne svaghed ved hjælp af en teknik, der kaldes at flyve under radaren for at undgå opdagelse ( Nap-of-the-earth ). Denne flyveteknik er ineffektiv mod puls-doppler-radar.

Pulse-Doppler giver en fordel, når man forsøger at opdage missiler og fly med lav observerbarhed, der flyver nær terræn, havoverflade og vejr.

Hørbar doppler og målstørrelse understøtter klassificering af passiv køretøjstype, når identifikationsven eller fjende ikke er tilgængelig fra et transponder -signal . Medium pulsrepetitionsfrekvens (PRF) reflekterede mikrobølgesignaler falder mellem 1.500 og 15.000 cyklus per sekund, hvilket er hørbar. Det betyder, at en helikopter lyder som en helikopter, en jet lyder som en jet, og propelfly lyder som propeller. Fly uden bevægelige dele producerer en tone. Den faktiske størrelse af målet kan beregnes ved hjælp af det hørbare signal.

Skader

Uklarhed er påkrævet, når målområdet er over den røde linje i grafikken, hvilket øger scanningstiden.

Scanningstid er en kritisk faktor for nogle systemer, fordi køretøjer, der bevæger sig med eller over lydhastigheden, kan køre 1,6 km hvert par sekunder, f.eks. Exocet , Harpoon , Kitchen og Air-to-air-missilet . Den maksimale tid til at scanne hele himmelens volumen skal være i størrelsesordenen et dusin sekunder eller mindre for systemer, der opererer i dette miljø.

Pulse-Doppler-radar i sig selv kan være for langsom til at dække hele rumvolumen over horisonten, medmindre der bruges ventilatorstråle. Denne fremgangsmåde bruges med AN/SPS 49 (V) 5 Very Long Range Air Surveillance Radar, som ofrer højdemåling for at opnå hastighed.

Pulse-Doppler-antennebevægelse skal være langsom nok, så alle retursignaler fra mindst 3 forskellige PRF'er kan behandles ud til det maksimalt forventede detektionsområde. Dette er kendt som opholdstid . Antennebevægelse til puls-Doppler skal være lige så langsom som radar ved hjælp af MTI .

Søgeradar, der inkluderer puls-Doppler, er normalt dobbelt tilstand, fordi den bedste samlede ydeevne opnås, når puls-Doppler bruges til områder med høje falske alarmhastigheder (horisont eller under og vejr), mens konventionel radar scanner hurtigere i frit rum, hvor falsk alarmhastighed er lav (over horisonten med klar himmel).

Antennetypen er en vigtig overvejelse for multi-mode radar, fordi uønsket faseforskydning indført af radarantennen kan forringe ydelsesmålinger for sub-rod synlighed.

Signalbehandling

Signalbehandlingsforbedringen af ​​puls-Doppler tillader små højhastighedsobjekter at blive detekteret i nærheden af ​​store langsomt bevægelige reflektorer. For at opnå dette skal senderen være kohærent og producere lavfasestøj i detektionsintervallet, og modtageren skal have et stort øjeblikkeligt dynamisk område .

• Pulse-Doppler signalbehandling detaljeret forklaring

Pulse-Doppler-signalbehandling omfatter også tvetydighedsopløsning til at identificere ægte område og hastighed.

• Tvetydighedsopløsning detaljeret forklaring

De modtagne signaler fra flere PRF sammenlignes for at bestemme det sande område ved hjælp af opløsningsprocessen for områdets uklarhed.

• Område tvetydighed opløsning detaljeret forklaring

De modtagne signaler sammenlignes også ved hjælp af frekvens -tvetydighedsopløsnings -processen.

