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SISTEMAS DE RADIODETERMINACIÓNSISTEMAS DE RADIODETERMINACIÓNSISTEMAS DE RADIODETERMINACIÓNSISTEMAS DE RADIODETERMINACIÓNGGGGradoradoradorado en Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicaciónen Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicaciónen Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicaciónen Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicación

■ Radar de seguimiento (I)– Medida del error del apuntamiento

– Medida mejorada

Aplicaciones de los sistemas radar

( ) ( ) ( ) ( )r r C G Gε θ θ θ θ = − ∆ = − ∆

( ) ( )( )

( )( )

0

22

2

0

dGG G

C d

d G

d

θ

θ

θεθ θ θ

θ

θθ

θ

=

=

∆≈ − + ∆ +

∆+ ∆

r(θ)

ε

Δθ

0

θ

r(θ)

ε

Δθ

0

θ

θ0

( ) ( )0 0C G Gε θ θ θ = − + ∆

( )0CGε θ θ′≈ − ∆


Aplicaciones de los sistemas radarAplicaciones de los sistemas radarAplicaciones de los sistemas radarAplicaciones de los sistemas radar

■ Radar de seguimiento (II)– Pérdidas por descentramiento

– Formas de producir el descentramiento

� Con una sola antena

( )( )0 0

2

0

00

GSNR SNR

Gθ θ

θ=

=

t

periodo de rotación

r(t)receptor

r(t)



■ Radar de seguimiento (III)� Con dos antenas

� Con cuatro antenas Sistemas monopulso

� Se forman nuevos haces con la suma y diferencia de los dos (o cuatro) originales

t

cambio diagrama

r(t)receptor

r(t)



■ Sistemas monopulso (I)

– Máxima ganancia del canal suma y mayor pendiente canal diferencia

A+B+C+D

A+B-(C+D)

A+C-(B+D)

A+B

A-B

C+D

C-D

A

BC

D

Σ

Δel

Δaz

receptorA

BC

D

Σ

θ

θ

Δreceptor

receptor



■ Sistemas monopulso (II)

θ (radianes)

θ0=0.51.0

1.5

2.5

2.0

2.0

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0--2.0 0.0

Σ=Sa

(θ-θ0)-Sa

(θ+θ0)

θ (radianes)

q0=0.5

1.0 2.0

2.0

0.5

0.0

-0.5

-1.0

--2.0 0.0

Δ=Sa

(θ-θ0)-Sa

(θ+θ0)

1.0

1.5


■ Sistemas monopulso (III)– Configuración modificada


A B

C D E F

G H I J

K L

( )

( )az

el

D E H I

C D G H E F I J

A B D E H I K L

Σ = + + +

∆ = + + + − + + +

∆ = + + + − + + +



■ Procesado de señal en sistemas monopulso (I)– Digital

filtropaso bajo

ΔIΔ

filtropaso bajo

conversorA/D

ΔQ

90°

o r d e n

a d o r

θ

fIF

filtropaso bajo

ΣIΣ

filtropaso bajo

Σ

90°fIF

conversorA/D

conversorA/D

conversorA/D


■ Procesado de señal en sistemas monopulso (II)– Analógico, con control automático de ganancia

– Analógico, sin control automático de ganancia


Σ

Δ

Σ+jΔ

Σ–jΔ–

+

+ +

tan 2|Δ/Σ|

90°

productoescalar

limitador

limitador

Σ

Δ

Re(Δ/Σ)

Amp

productoescalarAGC

AmpkcΣ/|Σ|

kcΔ/|Σ|



■ Procesado de señal en sistemas monopulso (III)– Un sistema monopulso utiliza como procesador el representado

en la figura siendo φ la fase entre los vectores Σ(θ ) y Σ(θ )+j∆(θ ). Calcular la tensión detectada vd(θ ) suponiendo que θB es el ancho de haz a 3 dB y las señales Σ(θ ) y ∆(θ ) vienen dadas por:

Σ(θ )

Δ(θ )

detector fase

90°

vd=senφ

( ) ( ) ( )( )2 24 ln2 /

0;

