La resolució d'ambigüitat de distància és una tècnica utilitzada amb radar de freqüència de repetició d'impulsos mitjana (PRF) per obtenir informació de distància per a distàncies que excedeixen la distància entre els impulsos de transmissió.

Aquesta tècnica de processament de senyals és necessària amb el radar de pols Doppler.

El senyal de retorn brut d'una reflexió semblarà que arriba des d'una distància inferior al rang real de la reflexió quan la longitud d'ona de la freqüència de repetició d'impulsos (PRF) sigui inferior al rang de la reflexió. Això fa que els senyals reflectits es pleguin, de manera que el rang aparent és una funció mòdul del rang real.

Definició L'aliasing de rang es produeix quan les reflexions arriben des de distàncies que superen la distància entre els polsos de transmissió a una freqüència de repetició d'polsos (PRF) específica.

La resolució d'ambigüitats de rang és necessària per obtenir el rang real quan les mesures es fan utilitzant un sistema on la següent desigualtat és certa.

Aquí c és la velocitat del senyal, que per al radar és la velocitat de la llum. Les mesures de distància realitzades d'aquesta manera produeixen una funció mòdul de la distància real.

Teoria Per trobar la distància real, el radar ha de mesurar la distància aparent utilitzant dos o més PRF diferents.

Suposem que s'escull una combinació de dos PRF on la distància entre els polsos de transmissió (espaiat entre polsos) és diferent per l'amplada del pols del transmissor.

Cada pols de transmissió està separat en distància per l'interval de rang ambigu. Es prenen múltiples mostres entre els polsos de transmissió.

Si el senyal de recepció cau en el mateix número de mostra per a ambdues PRF, aleshores l'objecte es troba en el primer interval de rang ambigu. Si el senyal de recepció cau en números de mostra que són diferents en un, aleshores l'objecte es troba en el segon interval de rang ambigu. Si el senyal de recepció cau en números de mostra que són diferents en dos, aleshores l'objecte es troba en el tercer interval de rang ambigu.

Les restriccions generals per al rendiment de l'abast són les següents.

Cada mostra es processa per determinar si hi ha un senyal reflectit (detecció). Això s'anomena detecció de senyal.

La detecció realitzada utilitzant ambdós PRF es pot comparar per identificar l'abast real. Aquesta comparació depèn del cicle de treball del transmissor (la relació entre activat i desactivat).

El cicle de treball és la relació entre l'amplada de l'amplada de l'impuls de transmissió i el període entre polsos

El Doppler de polsos pot resoldre de manera fiable l'abast real a totes les distàncies inferiors a l'abast instrumentat. El parell òptim de PRF utilitzat per a un esquema de detecció de Doppler de polsos ha de ser diferent en un mínim de Això fa que el rang de cada PRF sigui diferent segons l'amplada del període de mostra.

La diferència entre els números de mostra on es troba el senyal de reflexió per a aquests dos PRF serà aproximadament el mateix que el nombre d'intervals de rang ambigus entre el radar i el reflector (és a dir: si la reflexió cau a la mostra 3 per al PRF 1 i a la mostra 5 per al PRF 2, aleshores el reflector es troba en l'interval de rang ambigu 2=5-3).

No hi ha cap garantia que es trobi l'abast real per a objectes més enllà d'aquesta distància.

Operació El següent és un cas especial del teorema xinès del residu.

Cada mostra de rang ambigu conté el senyal de recepció de diverses ubicacions de rang diferents. El processament d'ambigüitat determina el rang real.

Això s'explica millor amb l'exemple següent, on la PRF A produeix un pols de transmissió cada 6 km i la PRF B produeix un pols de transmissió cada 5 quilòmetres. TransmetreMostra de 1 kmMostra de 2 kmMostra de 3 kmMostra de 4 kmPRF objectiu AObjectiu PRF B El rang aparent per a PRF A es troba en el rang de mostra de 2 km, i el rang aparent per a PRF B es troba en la mostra de 4 km. Aquesta combinació situa la distància real de l'objectiu a 14 km (2x6+2 o 2x5+4). Això es pot veure gràficament quan els intervals de rang s'apilen un darrere l'altre, tal com es mostra a continuació. 01234567891011121314151617181920212223242526272929AAAAABBBBBB "A" representa les possibilitats de rang objectiu per a la PRF A i "B" representa les possibilitats de rang objectiu per a la PRF B.

Aquest procés utilitza una taula de cerca quan només hi ha una detecció. La mida de la taula limita l'interval màxim.

El procés que es mostra a dalt és un tipus d'algoritme de convolució digital.

Limitacions Aquesta tècnica té dues limitacions.

Zones cegues Objectius múltiples

El procés descrit anteriorment és lleugerament més complex en sistemes reals perquè pot aparèixer més d'un senyal de detecció dins del feix de radar. La freqüència d'impulsos ha d'alternar ràpidament entre almenys 4 PRF diferents per gestionar aquestes complexitats.

Zones cegues Cada PRF individual té rangs cecs, on el pols del transmissor es produeix al mateix temps que el senyal de reflexió de l'objectiu arriba de tornada al radar. Cada PRF individual té velocitats cegues on la velocitat de l'aeronau apareixerà estacionària. Això provoca un scalloping, on el radar pot ser cec per a algunes combinacions de velocitat i distància.

Explicació detallada del festonatge per radar

Generalment s'utilitza un esquema de quatre PRF amb dos parells de PRF per al procés de detecció, de manera que s'eliminen les zones cegues.

L'antena ha de romandre a la mateixa posició durant almenys tres PRF diferents. Això imposa un límit de temps mínim perquè el volum s'escanegi.

Objectius múltiples Diversos avions dins del feix de radar separats per més de 500 metres introdueixen graus de llibertat addicionals que requereixen informació addicional i processament addicional. Això és matemàticament equivalent a múltiples quantitats desconegudes que requereixen múltiples equacions. Els algoritmes que gestionen múltiples objectius sovint utilitzen algun tipus d'agrupació per determinar quants objectius hi ha presents.

El canvi de freqüència Doppler induït per un canvi de freqüència de transmissió redueix els graus de llibertat desconeguts.

Ordenar les deteccions per ordre d'amplitud redueix els graus de llibertat desconeguts.

La resolució d'ambigüitats es basa en el processament conjunt de deteccions amb mida o velocitat similars.

Implementacions MATLAB : Les funcions disambigCRT1D i disambiguateClust1D que formen part de la , de programari lliure i de codi obert, del Laboratori de Recerca Naval dels Estats Units es poden utilitzar per a la desambiguació de distància en presència de múltiples objectius i falses alarmes.

Referències

Categoria:Radars