mô phỏng màn hình hiển thị của hệ thống Radar xung và các phương pháp hiển thị mục tiêu

mô phỏng màn hình hiển thị của hệ thống Radar xung và các phương pháp hiển thị mục tiêu

LỜI MỞ ĐẦURadar là tiếng viết tắt của tiếng Anh “Radio Dectection and Ranging” có nghĩa làphương tiện dùng sóng vô tuyến điện để phát hiện và xác định vị trí mục tiêu Tênnày do Hải quân Mỹ đặt tra trong đại chiến thứ hai, tuy chưa đủ nghĩa nhưng cũngtrở nên thông dụng trên thế giới.

Radar là một trong những thành tựu khoa học kỹ thuật vĩ đại nhất trong thời đạingày nay Trong các loại vũ khí, khí tài công nghệ cao thì Radar là một trong cáckhí tài có nhiều ứng dụng đặc biệt Radar có khả năng phát hiện ra mục tiêu ở cự lyrất xa trong bất kỳ điều kiện nào, tính toán được tốc độ, hướng bay và các đặc điểmcủa mục tiêu để chỉ thị cho các đơn vị hỏa lực có thể bám sát và tiêu diệt mục tiêu.Sau chiến tranh, kỹ thuật tên lửa và vũ khí tiến công hàng không ngày càng pháttriển thì vai trờ của Radar ngày càng trở nên quan trọng Radar phòng không là lựclượng đảm bảo chủ yếu tin tức về máy bay địch trong đội hình chiến đấu của quânchủng – phòng không có mặt trên khắp các chiến trường, phục vụ các chiến dịch,cùng lực lượng phòng không đánh thắng cuộc chiến tranh bằng không quân của đếquốc Mỹ

Trong cuộc chiến tranh vùng Vịnh, bằng vũ khí công nghệ cao với thử đoạn tácchiến diện tử, Mỹ và liên quân đã vô hiệu hóa hệ thống Radar phòng không củaIrắc từ đó làm rối loạn hệ thống chỉ huy, làm mất hiệu lực hệ thống phòng khôngcủa Irắc khiến cho Irắc phải chịu thất bại mặc dù Irắc có trong tay một lực lượngquân sự khổng lồ

Áp dụng vào mục đích hòa bình của Radar lại càng tỏ rõ tính ưư việt của nó, NhờRadar mà việc diều khiển các con tàu vũ trụ thật dễ dàng và chính xác Trong lĩnhvực khí tượng thủy văn, Radar giúp cho việc dự báo thời tiết được chính xác vàthuận lợi…

Radar có thể phát hiện được sự bất thường của khí quyển xa hàng trăm Km., giúpmáy bay, tàu bè có thể phòng tránh an toàn Nhờ có Radar mà máy bay có thể hạ

cánh và cất cánh trong bất kỳ trường hợp thời tiết nào Các tàu biển đi lại được antoàn, tránh được sự va chạm với các tàu bè khác, trành khỏi đâm vào các núi băngtrôi

Radar được ứng dụng rất niều ngành kỹ thuật và đời sống Do vậy việc nghiên cứu,phát triển Radar đều được các nước trên thế giới quan tâm chú trọng

Trong bài tập này, em mô phỏng màn hình hiển thị của hệ thống Radar xung và cácphương pháp hiển thị mục tiêu Do hạn chế về mặt kiến thức và thời gian nênchương trình còn nhiều thiếu sót, em mong thầy và các bạn đóng gớp ý kiến để bàitập ngày càng hoàn thiện

1 Những vấn đề chung về Radar

- Radar là thiết bị đảm bảo nhận những tin tức về những mục tiêu nhờ thu

và phân tích sóng vô tuyến

- Mục tiêu có thể là:

 Loại khí động lực: máy bay, tên lửa có cánh…

 Loại vượt đại châu và vũ trụ: đầu đạn hạt nhân, vệ tinh…

 Mục tiêu trên mặt đất, trên mặt nước và mục tiêu có nguồn gốcthiên nhiên

- Quá trình nhận biết tin tức Radar trong nhiều trường hợp có thể chiathành các bước sau:

 Phát hiện mục tiêu: là quyết đoán có hay không có mục tiêu trongmột vùng không gian với xác suất quyết đoán sai nào đó cho phép

 Đo tọa độ và các tham số chuyển động với một sai số cho phép nàođó

 Phân biệt là bái toán phát hiện và đo đạc các tham số của mục tiêukhi gần mục tiêu này còn có những mục tiêu khác

 Nhận biết: đài Radar sẽ xác định mục tiêu thuộc loại nào, của ai,bay đi đâu, trên đường bay nào do đó trên mục tiêu phải gắntransponder Bước này chỉ có ở Radar thứ cấp.