• Opløsning af frekvens -tvetydighed detaljeret forklaring

Områdeopløsning

Områdeopløsningen er den minimale afstandsafstand mellem to objekter, der rejser med samme hastighed, før radaren kan registrere to diskrete refleksioner:

${\ displaystyle {\ tekst {områdeopløsning}} = {\ frac {C} {{\ tekst {PRF}} \ gange ({\ tekst {antal prøver mellem transmissionsimpulser}})}}}}}$

Ud over denne samplingsgrænse kan varigheden af ​​den transmitterede puls betyde, at retur fra to mål vil blive modtaget samtidigt fra forskellige dele af pulsen.

Hastighedsopløsning

Hastighedsopløsningen er den minimale radiale hastighedsforskel mellem to objekter, der bevæger sig i samme område, før radaren kan registrere to diskrete refleksioner:

${\ displaystyle {\ text {velocity resolution}} = {\ frac {C \ times {\ text {PRF}}} {{\ text {transmissionsfrekvens}} \ times {\ text {filterstørrelse i transmissionsimpulser}}} }.}$

Særlig overvejelse

Pulse-Doppler radar har særlige krav, der skal opfyldes for at opnå acceptabel ydeevne.

Puls gentagelsesfrekvens

Pulse-Doppler bruger typisk medium pulsrepetitionsfrekvens (PRF) fra ca. 3 kHz til 30 kHz. Rækkevidden mellem sendeimpulser er 5 km til 50 km.

Rækkevidde og hastighed kan ikke måles direkte ved hjælp af medium PRF, og tvetydighedsopløsning er påkrævet for at identificere ægte område og hastighed. Dopplersignaler er generelt over 1 kHz, hvilket er hørbart, så lydsignaler fra medium-PRF-systemer kan bruges til passiv målklassificering.

Vinkelmåling

Radarsystemer kræver vinkelmåling. Transpondere er normalt ikke forbundet med puls-Doppler-radar, så undertrykkelse af sidelapper er påkrævet for praktisk drift.

Sporingsradarsystemer bruger vinkelfejl til at forbedre nøjagtigheden ved at producere målinger vinkelret på radarantennestrålen. Vinkelmålinger beregnes i gennemsnit over et tidsrum og kombineres med radial bevægelse for at udvikle information, der er egnet til at forudsige målpositionen i en kort periode ud i fremtiden.

De to vinkelfejlteknikker, der bruges til sporingsradar, er monopuls og konisk scanning.

• Monopuls radar
• Konisk scanning

Sammenhæng

Pulse-Doppler radar kræver en sammenhængende oscillator med meget lidt støj. Fasestøj reducerer ydeevnen for sub-rod ved at producere tilsyneladende bevægelse på stationære objekter.

Hulrumsmagnetron og krydsfeltforstærker er ikke hensigtsmæssige, fordi støj, der indføres af disse enheder, forstyrrer detekteringsydelsen. De eneste forstærkningsanordninger, der er egnede til puls-Doppler, er klystron , vandrende bølgerør og solid state-enheder.

Kammusling

Pulse-Doppler signalbehandling introducerer et fænomen kaldet kammusling. Navnet er forbundet med en række huller, der er taget ud af detekteringsydelsen.

Kammusling til puls-Doppler-radar involverer blinde hastigheder skabt af filteret til afvisning af rod. Hver rumplads skal scannes ved hjælp af 3 eller flere forskellige PRF. Et to PRF -detekteringsskema vil have detektionsgab med et mønster af diskrete intervaller, som hver har en blindhastighed.

Vindue

Ringende artefakter udgør et problem med søgning, detektion og tvetydighedsopløsning i puls-Doppler-radar.

Ringen reduceres på to måder.

For det første justeres formen af sendepulsen til at glatte forkant og bagkant, så RF -effekt øges og reduceres uden en brat ændring. Dette skaber en sendepuls med glatte ender i stedet for en firkantet bølge, hvilket reducerer ringfænomen, der ellers er forbundet med målrefleksion.

