规划雷达网络覆盖地形
这个例子展示了如何利用地形上的传播建模来规划雷达网络。导入DTED一级地形数据的区域包含五个候选单站雷达站点。雷达方程用于确定是否可以探测到目标位置，其中使用Longley-Rice传播模型或地形集成粗糙地球模型™(TIREM™)计算附加路径损失。选择最好的三个地点来探测在地面以上500米飞行的目标。该场景被更新为模拟一个在地面以上250米飞行的目标。雷达覆盖地图显示了这两种情况。
地形数据导入
导入美国科罗拉多州博尔德附近地区的dted格式地形数据。该地形文件从SRTM空洞填充数据集下载，该数据集可从美国地质调查局(USGS)获得。该文件为DTED一级格式，采样分辨率约为90米。单个DTED文件定义了跨越经纬度1度的区域。
dtedfile =“n39_w106_3arc_v2.dt1”；归因=SRTM 3弧秒分辨率。数据来自美国地质调查局。”；addCustomTerrain (“southboulder”dtedfile,“归因”归因)
使用导入的地形打开站点查看器。高分辨率卫星地图图像的可视化需要互联网连接。
观众= siteviewer (“地形”，“southboulder”）;
显示候选雷达站点
该地区西部为山地，东部为平原地区。雷达将被放置在平坦的地区，以探测山区的目标。定义五个放置雷达的候选位置，并在地图上显示它们。候选位置的选择与居民区以外的地图上的当地高点相对应。
在每个位置创建配置的发射机和接收器站点，以建模单静态雷达，其中雷达天线假设高于地面10米。
名称=“雷达站点”+ (1:5);Rdrlats = [39.6055 39.6481 39.7015 39.7469 39.8856];Rdrlons = [-105.1602 -105.1378 -105.1772 -105.2000 -105.2181];创建与雷达相关的发射机站点。rdrtxs = txsite (“名称”、名称、.．.“AntennaHeight”10.．.“人肉搜索”rdrlats,.．.“经”, rdrlons);创建与雷达相关的接收站点rdrrxs = rxsite (“名称”、名称、.．.“AntennaHeight”10.．.“人肉搜索”rdrlats,.．.“经”, rdrlons);只显示雷达发射机站点显示(rdrtxs);
缩放和旋转地图以查看候选雷达站点周围的3-D地形。通过选择站点可查看位置、天线高度和地面高度。
设计单站雷达系统
设计一个基本的单脉冲雷达系统，探测距离达35000米的非波动目标，雷达截面为0.1平方米(RCS)，距离分辨率为5米。理想的性能指标是检测概率(Pd)为0.9，虚警概率(Pfa)低于1e-6。假定雷达是可旋转的，并在所有方向上支持相同的天线增益，其中天线增益对应于一个高度定向的天线阵列。
pd = 0.9;%检测概率pfa = 1 e-6;误报概率maxrange = 35000;最大无歧义范围(m)管理员= 5;所需距离分辨率(m)tgtrcs = 1;所需目标雷达截面(m^2)
使用脉冲积分来降低雷达接收器所需的信噪比。使用10个脉冲并计算检测目标所需的信噪比。
numpulses = 10;Snrthreshold = albersheim(pd, pfa, num豆类);%单位:dBdisp (snrthreshold);
4.9904
定义雷达中心频率和天线增益假设高定向天线阵列。
fc = 10 e9;发射机频率:10ghzantgain = 38;天线增益:38分贝c = physconst (“光速”）;λ= c / fc;
利用雷达方程计算雷达发射机所需峰值脉冲功率(瓦)。
pulsebw = c /(2 *管理员);脉冲宽度= 1 / pulsebw;Ptx = radareqpow(λ,maxrange snrthreshold,脉冲宽度,.．.RCS的tgtrcs,“获得”, antgain);disp (Ptx)
3.1521 e + 05
定义目标位置
定义一个包含2500个位置的网格来表示感兴趣区域内移动目标位置的地理范围。感兴趣的区域在纬度和经度上都跨越0.5度，包括向西的山脉以及雷达站点周围的一些地区。目标是探测位于西部山区的目标。