- Các thiết bị Radar phải có khả năng chống nhiễu cao đối với nhiễu thiênnhiên và nhiễu nhân tạo Khả năng chống nhiễu là khả năng của đàiRadar đảm bảo được các chỉ tiêu chất lượng, phát hiện, đo lường ở mộtmức độ đã cho khi có nhiễu, đó cũng chính là khả năng sử dụng nguồnnhiễu làm tin tức Radar

- Sóng Radar có thể là sóng siêu âm dùng để phát hiện mục tiêu dưới nước.Thông thường sóng Radar là sóng điện từ có bước sóng từ 1mm đến100km Các sóng ở dải mm, cm, m có vai trò quan trọng nhất.Hiện naycác sóng điện từ ngắn hơn: sóng hồng ngoại, sóng ánh sang cũng được sửdụng trong Radar

2 Nguyên tắc nhận tin tức Radar

- Những tin tức về mục tiêu mang trong tín hiệu Radar là những dao độngđiện từ có các tham số liên hệ chặt chẽ với các tham số của mục tiêu

- Phương pháp nhận tin tửc Radar thông thường nhất là phương phápRadar chủ động Radar này chiếu xạ mục tiêu nhờ năng lượng điện tử vàsóng phản xạ bởi mục tiêu bằng thiết bị thu Phản xạ sóng xảy ra ở giớihạn hai môi trường có các tính chất điện từ và từ khác nhau Chú ý nhữngdao động điện từ chiếu xạ mục tiêu vẫn chưa phải là tín hiệu Radar vìchúng không chứa đựng những tin tức về mục tiêu

- Khi cần nhận biết mục tiêu, tín hiệu Radar được tạo nên bằng phươngpháp hỏi đáp chủ động Trong trường hợp này năng lượng điện từ chiếu

xạ mục tiêu làm cho máy trả lời trên mục tiêu phát ra những tín hiệu vôtuyến hoàn toàn xác định, những tín hiệu này được nhận bởi máy thu củađài Radar

- Khi phát hiện và đo lường các tham số của mục tiêu chúng ta sử dụngnhững tính chất vật lý của sóng vô tuyến:

 Sóng điện từ trong môi trường đồng nhất và đăng hướng thì truyềnthẳng

 Sóng điện từ truyền với tốc độ trung bình bằng vận tốc ánh sangtrong môi truờng khí quyển và trong chân không

 Khi sóng điện từ truyền lan trên môi trường đồng nhất nếu gặpphải môi trường thứ hai không đồng nhất với môi trường thứ nhất(không cùng chiết suất) thì xảy ra hiện tượng tán xạ sóng điện từ.Hiện tượng tán xạ xảy ra ở xung quanh môi trường thứ hai hay ởbiên giới giữa hai môi trường, chỉ có một phần phản xạ về nguồnphát xạ Tia này cùng phương ngược chiều với tia chiếu xạ giúpcho hệ thống phát hiện được mục tiêu, là đối tượng hay mục tiêucần định vị

 Khi sóng điện từ chiếu xạ vào mục tiêu đang chuyển động với mộttần số nào đó gọi là tần số chiếu xạ thì năng lượng phản xạ về là tínhiệu phản xạ có tần số sai khác so với tần số chiếu xạ

f(chieuxa)  f(doppler) = f(chieuxa)  f = f(phanxa)

Dấu “+” khi mục tiêu tiến dần về phía nguồn chiếu xạ

Dấu “ - ” khi mục tiêu đi xa nguồn chiếu xạ

f phụ thuộc vận tốc xuyên tâm do đó xác định được f ta xác địnhđược vận tốc xuyên tâm Hiệu ứng này gọi là hiệu ứng Doppler

3 Tính năng chiến đấu và kỹ thuật của Radar:

3.1 Tính năng kỹ thuật:

- Vùng quan sát: Radar có nhiệm vụ quan sát mục tiêu trong phạm vi này.Vùng quan sát giới hạn bởi cự ly cực đại Dmax và cực tiểu Dmin và cácgóc quan sát trong mặt phẳng ngang và đứng

- Chu kỳ quét Tq: là thời gian để Radar quét hết vùng quan sát một lần.

