Modellieren von Radarsystemen mit MATLAB

Tag 1 von 2

Arbeiten mit der Radar Toolbox

Ziel: Überblick über die Kursthemen, einschließlich eines Radarsystemmodells, das im Verlauf des Kurses in verschiedenen Detailgraden entwickelt wird.

• Einführung zu den Produkten in der obigen Liste mit dem Schwerpunkt auf der Radar Toolbox 
• Einführung in den Workflow zum Entwerfen von Radarsystemen 
• Kennenlernen eines Such- und Zielverfolgungs-Radarmodels als Kursbeispiel

Entwicklung von Radarsystemen

Ziel: Anforderungen von Radarsystemen mit der Radar Designer-App charakterisieren, analysieren und auswerten.

• Auswerten der Radargleichung und Bewerten der Leistung anhand von Metriken der Systemebene 
• Berechnen von Verstärkungsfaktoren und Übertragungsverlusten des Systems, Übertragungsleistung, maximaler Reichweite, SNR und weiteren wichtigen Radarentwurfsparametern 
• Analysieren der Detektionsleistung über einen Bereich von Umgebungsbedingungen 
• Erkunden und Abwägen von Design-Alternativen für Signal- und Datenverarbeitung, um die Anforderungen zu erfüllen. 
• Visualisieren von SNR und Reichweite in einem Ampeldiagramm 
• Generieren von MATLAB Programmcode aus der App heraus

Erstellung eines Radar-Szenarios

Ziel: Sie lernen, wie mit der Radar Toolbox ein Radar-Szenario erstellt wird, das zum Bewerten des Erstentwurfs eines Radarsystems und für Simulationen auf Systemebene verwendet werden kann.

• Modellieren von Bewegung, Ausrichtung und SNR von Radarplattformen und -zielen 
• Erstellen und Aufzeichnen eines Radar-Szenarios, das Plattformen und Sender enthält 
• Darstellen der Trajektorien (Ground Truth), Objekterkennungen und Leistungspegel in einem Radar-Szenario

Modellierung und Simulation von Radarsystemen

Ziel: Übersetzen des Erstentwurfs eines Radarsystems in ein statistisches Modell. Generieren von Detektionen, Cluster-Detektionen und Tracks aus dem Modell. Implementieren eines Workflows zum direkten Übergang vom statistischen Modell zu einem Modell auf Signalebene.

• Übersetzen des Grobentwurfs in Parameter des statistischen Modells 
• Ausführen des statistischen Modells zum Generieren von Detektionen und Tracks 
• Verwenden des Radar-Transceivers zum direkten Übergang vom statistischen Modell zu einem Modell auf Signalebene 
• Validieren der Ergebnisse aus verschiedenen Abstraktionsebenen der Modellierung

Radarsignal- und -datenverarbeitung

Ziel: Generieren von Detektionen aus Simulationen auf Signalebene Schätzen der Parameter des empfangenen Signals einschließlich Direction of Arrival (DOA), Reichweite, Winkel und Doppler-Antwort. Konfigurieren eines Multi-Objekt Trackers und Durchführen des adaptiven Trackings.

• Überblick zur Radarsignal- und -datenverarbeitung 
• Ermitteln der Eigenschaften von empfangenen Signalen, wie zum Beispiel Antwort des Optimalfilters, Antwort des Dehnungsprozessors, Einfallsrichtung (Direction of Arrival, DOA), Reichweite, Winkel und Doppler-Antwort 
• Hinzufügen eines Detektionsalgorithmus für Constant False Alarm Rate (CFAR) 
• Erstellen, Löschen und Verwalten von Tracks für mehrere Objekte. Ermitteln der Positionen und Geschwindigkeiten der Objekte

Tag 2 von 2

Entwurf von Antennen-Arrays

Ziel: Entwerfen und Analysieren von Phased-Array-Antennen.

• Generieren von Strahlungsmustern von linearen, planaren und konformen Phased-Array-Antennen mit der Sensor Array Analyzer-App 
• Entwerfen von Arrays mithilfe von Subarray-Architekturen 
• Synthetisieren eines Arrays nach einem bekannten Muster
• Modellieren von Sende- und Empfangssignalen durch Antennen-Arrays 

Räumliche Signalverarbeitung

Ziel: Integrieren von Beamforming und Abschätzen von Direction of Arrival (DOA) zum Verbessern der gewünschten Signalstärke und Verringern der Auswirkung von Interferenzquellen. Parameterschätzung für Winkel, Doppler

• Modellieren eines Schmalband- und eines Breitband-Beamformers 
• Implementieren einer Schätzung der Direction of Arrival

Modellierung der Umgebung eines Radarsystems

Ziel: Erhöhen der Modellgenauigkeiten auf Signalebene für die Komponenten des Radarsystems und des Radar-Szenarios.

• Modellierung von punktförmigen und rückstrahlenden Zielen mit winkelabhängigem RCS 
• Modellieren von Wellenausbreitung im freien Raum, Clutter- und Jammer-Interferenzen 
• Radar-Höhenmesser 

Antennenanordnungen und gegenseitige Verkopplung

Ziel: Generieren von Antennenanordnungen und Modellieren von gegenseitiger Verkopplung in einem Array.

• Generieren von Antennenanordnungen mit der Antenna Designer-App und der Antenna Array Designer-App 
• Modellieren von Arrays mit benutzerdefinierten Elementen 
• Berechnen von gegenseitiger Verkopplung in kleinen, mittleren und großen Arrays

Wellenformbibliotheken für Multifunktionsradar

Ziel: Auswählen der Wellenformparameter und Erstellen einer flexiblen Wellenformbibliothek.

• Verwenden der Pulse Waveform Analyzer-App zum Entwerfen von Radarwellenformen 
• Erstellen einer Bibliothek der Wellenformen, die in einem Multifunktionsradar verwendet werden können 
• Implementieren flexibler PRF-, Frequenz- und Strahllenkungsmodelle