Đề tài Xây dựng phần mềm mô phỏng radar quân sự

Đánh giá báo cáoChọn các mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo các tiêu chí dưới đây: 0: Không có, 1 có rất ít, 2 có vừa phải, 3 có nhiều, còn một ít lỗi 5 có nhiều, gần như kh

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN & ĐIỆN TỬ

Lớp ET-LUH64

BÁO CÁO ĐỒ ÁN I :

Đề tài: Xây dựng phần mềm mô phỏng radar

Đánh giá báo cáo

Chọn các mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo các tiêu chí dưới

đây:

(0): Không có, (1) có rất ít, (2) có vừa phải, (3) có nhiều, còn một ít lỗi (5)

có nhiều, gần như không có lỗi

Có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành (20)

1 giả thuyết (bao gồm mục đích và tính phù hợp) cũng như phạm viNêu rõ tính cấp thiết và quan trọng của đề tài, các vấn đề và các

2 Cập nhật kết quả nghiên cứu gần đây nhất (trong nước/quốc tế) 1 2 3 4 5

3 Nêu rõ và chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải quyết vấn đề 1 2 3 4 5

5 Có kết quả mô phỏng/thưc nghiệm và trình bày rõ ràng kết quả đạtđược

Có khả năng phân tích và đánh giá kết quả (15)

6 Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu và phương pháp thựchiện dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết một cách có hệ thống 1 2 3 4 5

7 Kết quả được trình bày một cách logic và dễ hiểu, tất cả kết quảđều được phân tích và đánh giá thỏa đáng. 1 2 3 4 5

8 Trong phần kết luận, tác giả chỉ rõ sự khác biệt (nếu có) giữa kếtquả đạt được và mục tiêu ban đầu đề ra đồng thời cung cấp lập

luận để đề xuất hướng giải quyết có thể thực hiện trong tương lai 1 2 3 4 5

Kỹ năng viết (10)

9

Đồ án trình bày đúng mẫu quy định với cấu trúc các chương logic

và đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, được đánh số

thứ tự và được giải thích hay đề cập đến trong đồ án, có căn lề,

dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương và kết

luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo và có trích dẫn đúng quy

3 Nhận xét thêm của Thầy/Cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét về thái độ và tinh thần làm việc của sinh viên)

Ngày: / / Người nhận xét

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CAM KẾT

Đề tài này là do chúng em tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước

đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có từ trước

LỜI CẢM ƠN Sau khi đã hoàn thành đề tài, lời nói đầu tiên nhóm em xin gửi lời

cảm ơn sâu sắc và chân thành đến thầy Nguyễn Tiến Dũng đã dành hết tâm huyết giảng dạy, truyền đạt những kinh nghiệm và những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt kì học vừa qua , tạo tiền đề để thực hiện được đề tàinày và tạo nền tảng cho tương lai sau này của chúng em làm đề tài, Thầy luôn tạo điều kiện và hỗ trợ chúng em hết sức mình, đưa ra hướng đi, cách giải quyết phù hợp nhất để chúng em vượt qua khó khăn Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn Thầy

Cuối cùng chúng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè

đã giúp đỡ về vật chất lẫn tinh thần để nhóm em có thể hoàn thành đề tài này

dễ dàng hơn Xin cảm ơn mọi người Trong quá trình tìm hiểu và thực hiện đềtài, vì thời gian và kiến thức của chúng em có giới hạn nên không thể có những thiếu sót Vì vậy, nhóm chúng em mong rằng sẽ nhận những đóng gópquý báu của các Thầy để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn

Tóm tắt

Phần mềm mô phỏng Radar quân sự được thiết kế dựa trên sự tìm hiểucủa nhóm qua nguyên lý hoạt động của một số mẫu radar quân sự, qua các tài liệu tìm được qua đó mô phỏng lại hoạt động của một radar cơ bản sử dụng ngôn ngữ lập trình C# đẻ thực hiện