For det andet justeres formen af ​​modtagepulsen ved hjælp af en vinduesfunktion, der minimerer ringetoner, der opstår, når pulser påføres et filter. I et digitalt system justerer dette fasen og/eller amplituden for hver prøve, før den påføres den hurtige Fouriertransformation . Vinduet Dolph-Chebyshev er det mest effektive, fordi det producerer et fladt behandlingsgulv uden ringetoner, der ellers ville forårsage falske alarmer.

Antenne

Pulse-Doppler radar er generelt begrænset til mekanisk målrettede antenner og aktiv fasearray.

Mekaniske RF-komponenter, såsom bølgeleder, kan producere Doppler-modulering på grund af faseskift forårsaget af vibrationer. Dette indfører et krav om at udføre operationer i fuld spektrum ved hjælp af rystetabeller, der kan producere mekanisk vibration med høj effekt på tværs af alle forventede lydfrekvenser.

Doppler er inkompatibel med de fleste elektronisk styrede fase-array-antenner. Dette skyldes, at faseskiftelementerne i antennen ikke er gensidige, og faseskiftet skal justeres før og efter hver transmitteringspuls. Rasende faseforskydning frembringes af faseskiftets pludselige impuls, og bundfældning i modtagelsesperioden mellem sendepulser placerer Doppler -modulering på stationær rod. Den modtagelsesmodulering ødelægger ydeevnen for synlighed i sub-rod. Afviklingstid for faseskift i størrelsesordenen 50ns er påkrævet. Start af modtagerprøvetagning skal udskydes mindst 1 faseskiftende afregningstidskonstant (eller mere) for hver 20 dB sub-rod synlighed.

De fleste antennefaseforskydere, der opererer ved PRF over 1 kHz, indfører falske faseskift, medmindre der træffes særlige bestemmelser, såsom at reducere faseskiftets afregningstid til et par dusin nanosekunder.

Følgende giver den maksimalt tilladte afregningstid for antenne faseforskydningsmoduler .

${\ displaystyle T = {\ frac {1} {e^{\ frac {\ text {SCV}} {20}} \ gange S \ gange {\ tekst {PRF}}}},}$

hvor

T = faseskiftets afregningstid,

SCV = sub-rod synlighed i dB ,

S = antal områdeprøver mellem hver sendepuls,

PRF = maksimal designpulsrepetitionsfrekvens.

Antennetypen og scanningens ydeevne er en praktisk overvejelse for multimodus-radarsystemer.

Diffraktion

Hakkede overflader, som bølger og træer, danner et diffraktionsgitter, der er egnet til at bøje mikrobølgesignaler. Pulse-Doppler kan være så følsom, at diffraktion fra bjerge, bygninger eller bølgetoppe kan bruges til at opdage hurtigt bevægelige objekter, der ellers er blokeret af solid obstruktion langs sigtelinjen. Dette er et meget tabsrigt fænomen, der først bliver muligt, når radar har en betydelig overskydende sub-rod-synlighed.

Brydning og kanalisering anvender transmitteringsfrekvens ved L-bånd eller lavere for at forlænge horisonten, hvilket er meget forskelligt fra diffraktion. Brydning for radar over horisonten bruger variabel densitet i luftsøjlen over jordens overflade til at bøje RF-signaler. Et inversionslag kan producere en forbigående troposfærekanal, der fanger RF-signaler i et tyndt lag af luft som en bølgeleder.

Subclutter synlighed

Subclutter -synlighed involverer det maksimale forhold mellem rodstyrke og måleffekt, som er proportional med dynamisk område. Dette bestemmer ydeevnen i hårdt vejr og nær jordoverfladen.

${\ displaystyle {\ text {dynamic range}} = \ min {\ begin {cases} {\ tfrac {\ text {carrier power}} {\ text {noise power}}} & {\ text {transmitterer støj, hvor båndbredde is}} {\ tfrac {\ text {PRF}} {\ text {filterstørrelse}}} \\ 2^{{\ text {sample bits}}+{\ text {filter size}}} & {\ text { modtagerens dynamiske område}} \ end {cases}}.}$

Subclutter -synlighed er forholdet mellem det mindste signal, der kan detekteres i nærvær af et større signal.

