Đang tải... (xem toàn văn)
MÔ PHỎNG MÀN HÌNH HIỂN THỊ RADAR.
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện Tử Viễn Thơng () BÁO CÁO MƠN HỌC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VÀ DẪN ĐƯỜNG ĐIỆN TỬ Đề tài : MÔ PHỎNG MÀN HÌNH HIỂN THỊ RADAR Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực : TS Hà Duyên Trung : Vũ Văn Sơn - ĐT9 Đặng Đình Nhất – ĐT9 Đặng Quốc Cường – ĐT11 Hà Nội 5/2011 LỜI MỞ ĐẦU Radar tên viết tắt “ Radio Dectection and Ranging ” có nghĩa phương tiện dùng sóng vô tuyến điện để phát xác định vị trí mục tiêu Tên Hải quân Mỹ đặt đại chiến thứ hai, chưa đủ nghĩa trở nên thông dụng giới Trong loại vũ khí, khí tài cơng nghệ cao Radar khí tài có nhiều ứng dụng đặc biệt Radar có khả phát mục tiêu cự ly xa điều kiện nào, tính tốn tốc độ, hướng bay đặc điểm mục tiêu để thị cho đơn vị hỏa lực bám sát tiêu diệt mục tiêu Sau chiến tranh, kỹ thuật tên lửa vũ khí tiến cơng hàng khơng ngày phát triển vai trờ Radar ngày trở nên quan trọng Radar phịng khơng lực lượng đảm bảo chủ yếu tin tức máy bay địch đội hình chiến đấu qn chủng phịng khơng có mặt khắp chiến trường, phục vụ chiến dịch, lực lượng phịng khơng đánh thắng chiến tranh không quân đế quốc Mỹ Trong chiến tranh vùng Vịnh, vũ khí cơng nghệ cao với thủ đoạn tác chiến diện tử, Mỹ liên qn vơ hiệu hóa hệ thống Radar phịng khơng Irắc từ làm rối loạn hệ thống huy, làm hiệu lực hệ thống phịng khơng Irắc khiến cho Irắc phải chịu thất bại Irắc có tay lực lượng quân khổng lồ Áp dụng vào mục đích hịa bình Radar lại tỏ rõ tính ưu việt nó, Nhờ Radar mà việc diều khiển tàu vũ trụ thật dễ dàng xác Khơng thế, lĩnh vực khí tượng thủy văn, Radar giúp cho việc dự báo thời tiết xác thuận lợi nhiều Radar phát bất thường khí xa hàng trăm Km, giúp máy bay, tàu bè phịng tránh thiên tai Nhờ có Radar mà máy bay hạ cánh cất cánh trường hợp thời tiết nào; Các tàu biển lại an toàn, tránh va chạm với tàu bè khác, trành khỏi đâm vào tảng băng trôi Hiện Radar ứng dụng nhiều ngành kỹ thuật đời sống Do việc nghiên cứu, phát triển Radar nước giới đặc biệt quan tâm trọng Trong phần này, chúng em mơ hình hiển thị hệ thống Radar phương pháp hiển thị mục tiêu Do hạn chế mặt kiến thức thời gian nên chương trình cịn nhiều thiếu sót, chúng em mong thầy bạn đóng gớp ý kiến để tập ngày hoàn thiện I GIỚI THIỆU CHUNG Những vấn đề chung Radar Radar thiết bị đảm bảo nhận tin tức mục tiêu nhờ thu phân tích sóng vơ tuyến Mục tiêu là: Loại khí động lực: máy bay, tên lửa có cánh… Loại vượt đại châu vũ trụ: đầu đạn hạt nhân, vệ tinh… Mục tiêu mặt đất, mặt nước mục tiêu có nguồn gốc thiên nhiên Quá trình nhận biết tin tức Radar nhiều trường hợp chia thành bước sau: Phát mục tiêu: đốn có hay khơng có mục tiêu vùng khơng gian với xác suất đốn sai cho phép Đo tọa độ tham số chuyển động với sai số cho phép Phân biệt mục tiêu toán phát đo đạc tham số mục tiêu gần mục tiêu cịn có mục tiêu khác Nhận biết mục tiêu: Đài Radar xác định mục tiêu thuộc loại nào, ai, bay đâu, đường bay mục tiêu phải gắn transponder Bước có Radar thứ cấp Các thiết bị Radar phải có khả chống nhiễu cao nhiễu thiên nhiên nhiễu nhân tạo Khả chống nhiễu khả đài Radar đảm bảo tiêu chất lượng, phát hiện, đo lường mức độ cho có nhiễu, khả sử dụng nguồn nhiễu làm tin tức Radar Sóng Radar sóng siêu âm dùng để phát mục tiêu nước Thơng