Resolución de ambigüedad de rango

Para determinar el alcance real, el radar debe medir el alcance aparente utilizando dos o más funciones de repetición de pulsos (PRF) diferentes.

Supongamos que se elige una combinación de dos PRF donde la distancia entre los pulsos transmitidos (espaciado entre pulsos) es diferente por el ancho del pulso del transmisor.

${\displaystyle Combinación de dos PRF{\begin{cases}Espaciado de pulsos (rango ambiguo)={\frac {1}{\mathrm {PRF} }}\\\\{\frac {1}{\mathrm {PRF} _{A}}}-{\frac {1}{\mathrm {PRF} _{B}}}=\pm \ Ancho del pulso de transmisión\end{cases}}}$

Cada pulso de transmisión está separado por una distancia igual al intervalo de rango ambiguo. Se toman múltiples muestras entre los pulsos de transmisión.

Si la señal recibida corresponde al mismo número de muestra para ambas frecuencias de repetición de pulsos (PRF), el objeto se encuentra en el primer intervalo de rango ambiguo. Si la señal recibida corresponde a números de muestra que difieren en uno, el objeto se encuentra en el segundo intervalo de rango ambiguo. Si la señal recibida corresponde a números de muestra que difieren en dos, el objeto se encuentra en el tercer intervalo de rango ambiguo.

Las limitaciones generales para el rendimiento del alcance son las siguientes.

Cada muestra se procesa para determinar si hay una señal reflejada (detección). Esto se denomina detección de señal.

La detección realizada con ambas frecuencias de repetición de pulsos (PRF) se puede comparar para determinar el alcance real. Esta comparación depende del ciclo de trabajo del transmisor (la relación entre el estado de encendido y apagado).

El ciclo de trabajo es la relación entre el ancho del pulso de transmisión y el ancho del pulso de transmisión.${\displaystyle \mathrm {T} }$y el período entre pulsos${\displaystyle 1/\mathrm {PRF} }$. ^{[ 4 ]}

${\displaystyle {\begin{aligned}Características\\del\\transmisor\end{aligned}}{\begin{cases}Ciclo\ de\ trabajo=\mathrm {PRF} \times Ancho\ de\ pulso\ de\ transmisión\\\Espaciamiento\ de\ pulso=\left({\frac {c}{\mathrm {PRF} }}\right)\end{cases}}}$

El Doppler pulsado puede resolver de forma fiable el rango real a todas las distancias menores que el rango instrumentado . El par óptimo de PRF utilizado para un esquema de detección Doppler pulsado debe ser diferente en un mínimo de${\displaystyle \mathrm {PRF} *{\text{Ciclo de trabajo}}}$Esto hace que el rango de cada PRF sea diferente según la duración del período de muestreo.

La diferencia entre los números de muestra donde se encuentra la señal de reflexión para estos dos PRF será aproximadamente la misma que el número de intervalos de rango ambiguos entre el radar y el reflector (es decir, si la reflexión cae en la muestra 3 para PRF 1 y en la muestra 5 para PRF 2, entonces el reflector está en el intervalo de rango ambiguo 2=5-3).

${\displaystyle {\begin{aligned}Rango\\Instrumentado\end{aligned}}{\begin{cases}Ancho\ de\ Muestra\ Mínimo=\left({\frac {Ciclo\ de\ Trabajo}{\mathrm {PRF} }}\right)\\\\Distancia\ Máxima=\left({\frac {Espaciado\ de\ Pulso}{Ancho\ de\ Muestra}}\right)=\left({\frac {c}{Ancho\ de\ Muestra\times 2\times \mathrm {PRF} ^{2}}}\right)\\\\Muestras\ Por\ Pulso\ de\ Transmisión=\left({\frac {1}{Ancho\ de\ Muestra\ Mínimo}}-1\right)\end{cases}}}$

No hay garantía de que se pueda determinar el alcance real de los objetos que se encuentren más allá de esta distancia.

El siguiente es un caso especial del teorema chino del resto .

Cada muestra de rango ambiguo contiene la señal recibida desde múltiples ubicaciones de rango diferentes. El procesamiento de ambigüedad determina el rango real.

Esto se explica mejor con el siguiente ejemplo, donde la PRF A produce un pulso de transmisión cada 6  km y la PRF B produce un pulso de transmisión cada 5  km.

El alcance aparente para PRF A se encuentra dentro de la  muestra de 2 km, y el alcance aparente para PRF B se encuentra dentro de la  muestra de 4 km. Esta combinación sitúa la distancia real al objetivo en 14  km (2 x 6 + 2 o 2 x 5 + 4). Esto se puede observar gráficamente al apilar los intervalos de alcance uno tras otro, como se muestra a continuación.

"A" representa las posibilidades de alcance del objetivo para PRF A, y "B" representa las posibilidades de alcance del objetivo para PRF B.

Este proceso utiliza una tabla de consulta cuando solo se detecta un evento. El tamaño de la tabla limita el rango máximo.

El proceso que se muestra arriba es un tipo de algoritmo de convolución digital.

Cada PRF individual tiene rangos ciegos, donde el pulso del transmisor coincide con la llegada de la señal de reflexión del objetivo al radar. Cada PRF individual tiene velocidades ciegas, donde la velocidad de la aeronave parecerá constante. Esto provoca fluctuaciones en la señal , donde el radar puede quedar ciego para ciertas combinaciones de velocidad y distancia.

• Explicación detallada del patrón de ondulaciones del radar

Generalmente se utiliza un esquema de cuatro PRF con dos pares de PRF para el proceso de detección, de modo que se eliminen las zonas ciegas.

La antena debe permanecer en la misma posición durante al menos tres ciclos de repetición de pulsos (PRF) diferentes. Esto impone un límite de tiempo mínimo para el volumen que se va a escanear.

La presencia de múltiples aeronaves dentro del haz del radar, separadas por más de 500 metros, introduce grados de libertad adicionales que requieren información y procesamiento adicionales. Esto equivale matemáticamente a múltiples incógnitas que requieren múltiples ecuaciones. Los algoritmos que manejan múltiples objetivos suelen emplear algún tipo de agrupamiento ^{[ 5 ] [ 6 ]} para determinar cuántos objetivos hay presentes.

El desplazamiento de frecuencia Doppler inducido por el cambio de frecuencia de transmisión reduce los grados de libertad desconocidos.

Ordenar las detecciones según su amplitud reduce los grados de libertad desconocidos.

La resolución de ambigüedades se basa en procesar conjuntamente, como un grupo, las detecciones que tengan un tamaño o una velocidad similares.