${\ displaystyle {\ text {subclutter visibility}} = {\ frac {\ text {dynamisk område}} {\ text {CFAR -detekteringsgrænse}}}}}$

En lille hurtigt reflekterende målrefleksion kan detekteres i nærvær af større langsomt roterende reflekser, når følgende er sandt:

${\ displaystyle {\ text {target power}}> {\ frac {\ text {clutter power}} {\ text {subclutter synlighed}}}}}$

Ydeevne

Pulse-Doppler radarligningen kan bruges til at forstå afvejninger mellem forskellige designbegrænsninger, f.eks. Strømforbrug, detektionsområde og farer for mikrobølgesikkerhed. Dette er en meget enkel form for modellering, der gør det muligt at evaluere ydelse i et sterilt miljø.

Den teoretiske rækkevidde er som følger.

${\ displaystyle R = \ venstre ({\ frac {P_ {t} G_ {t} A_ {r} \ sigma FD} {16 \ pi ^{2} K_ {b} TBN}} \ højre) ^{\ frac {1} {4}},}$

hvor

R = afstand til målet,

P _t = transmittereffekt,

G _t = forstærkning af sendeantennen,

A _r = effektiv blænde (område) på den modtagende antenne,

σ = radartværsnit eller spredningskoefficient af målet,

F = antennemønsterudbredelsesfaktor ,

D = Dopplerfilterstørrelse (transmittere pulser i hver Fast Fourier -transformering ),

K _b = Boltzmanns konstant ,

T = absolut temperatur,

B = modtagerbåndbredde (båndpasfilter) ,

N = støjtal .

Denne ligning er afledt ved at kombinere radarligningen med støjligningen og tage højde for in-band støjfordeling på tværs af flere detektionsfiltre. Værdien D føjes til standardradarområdet ligning for at tage højde for både puls-Doppler signalbehandling og sender FM-støjreduktion .

Detektionsområdet øges proportionalt med den fjerde rod af antallet af filtre for et givet strømforbrug. Alternativt reduceres strømforbruget med antallet af filere for et givet detektionsområde.

Pulse-Doppler signalbehandling integrerer al energien fra alle de individuelle reflekterede impulser, der kommer ind i filteret. Dette betyder, at et puls-Doppler-signalbehandlingssystem med 1024 elementer giver 30,103 dB forbedring på grund af den type signalbehandling, der skal bruges med puls-Doppler-radar. Energien for alle de individuelle pulser fra objektet adderes sammen ved filtreringsprocessen.

Signalbehandling til et 1024-punkts filter forbedrer ydeevnen med 30,103 dB, forudsat at kompatibel sender og antenne. Dette svarer til 562% stigning i maksimal afstand.

Disse forbedringer er årsagen til, at puls-Doppler er afgørende for militær og astronomi.

Brug af flysporing

Pulse-Doppler-radar til flydetektering har to tilstande.

• Scanning
• Spore

Scan -tilstand involverer frekvensfiltrering, amplitude -tærskelværdi og tvetydighedsopløsning. Når en refleksion er blevet registreret og løst , overgår puls-Doppler-radaren automatisk til sporingstilstand for mængden af ​​plads omkring sporet.

Spor-tilstand fungerer som en faselåst sløjfe , hvor Doppler-hastighed sammenlignes med rækkeviddebevægelsen på successive scanninger. Lås angiver, at forskellen mellem de to målinger er under en tærskel, som kun kan forekomme med et objekt, der opfylder Newtons mekanik . Andre typer elektroniske signaler kan ikke producere en lås. Lås findes ikke i nogen anden type radar.

Det kriterium låsen skal være opfyldt under normal drift.

• Pulse-Doppler signalbehandling § Lås

Lås eliminerer behovet for menneskelig indgriben med undtagelse af helikoptere og elektronisk blokering .