thường sóng Radar sóng điện từ có bước sóng từ 1mm đến 100km Các sóng dải mm, cm, m có vai trị quan trọng nhất.Hiện sóng điện từ ngắn hơn: sóng hồng ngoại, sóng ánh sang sử dụng Radar Nguyên tắc nhận tin tức Radar Những tin tức mục tiêu mang tín hiệu Radar dao động điện từ có tham số liên hệ chặt chẽ với tham số mục tiêu Phương pháp nhận tin tửc Radar thông thường phương pháp Radar chủ động Radar chiếu xạ mục tiêu nhờ lượng điện tử sóng phản xạ mục tiêu thiết bị thu Phản xạ sóng xảy giới hạn hai mơi trường có tính chất điện từ từ khác Chú ý dao động điện từ chiếu xạ mục tiêu chưa phải tín hiệu Radar chúng khơng chứa đựng tin tức mục tiêu Khi cần nhận biết mục tiêu, tín hiệu Radar tạo nên phương pháp hỏi đáp chủ động Trong trường hợp lượng điện từ chiếu xạ mục tiêu làm cho máy trả lời mục tiêu phát tín hiệu vơ tuyến hồn tồn xác định, tín hiệu nhận máy thu đài Radar Khi phát đo lường tham số mục tiêu sử dụng tính chất vật lý sóng vơ tuyến: Sóng điện từ mơi trường đồng đăng hướng truyền thẳng Sóng điện từ truyền với tốc độ trung bình vận tốc ánh sang mơi truờng khí chân khơng Khi sóng điện từ truyền lan mơi trường đồng gặp phải môi trường thứ hai không đồng với môi trường thứ (không chiết suất) xảy tượng tán xạ sóng điện từ Hiện tượng tán xạ xảy xung quanh môi trường thứ hai hay biên giới hai mơi trường, có phần phản xạ nguồn phát xạ Tia phương ngược chiều với tia chiếu xạ giúp cho hệ thống phát mục tiêu, đối tượng hay mục tiêu cần định vị Khi sóng điện từ chiếu xạ vào mục tiêu chuyển động với tần số gọi tần số chiếu xạ lượng phản xạ tín hiệu phản xạ có tần số sai khác so với tần số chiếu xạ f(chieuxa) f(doppler) = f(chieuxa) f = f(phanxa) Dấu “+” mục tiêu tiến dần phía nguồn chiếu xạ Dấu “ - ” mục tiêu xa nguồn chiếu xạ f phụ thuộc vận tốc xuyên tâm xác định f ta xác định vận tốc xuyên tâm Hiệu ứng gọi hiệu ứng Doppler Chỉ tiêu kĩ thuật – chiến thuật Radar: 3.1 Chỉ tiêu chiến thuật: Vùng quan sát: Radar có nhiệm vụ quan sát mục tiêu phạm vi Vùng quan sát giới hạn cự ly cực đại Dmax cực tiểu Dmin góc quan sát mặt phẳng ngang đứng Chu kỳ quét Tq: thời gian để Radar quét hết vùng quan sát lần Các tọa độ đo Độ xác đo tọa độ tốc độ mục tiêu Độ tin cậy sử dụng: độ tin cậy nêu lên khả hoàn thành chức đài khoảng thời gian xác định Thông thường độ tin cậy biểu thị xác suất đài làm việc khoảng thời gian cho Khả chống nhiễu: khả trì tiêu kỹ thuật đài Radar điều khiển có nhiễu tác động Về tính chiến thuật đơi người ta cịn kể thêm điều kiện làm việc đài: tính chất mục tiêu, điều kiện thời tiết, vị trí triển khai Các tính chiến thuật đài radar xác định tính kỹ thuật 3.2 Chỉ tiêu kĩ thuật Nguyên tắc xây dựng đài Radar: phương pháp nhận tín hiệu Radar, dạng dao động xạ, phương pháp gia cơng tín hiệu máy thu Tần số sóng mang dao động xạ hay bước sóng λ Quy luật điều chế dao động xạ Công suất xạ trung bình Ptb cơng suất đỉnh Pd Dạng độ rộng giản đồ anten Độ nhạy máy thu theo công suất Ptmin hay lượng II Phân loại hệ thống radar dải tần làm việc Phân loại hệ thống radar Hệ thống Radar chủ động (Active System): thực việc phát, thu xử lý sóng điện từ phản xạ từ mục tiêu radar Hệ thống Radar bị động (Passive System): thu xử lý sóng điện từ xạ từ mục tiêu Radar Hệ thống Radar liên tục (Continuous Wave): Hệ thống Radar xung (Pulse Radar): Radar sơ cấp: hệ thống Radar thu nhận tín hiệu phản xạ từ bề mặt mục tiêu đến máy phát đặt mặt đất Radar thứ cấp: hệ thống Radar thu nhận tín hiệu mục tiêu phát sau nhận tín hiệu từ mặt đất 2 Dải tần làm việc hệ thống radar III Ứng dụng Hệ thống Radar cho ta biết mục tiêu (hay đối tượng) cần quan sát qua hình hiển thị: Radar đặt mặt đất, mặt biển, khơng khí không gian Radar mặt đất dùng phát hiện, định vị bám máy bay mục tiêu không gian Radar đặt tàu sử dụng để dẫn đường giúp đỡ cứu hộ biển, quan sát máy bay Radar đặt máy bay dùng để phát máy bay, tàu khác, để chụp ảnh mặt đất, phát bão, dẫn đường Trong không gian, radar hướng dẫn tàu không gian giám sát từ xa biển đất liền Các vùng ứng dụng radar: + Điều khiển giao thông hàng không (ATC) + Dẫn đường cho máy bay + An tồn hàng hải + Khơng gian + Cảm nhận từ xa + Quân + Dự báo thời tiết … Với ứng dụng chức vai trị to lớn radar, thật quan trọng nhiều lĩnh vực Một số hình ảnh hệ thống radar Hệ thống radar mặt đất Hệ thống radar biển tàu Hệ thống radar di động Súng bắn tốc độ sử dụng nguyên lí làm việc radar IV Phần mềm mơ Các chức chương trình: Hiển thị mục tiêu lúc màu khác Để lại dấu vết quỹ đạo mục tiêu Radar chủ động sơ cấp Tự động bám sát mục tiêu (bám theo góc phương vị) Lần lượt mơ trang hình Hiển thị nhìn vịng Hiển thị cự ly D cách quét tia điện tử đường thẳng Hiển thị cự ly D cách quét tia điện tử vòng tròn Hiển thị cự ly D cách quét tia điện tử xoắn ốc Phải thể độ xác theo mức độ tăng dần Radar tự động đảo chiều quét cánh sóng 2 Lưu đồ thực hiện: Bắt đầu ĐÚNG SAI Quét thảng SAI Quét xoắn KẾT THÚC Đảo chiều quét ĐÚNG SAI Quét tròn ĐÚNG KO Đảo chiều quét Đảo chiều quét Mục tiêu? KO CÓ KO Mục tiêu? Mục tiêu? CĨ CĨ Hiển thị thơng sơ mục tiêu theo qt xốn ốc Hiển thị thơng sơ mục tiêu theo qt trịn Hiển thị thơng sơ mục tiêu theo quét thẳng Kết chương trình mơ Màn hình khởi động hiển thị vịng trịn Màn hình qt thẳng Màn hình qt trịn Phân cơng cơng việc Cơng việc nhóm: Xây dựng phần mền thiết kế hình hiển thị radar Cơng việc cụ thể thành viên nhóm: - Đặng Đình Nhất: Tìm hiểu lập trình Visual C# , tham gia viết code chương trình mơ phỏng, xây dựng giao diện chương trình - Vũ Văn Sơn: Tìm hiểu lập trình Visual C# , tham gia viết code chương trình mơ phỏng, xây dựng giao diện chương trình, viết báo cáo - Đặng Quốc Cường: Tìm hiểu lập trình Visual C# , tham gia viết code chương trình mơ phỏng, xây dựng giao diện chương trình, thiết kế slide TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tự học lập trình Visual C++ Từ đến nâng cao – Phạm Công Ngô (chủ biên), Phạm Ngọc Nam, Phạm Tuấn Lượng [2] Kĩ thuật định vị & dẫn đường – Phạm Văn Tuân [3] Bài giảng kĩ thuật định vị & dẫn đường – Đỗ Trọng Tuấn [4] www.google.com.vn ... CĨ Hiển thị thơng sơ mục tiêu theo qt xốn ốc Hiển thị thơng sơ mục tiêu theo qt trịn Hiển thị thông sô mục tiêu theo quét thẳng Kết chương trình mơ Màn hình khởi động hiển thị vịng trịn Màn hình. .. mục tiêu Radar chủ động sơ cấp Tự động bám sát mục tiêu (bám theo góc phương vị) Lần lượt mơ trang hình Hiển thị nhìn vịng Hiển thị cự ly D cách quét tia điện tử đường thẳng Hiển thị cự ly... số hình ảnh hệ thống radar Hệ thống radar mặt đất Hệ thống radar biển tàu Hệ thống radar di động Súng bắn tốc độ sử dụng nguyên lí làm việc radar IV Phần mềm mơ Các chức chương trình: Hiển thị