- Các tọa độ được đo

- Độ chính xác đo các tọa độ và tốc độ mục tiêu

- Độ tin cậy sử dụng: độ tin cậy nêu lên khả năng hoàn thành chức năngcủa đài trong một khoảng thời gian xác định Thông thường độ tin cậyđược biểu thị bởi xác suất đài làm việc trong một khoảng thời gian đãcho

- Khả năng chống nhiễu: là khả năng duy trì được các chỉ tiêu kỹ thuật củađài Radar trong điều khiển có nhiễu tác động

- Về tính năng chiến thuật đôi khi người ta còn kể them những điều kiệnlàm việc của đài: tính chất của mục tiêu, điều kiện thời tiết, vị trí triểnkhai

- Các tính năng chiến thuật của đài radar xác định bởi tính năng kỹ thuậtcủa nó

3.2 Tính năng chiến đấu

- Nguyên tắc xây dựng đài Radar: phương pháp nhận tín hiệu Radar, dạngdao động bức xạ, phương pháp gia công tín hiệu trong máy thu

- Tần số sóng mang của dao động bức xạ hay bước sóng λ

- Quy luật điều chế dao động bức xạ

- Công suất bức xạ trung bình Ptb và công suất đỉnh Pd

- Dạng và độ rộng của giản đồ anten

- Độ nhạy của máy thu theo công suất Ptmin hay năng lượng

1 Yêu cầu của đề bài:

- Hiển thị được 6 mục tiêu cùng một lúc bằng 6 màu khác nhau

- Để lại dấu vết của quỹ đạo mục tiêu

- Radar chủ động sơ cấp quét tròn( toàn phương)

- Tự động bám sát một mục tiêu bất kỳ nào đó (bám theo góc phương vị).

- Có giới hạn Dmax, Dmin

- Khi có va chạm 2 mục tiêu cùng bị phá hủy, biến mất trên màn hình

- Lần lượt mô phỏng trên 4 trang màn hình

 Hiển thị nhìn vòng

 Hiển thị cự ly D bằng cách quét tia điện tử đường thẳng( giống oxilo)

 Hiển thị cự ly D bằng cách quét tia điện tử vòng tròn

 Hiển thị cự ly D bằng cách quét tia điện tử xoắn ốc

Phải thể hiện được độ chính xác theo mức độ tăng dần

- Radar tự động đảo chiều quét cánh sóng

2 Lưu đồ thực hiện:

Quét thảng Bắt đầu

Quét tròn Quét

xoắn

Mục tiêu?

Hiển thị các thông sô của mục tiêu theo quét thẳng

Hiển thị các thông sô của mục tiêu theo quét tròn Hiển thị các thông sô

của mục tiêu theo quét xoán ốc

KẾT THÚC

Đảo chiều quét

Đảo chiều quét

Đảo chiều quét

KO

KO

KO SAI

3 Viết chương trình bằng đồ họa VC:

// Muctieu.h: interface for the CMuctieu class.

i=3;

}}

case 2:

a=(double)(360+atan2(x,y)/0.017453292);

break;

case 3:

***************************************************/////////////////////////////

// DialogRNDlg.h : header file

// Center icon in client rectangleint cxIcon = GetSystemMetrics(SM_CXICON);

int cyIcon = GetSystemMetrics(SM_CYICON);

CRect rect;

GetClientRect(&rect);

int x = (rect.Width() - cxIcon + 1) / 2;

int y = (rect.Height() - cyIcon + 1) / 2;

// Draw the icondc.DrawIcon(x, y, m_hIcon);

// The system calls this to obtain the cursor to display while the user drags

// the minimized window

}

if (logicB)

{

/////ket thuc quet tron///

{ if (m_sendA>=0)

{

/////quet xoan////

if (logicC) {

} //////ket thuc quet xoan/////

////quet tron////

if (logicB) {

int x1,y1,x2,y2;

double rem;

double mod;

rem=modf((MuctieuA[m_sendA].GetCuly())*200,&mod); rem=rem*10;

rem=rem*10;

pDC->Rectangle((rectDisL+48+(int)(mod)),(rectDisT+124),(rectDisL+52+(int)(mod)),(rectDisT+136));

pDC->Rectangle((rectDisL+48+(int)(rem*20)),(rectDisT+194),(rectDisL+52+(int)(rem*20)),(rectDisT+206));