定义感兴趣的区域Latlims = [39.5 40];Lonlims = [-105.6 -105.1];在感兴趣的区域内定义目标位置的网格latlims tgtlatv = linspace (latlims (1), (2), 50);lonlims tgtlonv = linspace (lonlims (1), (2), 50);[tgtlons, tgtlats] = meshgrid (tgtlonv tgtlatv);tgtlons = tgtlons (:);tgtlats = tgtlats (:);
计算目标位置的最小、最大和平均地面高程。
创建与目标位置对应的站点临时数组并查询地形。Z =海拔(txsite (“人肉搜索”tgtlats,“经”tgtlons));[Zmin, Zmax] = bounds(Z);Zmean =意味着(Z);disp (地面高程(米):最小最大值平均值+换行符+.．.”“+ (Zmin) +”“+ (Zmax) +”“+圆(Zmean))
地面标高(米):最小最大值平均1257 3953 2373
目标高度可以参考平均海平面或地面高度来定义。以地面高度为参考，确定目标高度为500米。
目标高度(m)tgtalt = 500;
将感兴趣的区域在地图上显示为实心绿色区域。
查看器。Name =“感兴趣的雷达覆盖区域”；regionData = propagationData (tgtlats tgtlons,“区域”的(大小(tgtlats)));轮廓(regionData“ShowLegend”假的,“颜色”，“绿色”，“水平”, 0)
计算具有地形的目标位置的信噪比
雷达方程包括自由空间路径损耗，并有一个附加损耗的参数。使用地形传播模型来预测地形上的附加路径损失。使用Huntington Ingalls Industries的TIREM™(如果有的话)，或者使用Longley-Rice (ITM)模型。TIREM™支持高达1000 GHz的频率，而Longley-Rice的有效频率为20 GHz。计算总附加损耗，包括从雷达到目标，然后从目标返回到接收机的传播。
创建一个地形传播模型，使用TIREM或Longley-Ricetiremloc = tiremSetup;如果~isempty(tiremloc) pm = propagationModel(“可以”）;其他的点= propagationModel (“longley-rice”）;结束计算由于地形和雷达与目标之间的返回距离造成的额外路径损失。[L, ds] = helperPathlossOverTerrain(pm, rdrtxs, rdrrxs, tgtlats, tgtlons, tgtalt);
利用雷达方程计算每个雷达接收器上从每个目标反射的信号的信噪比。
计算所有雷达和目标的信噪比numtgts =元素个数(tgtlats);numrdrs =元素个数(rdrtxs);rawsnr = 0 (numtgts numrdrs);为tgtind = 1: numtgts为rdrind = 1:numrdrs rawsnr(tgtind,rdrind) = radareqsnr(lambda,ds(tgtind,rdrind)，Ptx,pulsewidth，.．.“获得”antgain,RCS的tgtrcs,“损失”L (tgtind rdrind));结束结束
优化雷达覆盖
如果雷达接收机信噪比超过上述计算的信噪比阈值，则检测到目标。考虑所有雷达站点的组合，选择三个探测次数最多的站点。计算信噪比数据作为最佳的信噪比可在任何选定的雷达接收站。
bestsitenums = helperOptimizeRadarSites(rawsnr, snrthreshold);信噪比= max (rawsnr (:, bestsitenums), [], 2);
显示雷达覆盖范围，显示信噪比满足检测目标所需阈值的区域。选择的三个最佳覆盖雷达站点用红色标记显示。
覆盖地图显示了北、东、南三面的直边，对应于感兴趣区域的边界。覆盖图假设雷达可以在所有方向旋转并产生相同的天线增益，并且雷达可以同时发射和接收，因此没有最小覆盖范围。
覆盖地图在西部边缘有锯齿状的部分，那里的覆盖区域受到地形影响的限制。雷达系统的设计范围为35000米，覆盖范围受到限制的西部边缘出现了平滑的部分。
使用红色标记显示所选雷达站点查看器。Name =“雷达覆盖”；clearMap(观众)显示(rdrtxs (bestsitenums))绘制雷达覆盖范围rdrData = propagationData (tgtlats tgtlons,“信噪比”信噪比);legendTitle =“信噪比”+换行符+“(dB)”；轮廓(rdrData.．.“水平”snrthreshold,.．.“颜色”，“绿色”，.．.“LegendTitle”legendTitle)