Abstract

Military radar simulation software is designed based on the team's

understanding of the operating principles of some military radar models,

through the documents found, thereby simulating the operation of a basic

Mục lục

Mục lục 5

Chương 1 Tổng quan đề tài 7

Tổng quan chương: 7

1.1 Ý Tưởng Đề Tài 7

1.2 Thiết Kế 7

1.3 Mục Tiêu Tiến Độ Dự Kiến Và Thực Tế 7

Chương 2 Khái Niệm Radar 9

2.1 Khái Niệm 9

2.2 Nguyên tắc hoạt động Radar 9

2.3 Xung Của Radar 10

2.4 Cơ Sở Vật Lý 10

Chương 2: Mục Tiêu của Radar 13

3.1 Mục Tiêu 13

3.2 Tham số mục tiêu Radar trong hệ tọa độ hai chiều 13

3.3 Tham số mục tiêu Radar trong hệ tọa độ ba chiều 14

3.4 Phạm Vi Hoạt Động Của Radar 15

3.4.2 B - Scope 15

3.4.3 PPI Scope 16

Chương 4: Xử Lý Tín Hiệu 17

4.1 Các Bước Xử Lý Tín Hiệu 17

4.2 Lưu đồ thuật toán khối mềm điều khiển 18

18

18

18

18

18

18

Chương 5: Kết luận và Sản Phẩm 19

5.1 Kết luận 19

5.2 Sản phẩm 19

Tài Liệu Tham Khảo 20

Chương 1 Tổng quan đề tài

1.2 Thiết Kế

4 phần chính:

– Màn thuận tiên cho quá trình quan sát : màn hình quét chung , màn hình thể hiện các phương pháp quét , bảng hiển thị các thông số mục tiêu , các phím điều khiển

– Màn hình screen quét vòng với thang đo khoảng cách chính xác độ tin cậy cao

– Thay đổi chiều quỹ đạo quét và tốc độ quét– Mô phỏng quỹ đạo của 1 mục tiêu và nhiều mục tiêu– Hệ thống làm việc ở chế độ quét nhiều mục tiêu hoặc từng mục tiêu– Tích hợp thêm 2 kiểu quét được xử dụng rộng rãi là : quét thẳng và quét vòng

– Hệ thống sẽ tính toán và hiển thị các thông số về mục tiêu trên một mànhình nhỏ : Cự Ly , Góc , Phương Vị , Độ Cao và Vận Tốc trên bảng thông số

1.3 Mục Tiêu Tiến Độ Dự Kiến Và Thực Tế

Đỗ Văn Duy

22/5-1/6 Hoàn thành

(Thay đổi kiểu quét Thẳng Thành quét Góc 1/4)

7 Thiết kế

thêm đa

mục tiêu

Phạm Ngọc Thành Nguyễn Quang Vinh

Nguyễn Quang Vinh

Chương 2 Khái Niệm Radar.

2.1 Khái Niệm

Radar là kỹ thuật và hệ thống thiết bị điện tử sử dụng sóng vô tuyến để phát hiện và xác định vị trí của các vật thể, mục tiêu ưong vùng không gian quan sát Thuật ngữ Radar, viết tắt từ cụm từ Radio Detection And Ranging, với nghĩa là tìm kiếm và đo đạc bằng sóng vô tuyến điện,của đốitượng thông qua việc thu, phát và xử lý sóng điện từ

2.2 Nguyên tắc hoạt động Radar

Nguyên tắc điện tử mà radar hoạt động rất giống với nguyên tắc phản xạ sóng âm thanh Nếu bạn hét về hướng của một vật thể phản xạ âm thanh (như hẻm núi đá hoặc hang động), bạn sẽ nghe thấy tiếng vang Nếu bạn biết tốc độ âm thanh trong không khí, bạn có thể ước tính khoảng cách và hướng chung của vật thể Thời gian cần thiết để một tiếng vọng trở lại có thể được quy đổi gần như thành khoảng cách nếu tốc độ âm thanh được biết

Radar sử dụng các xung năng lượng điện từ theo cách tương tự, như thể hiện trong Hình 1 Năng lượng tần số vô tuyến (rf) được truyền tới và phản xạ từ đối tượng phản xạ Một phần nhỏ năng lượng phản xạ quay

trở lại bộ radar Năng lượng trả về này được gọi là ECHO, giống như thuật ngữ âm thanh của nó Bộ radar sử dụng tiếng vang để xác

định hướng và khoảng cách của vật thể phản xạ

2.3 Xung Của Radar

• Độ rộng xung PW- Pulse Width

– thời gian bức xạ tín hiệu trong một chu kỳ bức xạ

• Tần số lặp xung PRF - Pulse Repetition Frequency

– Số xung phát trong một giây

• Thời gian lặp xung PRT - Pulse Repetition Time (PRT=1/PRF)

• PW ảnh hưởng đến :

– Phạm vi phát hiện mục tiêu của Radar

– Cự ly tối thiểu và tối đa có thể phát hiện mục tiêu

• PRF xác định:

– Cự ly tối đa phát hiện mục tiêu

2.4 Cơ Sở Vật Lý

Radar làm việc dựa trên 4 tính chất của sóng điện từ:

Sóng điện từ lan truyền với vận tốc hữu hạn, không đổi c=3.108 (m/s) Sóng điện từ truyền thẳng

Năng lượng sóng điện từ sẽ phản xạ khi gặp môi trường không đồng nhất (mục tiêu)

Tần số thu được tại trạm radar sai lệch so với tần số phát, gây nên do sựchuyển động tương đối giữa mục tiêu và trạm radar và được xác định thông qua hiệu ứng doppler

Chương 2: Mục Tiêu của Radar

Mục tiêu radar là tất cả các đối tượng có khả năng phản xạ sóng điện từ nằm trong tầm phát hiện của trạm radar

3.1 Mục Tiêu

 Mục tiêu nhân tạo:

Là các mục tiêu được tạo ra nhằm đánh lạc hường Radar

3.2 Tham số mục tiêu Radar trong hệ tọa độ hai chiều

Xét mặt phàng phương vị là mặt phang nằm ngang tiếp xúc với bề mặt trái đât nơi đặt Radar Mặt phẳng phương vị chúa bốn phương Đông, Tây, Nam, Bắc tương ứng với bốn chữ cái viết tắt là E (East), w (West), s (South),

Sau khi đo đạc hai thông số trên ta xác định được vị trí của M trong mặt phang phương vị Mục tiêu M được xác định trong các hệ thống Radar Đất - Đất, Biển - Biển sử dụng hệ toạ độ Decartes hai chiều Bộ tham số (R, Ọm) là

bộ tham số toạ độ chưa xác định tính động của mục tiêu Đe xác định tính động của mục tiêu cần bổ sung thêm thông số chuyển động là vận tốc xuyên tâm Vxt

3.3 Tham số mục tiêu Radar trong hệ tọa độ ba chiều

Mặt phẳng nằm ngang tiếp xúc với bề mặt đất chứa đài Radar gọi là mặt phẳng phương vị, trên mặt phẳng phương vị trạm Radar đặt tại gốc O

hướng chuẩn là hướng Bắc (N) Các mặt phẳng vuông góc với mặt phang phương vị gọi là mặt phẳng tà (hay mặt phẳng đứng

Toạ độ mục tiêu trong không gian ba chiều

Vị trí hay toạ độ của mục tiêu M được xác định bời các thông số sau :

Cự ly (Range) R = OM : được xác định là khoảng cách từ trạm Radar đến mục tiêu M theo tầm nhìn thẳng

Góc phương vị (azimuth angle): (Ọ° = NOM' là góc hợp bởi hướng mục tiêu

và hướng Bắc ưong mặt phẳng phương vị

Góc tà (elevation angle): ß° = MÕM' là góc hợp bởi đường cự ly R và hình chiếu của đường cự ly trên mặt phẳng phương vị

Bộ tham số (α °; ß°) gọi là toạ độ góc hay hướng của mục tiêu M

Độ cao H = MM' = D.sin ß°

Nếu biết góc ngẩng ß° ta có thể xác định được độ cao H và ngược lại Vậy vị trí của mục tiêu được xác định bời ba thông số (D, α °,ß°) hoặc (H, α °; ß°).

3.4 Phạm Vi Hoạt Động Của Radar

3.4.1 A -Scope

A -Scope hoặc A-display là hình thức hiển thị đơn giản nhất và lâu đời nhất trong radar Có thể so sánh với màn hình của máy hiện sóng, nó sử dụng cái gọi là điều chế độ lệch Phạm vi A chỉ có thể hiển thị khoảng cách mục tiêu vàkích thước tương đối của tín hiệu tiếng vọng (trong trường hợp ngoại lệ, một nhận dạng bổ sung) Nó chỉ hiển thị các tín hiệu tiếng vang nhận được từ hướng mà ăng-ten hiện đang chỉ Vòng bi hoặc thậm chí góc nâng phải được trình bày dưới dạng số đọc quay số hoặc kỹ thuật số tương ứng với vị trí thực

tế của ăng ten

3.4.2 B - Scope

B - Scope cho thấy một hình ảnh giống như một biểu đồ Descartes Nó cung cấp một biểu diễn 2-D “từ trên xuống” của không gian Trục hoành