{ if (m_sendB>=0)

{

/////quet xoan////

if (logicC) {

} //////ket thuc quet xoan/////

////quet tron////

if (logicB) {

pDC->Rectangle((rectDisL+48+(int)(rem*20)),(rectDisT+194),(rectDisL+52+(int)(rem*20)),(rectDisT+206));

}

}

////////////ket thuc ve muc tieu B////

////Ve muc tieu C/////

} //////ket thuc quet xoan/////

////quet tron////

if (logicB) {

int x1,y1,x2,y2;

double rem;

double mod;

rem=modf((MuctieuC[m_sendC].GetCuly())*200,&mod); rem=rem*10;

rem=rem*360/10;

mod=mod*360/200;

x1=rectDisL+148+(int)(120*sin(mod*0.017453292));

y1=rectDisT+148-(int)(120*cos(mod*0.017453292));

pDC->Rectangle((rectDisL+48+(int)(rem*20)),(rectDisT+194), (rectDisL+52+(int)(rem*20)),(rectDisT+206));

}

}

////////////ket thuc ve muc tieu C////

////Ve muc tieu D/////

{ int x1,y1,x2,y2;

x1=rectDisL+(rectDisR/2)+(int)(120*sin((double)(i*18)*0.017453292));

y1=rectDisL+(rectDisR/2)-309-(int)(120*cos((double)(i*18)*0.017453292));

x2=rectDisL+(rectDisR/2)+(int)(115*sin((double)(i*18)*0.017453292));

y2=rectDisL+(rectDisR/2)-309-(int)(115*cos((double)(i*18)*0.017453292));

y1=rectDisL+(rectDisR/2)-309-(int)(70*cos((double)(i*36)*0.017453292));

x2=rectDisL+(rectDisR/2)+1+(int)(65*sin((double)(i*36)*0.017453292));

y2=rectDisL+(rectDisR/2)-309-(int)(65*cos((double)(i*36)*0.017453292));

}//////////ket thuc quet xoan//

////quet tron////

if (logicB) { int x1,y1,x2,y2;

double rem;

double mod;

rem=modf((MuctieuD[m_sendD].GetCuly())*200,&mod); rem=rem*10;

rem=rem*360/10;

mod=mod*360/200;

}

////////////ket thuc muc tieu D///

/////ve muc tieu E//////

CPen lSolidPenE(PS_SOLID,1,RGB(255,255,255));

CPen*p0ldPenE=pDC->SelectObject(&lSolidPenE);

CBrush EBrush(RGB(255,255,255));

CBrush*p0ldEBrush=pDC->SelectObject(&EBrush);

if ((logic_F6)||(!logic_F2&&!logic_F3&&!logic_F4&&!logic_F5&&!logic_F6&&!logic_F7))

} //////ket thuc quet xoan/////

////quet tron////

if (logicB) { int x1,y1,x2,y2;

double rem;

double mod;

rem=modf((MuctieuE[m_sendE].GetCuly())*200,&mod); rem=rem*10;

} /////ket thuc quet tron////

pDC->Rectangle((rectDisL+48+(int)(rem*20)),(rectDisT+194) , (rectDisL+52+(int)(rem*20)),(rectDisT+206));

}

}

////////////ket thuc ve muc tieu E////

////ve muc tieu F//////

{

if (m_sendF>=0)

{

/////quet xoan////

if (logicC) {

} //////ket thuc quet xoan/////

////quet tron////

if (logicB) {

pDC->Rectangle((rectDisL+48+(int)(rem*20)),(rectDisT+194), (rectDisL+52+(int)(rem*20)),(rectDisT+206));

font1.CreateFont(15,0,0,0,500,0,0,0,ANSI_CHARSET,OUT_DEFAULT_PRECIS,CLIP_DEFAULT_PRECIS,DEFAULT_QUALITY,DEFAULT_PITCH|

if(m_nMinute==PosMuctieuA)

if(PosMuctieuA<=108){

MuctieuA[m_sendA].Setx(ss);

MuctieuA[m_sendA].Sety(ss*ya/xa);

if(PosMuctieuA==60){ MuctieuA[m_sendA].Setx(0);

MuctieuA[m_sendA].Sety(-0.5);

