Rozdzielczość niejednoznaczności częstotliwości

Sygnał Dopplera próbkowany z częstością tętna zbliżoną do częstotliwości Dopplera.

Rozdzielczość niejednoznaczności częstotliwości jest używana do znalezienia prawdziwej prędkości celu dla systemów radarowych o średniej częstotliwości powtarzania impulsów (PRF). Jest to używane z radarem impulsowo-dopplerowskim .

Definicja

Aliasing prędkości radialnej występuje, gdy odbicia docierają od reflektorów poruszających się wystarczająco szybko, aby częstotliwość Dopplera przekroczyła częstotliwość powtarzania impulsów (PRF).

Rozdzielczość niejednoznaczności częstotliwości jest wymagana do uzyskania rzeczywistej prędkości radialnej, gdy pomiary są wykonywane przy użyciu systemu, w którym prawdziwa jest następująca nierówność.

$Radial \ Prędkość> 0,5 \ lewo ({\frac {PRF\razy C}{Transmisja\Częstotliwość}}\po prawej)}$

Pomiary prędkości radialnej wykonane w ten sposób dają funkcję modulo rzeczywistej prędkości radialnej.

${\ Displaystyle Apparent \ Prędkość = (TrueVelocity) MOD \ lewo ({\ Frac {PRF \ razy C} {2 \ razy Nadawanie \ Częstotliwość}} \ prawo)}$

Teoria

Pulsowanie radarowe powoduje zjawisko zwane aliasingiem , które występuje, gdy częstotliwość Dopplera tworzona przez ruch reflektora przekracza częstotliwość powtarzania impulsów (PRF).

Pojęcie to jest związane z rozdzielczością niejednoznaczności zakresu .

Dopplerowskie przesunięcie częstotliwości jest wprowadzane na odbite sygnały wykorzystywane przez radar.

Operacja

Kiedy przesunięcie częstotliwości Dopplera przekracza PRF, częstotliwość jest zmniejszana. To ograniczenie nazywa się częstotliwością próbkowania Nyquista . Wprowadza to operację modulo na pozorną częstotliwość odbitego sygnału.

Niejednoznaczna prędkość jest następująca.

${\ Displaystyle Niejednoznaczne \ Prędkość = -0,5 \ lewo ({\ Frac {Doppler \ Częstotliwość \ razy C} {Transmisja \ Częstotliwość}} \ prawo)}$

Częstotliwość jest zwijana dla celów o dużej prędkości, gdzie prędkość radialna powoduje przesunięcie częstotliwości powyżej częstotliwości Nyquista . Rzeczywistą prędkość celu można złożyć za pomocą operacji modulo wytwarzanej w procesie próbkowania.

${\ Displaystyle Prawda \ Prędkość = Niejednoznaczne \ Prędkość + 0,5 \ razy N \ lewo ({\ Frac {PRF \ razy C} {Transmisja \ Częstotliwość}} \ prawej)}$

${\ Displaystyle N = liczba całkowita \ Pomiędzy \ pm \ lewo ({\ frac {0,5 \ razy przepustowość} {PRF}} \ prawej)}$

Częstotliwość Nyquista zmieni się również po zmianie PRF.

Najlepiej wyjaśni się to na przykładzie z 2 różnymi PRF, chociaż rzeczywiste systemy używają innej metody.

W tym przykładzie PRF A może wykryć prędkość rzeczywistą do 600 mil na godzinę, a PRF B może wykryć prędkość rzeczywistą do 500 mil na godzinę.

0 mil na godzinę	100 mil na godzinę	200 mil na godzinę	300 mil na godzinę	400 mil na godzinę	500 mil na godzinę
		Docelowy PRF A
				Docelowy PRF B

Prędkość pozorna dla PRF A mieści się w filtrze 200 MPH, a prędkość pozorna dla PRF B mieści się w filtrze 400 MPH. Ta kombinacja ustawia rzeczywistą prędkość docelową na 1400 mil na godzinę (2x6+2 lub 2x5+4). Można to zobaczyć graficznie, gdy przedziały zakresów są ułożone od końca do końca, jak pokazano poniżej.

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	29	29
		A						A						A						A						A
				B					B					B					B					B					B

„A” reprezentuje możliwości prędkości docelowej dla PRF A, a „B” reprezentuje możliwości prędkości docelowej dla PRF B.

Ta technika przetwarzania sygnału z rozdzielczością niejednoznaczności częstotliwości określa rzeczywistą prędkość.

Rozdzielczość niejednoznaczności jest zwykle implementowana za pomocą tabeli przeglądowej. Można to również zaimplementować jako splotu , w której amplitudy widma z jednego PRF są stosowane do próbek widma z drugiego PRF jako funkcja przesuwanego okna.

Ograniczenia

Techniki przetwarzania są nieco bardziej skomplikowane, gdy istnieje więcej niż jedno odbicie w tej samej odległości z nieco inną prędkością radialną.