Vejrfænomen adlyder adiabatisk proces forbundet med luftmasse og ikke newtonsk mekanik , så låsekriteriet bruges normalt ikke til vejrradar.

Pulse-Doppler-signalbehandling udelukker selektivt lavhastighedsrefleksioner, så der ikke sker nogen detekteringer under en tærskelhastighed. Dette eliminerer terræn, vejr, biologiske og mekanisk fastklemning med undtagelse af lokkefly.

Måldopplersignalet fra detektionen konverteres fra frekvensdomæne tilbage til tidsdomænelyd for operatøren i spormodus på nogle radarsystemer. Operatøren bruger denne lyd til passiv målklassificering, såsom genkendelse af helikoptere og elektronisk jamming.

Helikoptere

Særlige hensyn er påkrævet for fly med store bevægelige dele, fordi puls-Doppler-radar fungerer som en faselåst sløjfe . Knivspidser, der bevæger sig nær lydens hastighed, producerer det eneste signal, der kan detekteres, når en helikopter kører langsomt nær terræn og vejr.

Helikoptere fremstår som en hurtigt pulserende støjemitter undtagen i et klart miljø uden rod. Der høres et lydsignal til passiv identifikation af typen af ​​luftbåren genstand. Mikrobølgeovn Doppler frekvensforskydning produceret af reflektorbevægelse falder ind i det hørbare lydområde for mennesker ( 20-20.000 Hz ), som bruges til målklassificering ud over de typer konventionelle radarskærme, der bruges til dette formål, som A-scope, B -omfang, C-scope og RHI-indikator. Det menneskelige øre kan muligvis se forskellen bedre end elektronisk udstyr.

En særlig tilstand er påkrævet, fordi Doppler -hastighedsfeedback -informationen skal være koblet fra radial bevægelse, så systemet kan overgå fra scanning til spor uden lås.

Lignende teknikker er nødvendige for at udvikle sporinformation til jamming signaler og interferens, der ikke kan opfylde låsekriteriet.

Multi-mode

Pulse-Doppler radar skal være multi-mode for at håndtere flys drejning og krydsning af banen.

Når den er i spormodus, skal puls-Doppler-radar indeholde en måde at ændre Doppler-filtrering for rumvolumen omkring et spor, når radialhastighed falder under minimumsdetektionshastigheden. Dopplerfilterjustering skal være forbundet med en radarsporfunktion for automatisk at justere Doppler -afvisningshastighed inden for den mængde rum, der omgiver sporet.

Sporing ophører uden denne funktion, fordi målsignalet ellers vil blive afvist af Doppler -filteret, når radialhastigheden nærmer sig nul, fordi der ikke er nogen ændring i frekvensen.

Multi-mode drift kan også omfatte kontinuerlig bølge belysning for semi-aktiv radar homing .

Se også

• Radarsignalkarakteristika (grundlaget for radarsignalet)
• Dopplerradar (ikke-pulserende; bruges til navigationssystemer)
• Vejrradar (pulseret med Doppler -behandling)
• Kontinuerlig bølgeradar (ikke-pulserende, ren Doppler-behandling)
• FM-cw radar (ikke-pulseret, fejet frekvens, rækkevidde og Doppler-behandling)
• Aliasing - årsagen til tvetydige hastighedsestimater
• Doppler sonografi - hastighedsmålinger i medicinsk ultralyd. Baseret på det samme princip

eksterne links

• Doppler -radarpræsentation , som fremhæver fordelene ved at bruge autokorrelationsteknikken
• Pulse-Doppler radaruddelinger fra Introduction to Principles and Applications of Radar kursus på University of Iowa
• Moderne radarsystemer af Hamish Meikle ( ISBN  1-58053-294-2 )
• Avancerede radarteknikker og -systemer redigeret af Gaspare Galati ( ISBN  0-86341-172-X )

Referencer

Bibliografi