}m_HeightA-=0.2;

MuctieuA[m_sendA].Seth(m_HeightA);

m_Gpv1.Format("%5.2f",MuctieuA[m_sendA].GetGoc());

m_Culy1.Format("%6.2f",(MuctieuA[m_sendA].GetCuly()*200));m_Vantoc1.Format("%5.2f",(m_HeightA-5.02+700));

//////////tinh toa do muc tieu 2/////////////

(MuctieuB[m_sendB].GetCuly()*200));

UpdateData(FALSE);

}else{

}

//////////////ket thuc tinh toa do muc tieu 2/////////

//////////Tinh toan toa do muc tieu 3////////////

m_sendC++;

double ss;

if((m_nMinute>=0)&&(m_nMinute<=60))

{ ss=(1+sqrt(1+8*pow((double)ya/(double)xa,2)))*pow((double)xa/(double)ya,2)/4;}

elsess=(1-sqrt(1+8*pow((double)ya/(double)xa,2)))*pow((double)xa/(double)ya,2)/4;

////////ket thuc tinh toa do muc tieu 3////////

////////tinh toan toa do muc tieu 4///////////

MuctieuD[m_sendD].Setx(ss);

MuctieuD[m_sendD].Sety(ss*ya/xa);

if(PosMuctieuD==60){

MuctieuD[m_sendD].Setx(0);

MuctieuD[m_sendD].Sety(-0.25);

}m_HeightD+=4.02;

MuctieuD[m_sendD].Seth(m_HeightD);

m_Gpv4.Format("%5.2f",MuctieuD[m_sendD].GetGoc());m_Culy4.Format("%6.2f",

(MuctieuD[m_sendD].GetCuly()*200));

m_Docao4.Format("%5.2f",MuctieuD[m_sendD].Geth());UpdateData(FALSE);

}else{ m_Gpv4.Format("%5.2f",0);

(MuctieuE[m_sendE].GetCuly()*200));

m_Vantoc5.Format("%5.2f",(m_HeightE+4.57+600));

}else{ m_Gpv5.Format("%5.2f",0);

}

///////////////////////////////////////////////

///Ket thuc tinh toa do muc tieu5/////////////

/////////Tinh toan toa do muc tieu 6///////////////

(MuctieuF[m_sendF].GetCuly()*200+100));

m_Vantoc6.Format("%5.2f",(m_HeightF+305.3));

m_Docao6.Format("%5.2f",MuctieuF[m_sendF].Geth()+4.75);

}else{ m_Gpv6.Format("%5.2f",0);

if(m_nMinute==120)

{

m_nMinute=0;

if(PosMuctieuF>=50){

PosMuctieuF ;}

else{PosMuctieuF=100;

m_sendE=-1;;

}

if(PosMuctieuE>=65){PosMuctieuE ;

}else{PosMuctieuE=200;

m_sendE=-1;

}if(PosMuctieuD>=27)

else{PosMuctieuD=200;

m_sendD=-1;

}

if(PosMuctieuC<=119){PosMuctieuC++;}

else{PosMuctieuC=200;

m_sendC=-1;

}

if(PosMuctieuB<=51){PosMuctieuB++;}

else{PosMuctieuB=200;

m_sendB=-1;

}

if(PosMuctieuA<=109){PosMuctieuA++;}

else{PosMuctieuA=200;

if((m_nMinute==pEnd)&&(pPart1==1)){

//////ket thuc quet muc tieu B//////////

pPart=1;

GetDlgItem(IDC_MUCTIEU2)->EnableWindow(TRUE);GetDlgItem(IDC_MUCTIEU3)->EnableWindow(TRUE);GetDlgItem(IDC_MUCTIEU4)->EnableWindow(TRUE);GetDlgItem(IDC_MUCTIEU5)->EnableWindow(TRUE);GetDlgItem(IDC_MUCTIEU6)->EnableWindow(TRUE);

GetDlgItem(IDC_MUCTIEU2)->EnableWindow(FALSE);GetDlgItem(IDC_MUCTIEU3)->EnableWindow(TRUE);GetDlgItem(IDC_MUCTIEU4)->EnableWindow(TRUE);GetDlgItem(IDC_MUCTIEU5)->EnableWindow(TRUE);GetDlgItem(IDC_MUCTIEU6)->EnableWindow(TRUE);PosMuctieuB++;