4 ln2B B

dG e

d

θ θ θθθ θ

θ

−Σ

Σ = ∆ =



■ Procesado de señal en sistemas monopulso (IV)– Solución

2

0 2

2 2

2 2 1/22

8 ln2 2exp 4 ln2

4 ln2 4 ln2

2 20 arctg arctg

2 /2 sen 4tg sen

1 sen2

1

B B

B BB

B B

B

B B

B

dG

d

θθ θ θ θ

θ θ θθ

θ θφ

θ θ

θ θθ φ θφ φ

θ φ θθ

θ

− Σ − ∆ = = − = Σ

−= − =

= ⇒ = ⇒ =−

+



RADAR DE APERTURA SINTÉTICARADAR DE APERTURA SINTÉTICARADAR DE APERTURA SINTÉTICARADAR DE APERTURA SINTÉTICA

■ Simulación del diagrama de radiación de un array lineal utilizando un solo elemento del array en movimiento– Se consigue una buena resolución en azimut sintetizando una gran

apertura de antena

– La resolución en distancia adecuada se puede conseguir de forma independiente mediante técnicas de compresión de pulsos

spotlight stripmap scan



■ Geometría de un sistema SAR de tipo strip (I)

– Tob: tiempo de observación

– tc: posición del radar en cada instante de tiempo

– a(tc): vector de posición del radar respecto al origen

– h y v: altura y velocidad de vuelo (constantes)

x

-y

z v

β

θ/2

Rmin

R(tc)

(0, 0, 0)

q(tc)

x

y

z

v

Tobtc

a(tc)

(0, 0, 0)

hθRmax



■ Geometría de un sistema SAR de tipo strip (II)– Distancias mínima y máxima

Rmax

Rmin

βh

radar

ψ

θ

min max max min; ;

cos cos2 2

UNAMB

h hR R R R R

θ θβ β

= = = −

− +



■ Geometría de un sistema SAR de tipo strip (III)– Celda de resolución en distancia

– Sección radar recta

h

radar

θ cτ/2

ψ x

z

cτ/2 secψ

sec2

cR

τψ∆ =

( ) ( ) ( )0 0 sec2

cR A A

τσ σ σ ψ

= ∆ ∆ = ∆



■ Ecuación radar SAR

– Pav=Pt frp/Bn : potencia promedio transmitida por el radar durante el tiempo de observación

– n=Tob frp : integración de pulsos durante el tiempo de observación (depende inversamente de la celda de resolución en azimut)

– v : velocidad de vuelo

– β : separación con respecto al eje Z– ∆R : resolución en distancia

( )

2 3

0

33

0

sec24

av

n

P G RSNR c

vR kT L

λ σβ

π

∆=



■ Imágenes SAR: Ejemplo (I)



■ Imágenes SAR: Ejemplo (II)



■ Conclusiones (I)– Medida de la velocidad a partir del cambio de frecuencia en la

señal recibida causada por el efecto doppler: positivo para blancos acercándose y negativo para blancos alejándose.

– Sin referencia temporal no se puede obtener la distancia a la que se encuentra el blanco: radar CW modulado en frecuencia (triangular, sinusoidal).

– Utilización de más de una frecuencia para aumentar la máxima distancia sin ambigüedad.

– Indicador de blancos móviles: filtro que elimina la parte del espectro que se corresponde con el clutter (blancos no deseados moviéndose a velocidades muy bajas o nulas)

– Se puede obtener la forma deseada del filtro: cancelador simple, cancelador doble, filtros transversales...



■ Conclusiones (II)– Debido a la forma del filtro se producen velocidades ciegas no

nulas que no pueden ser detectadas por el radar: técnicas de staggering (utilización de más de una frecuencia de repetición de pulsos)

– Se puede obtener el valor de la frecuencia doppler utilizando un bando de filtros digitales: se muestrea la señal recibida en el dominio del tiempo y se obtiene un ventaneado de la señal en el dominio de la frecuencia

– Diagramas de radiación descentrados para monitorizar la trayectoria de un blanco

– Utilización del radar de apertura sintética para realizar mapas digitales del terreno precisos sin necesidad de utilizar grandes antenas

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