改变要积分的脉冲数
之前的分析基于集成10个脉冲的系统优化了雷达发射机功率和站点位置。现在，研究系统的不同运行模式对雷达覆盖的影响，其中要积分的脉冲数是不同的。计算检测不同脉冲数目标所需的信噪比阈值。
计算不同脉冲数对应的信噪比阈值numpulses = 1:10;snrthresholds = 0(1,元素个数(numpulses));为K = 1:numel(num豆类)snrthresholds(K) = albersheim(pd, pfa, num豆类(K));结束绘制SNR阈值与要积分的脉冲数的关系情节(numpulses snrthresholds,“- *”)标题(探测所需的雷达接收机信噪比)包含("需要积分的脉冲数") ylabel (“信噪比”(dB)网格)在；
显示对应于几个不同脉冲数的信噪比阈值的雷达覆盖图。增加积分所需的脉冲数会降低所需的信噪比，从而产生更大的覆盖区域。
%显示最佳网站查看器。Name =“多信噪比阈值的雷达覆盖”；Show (rdrtxs(bestsitenums)) colors = jet(4);Colors (4，:) = [0 1 0];轮廓(rdrData.．.“水平”，snrthresholds([1 2 5 10])，.．.“颜色”、颜色、.．.“LegendTitle”legendTitle)
更新目标高度
更新场景，使目标位置高于地面250米，而不是高于地面500米。重新运行与上面相同的分析，选择三个最佳雷达站点并可视化覆盖范围。新的覆盖地图显示，降低目标的可见性也减少了覆盖面积。
%目标地面高度(m)tgtalt = 250;[L, ds] = helperPathlossOverTerrain(pm, rdrtxs, rdrrxs, tgtlats, tgtlons, tgtalt);计算所有雷达和目标的信噪比numrdrs =元素个数(rdrtxs);rawsnr = 0 (numtgts numrdrs);为tgtind = 1: numtgts为rdrind = 1:numrdrs rawsnr(tgtind,rdrind) = radareqsnr(lambda,ds(tgtind,rdrind)，Ptx,pulsewidth，.．.“获得”antgain,RCS的tgtrcs,“损失”L (tgtind rdrind));结束结束选择3个雷达站点的最佳组合bestsitenums = helperOptimizeRadarSites(rawsnr, snrthreshold);信噪比= max (rawsnr (:, bestsitenums), [], 2);%显示最佳网站查看器。Name =“雷达覆盖”；clearMap(观众);表演(rdrtxs (bestsitenums))绘制雷达覆盖范围rdrData = propagationData (tgtlats tgtlons,“信噪比”信噪比);轮廓(rdrData.．.“水平”snrthreshold,.．.“颜色”，“绿色”，.．.“LegendTitle”legendTitle)
显示多个信噪比阈值的雷达覆盖图。
%显示最佳网站查看器。Name =“多信噪比阈值的雷达覆盖”；显示(rdrtxs (bestsitenums))轮廓(rdrData,.．.“水平”，snrthresholds([1 2 5 10])，.．.“颜色”、颜色、.．.“LegendTitle”legendTitle)
结论
设计了一种单站雷达系统，用于探测35000米距离上0.1平方米雷达截面(RCS)的非波动目标。雷达站点从五个候选站点中选择，以优化感兴趣区域的探测数量。考虑了两个目标高度:高于地面500米和高于地面250米。覆盖图表明为了实现探测，雷达和目标之间的视线能见度的重要性。第二种情况的结果是，目标更接近地面，因此更有可能被雷达阻挡在视线可见度之外。这可以通过旋转地图来查看地形，其中非覆盖区域通常位于山脉的阴影区域。
通过关闭站点查看器并删除导入的地形数据进行清理。
关闭(观众)removeCustomTerrain (“southboulder”）
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