( abscissa ) thường đại diện cho phép đo phương vị (mang) và trục tung ( tọa

độ ) đại diện cho phép đo phạm vi Tín hiệu xuất hiện dưới dạng điểm sáng.Hiển thị B-scope phổ biến trong các radar điều khiển hỏa lực và trên không trong những năm 1950 và 60, được quét cơ học hoặc điện tử từ bên này sang bên kia, và đôi khi cả lên và xuống Trọng tâm của ổ trục thường có thể

di chuyển thông qua các bánh xe tay trong các radar điều khiển hỏa lực Bàn xoay ăng-ten sau đó được chuyển sang hướng mới Màn hình chính giữa được xác định là hướng thu sóng chính của ăng-ten thông thường Khu vực chịu lực được bao phủ thông qua bộ phận lái tia điện cơ hoặc điện tử

Đôi khi ký hiệu được sử dụng “phạm vi B” không rõ ràng Thuật ngữ này đề cập đến hai loại phạm vi hoàn toàn khác nhau Trong các thiết bị radar không

có phép đo góc phương vị, thuật ngữ "phạm vi B" cũng được sử dụng (ví

dụ: Radar xuyên đất ) Khi đó, abscissa là một thang đo thời gian được mã hóa và hiển thị lịch sử của các giai đoạn xung.

3.4.3 PPI Scope

PPI Scope được hiển thị trong hình này, cho đến nay là màn hình radar được

sử dụng nhiều nhất Nó là một màn hình tọa độ cực của khu vực xung quanh

bệ radar Vị trí riêng được biểu thị là điểm gốc của lượt quét, vị trí này thườngnằm ở trung tâm của phạm vi nhưng có thể bị lệch khỏi tâm trên một số tập hợp PPI sử dụng phép quét hướng tâm xoay quanh tâm của hình Quét quaytrên màn hình cũng nhanh như ăng-ten radar Điều này dẫn đến một bức tranh giống như bản đồ của khu vực được bao phủ bởi chùm radar Màn hìnhtồn tại lâu dài được sử dụng để các mục tiêu vẫn có thể nhìn thấy được cho đến khi quét qua lần nữa

Chương 4: Xử Lý Tín Hiệu

4.1 Các Bước Xử Lý Tín Hiệu

Bước 1: Phát hiện mục tiêu :( detection)

Xác xuất phát hiện nhầm: gây nên do tín hiệu phản xạ từ các đối tượng

Bước 2: Đo đạc tham số:( Measurement )

Cự ly R Đo độ trễ

-Đo góc (fi,β) căn cứ vào hướng tính của búp sóng radar

-Đo vận tốc

Xác định được vị trí và vẽ quỷ đạo của mục tiêu

Tính được gia tốc của M

Bước 3: Phân biệt mục tiêu:( display)

Bước 4: Nhận biết mục tiêu:( recorgnation)

Chỉ thực hiện được với Radar chủ động thứ cấp:

• Radar chủ động thứ cấp là hệ thống radar có khả năng trao đổi thông tin ( truyền số liệu ) với đối tượng (mục tiêu)

• Quá trình trao đổi số liệu giữa M và RS được thực hiện khi M nằm lọt trong búp sóng radar

• Thời gian trao đổi số liệu phụ thuộc vào tốc độ quét cánh sóng và kích thướcbúp sóng của trạm Radar

Radar thứ cấp truyền các tín hiệu được mã hóa đến bộ phát đáp của mục tiêu

• Transponder phúc đáp bằng bản tin được mã hóa với các thông tin của đối tượng ( airplane )

• Một transponder có thể thiết lập tối đa khoảng 4096 mã nhận dạng -

Chương 5: Kết luận và Sản Phẩm

5.1 Kết luận

Sau khi đã hoàn thành đề tài, lời nói đầu tiên nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâusắc và chân thành đến thầy Nguyễn Tiến Dũng đã hộ trợ chúng em hoàn thành đề tài mô phỏng Radar quân sự Mặc dù vẫn chưa thể hoàn thiện tốt nhất do hạn chế về kiến thức và các thông tin thực tế nhưng chúng em đã cố gắng hoàn thành hết sức mình nhờ sự giúp đỡ của thầy

Cuối cùng chúng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè

đã giúp đỡ về vật chất lẫn tinh thần để nhóm em có thể hoàn thành đề tài này

dễ dàng hơn Xin cảm ơn mọi người Trong quá trình tìm hiểu và thực hiện đềtài, vì thời gian và kiến thức của chúng em có giới hạn nên không thể có những thiếu sót Vì vậy, nhóm chúng em mong rằng sẽ nhận những đóng gópquý báu của các Thầy, Cô để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn.5.2 Sản phẩm

Link GitHub: https://github.com/Dcrown272/Radar

Tài Liệu Tham Khảo