रेंज अस्पष्टता संकल्प

रेंज अस्पष्टता रिज़ॉल्यूशन एक तकनीक है जिसका उपयोग मध्यम पल्स पुनरावृत्ति आवृत्ति (PRF) रडार के साथ किया जाता है ताकि दूरी के लिए रेंज की जानकारी प्राप्त की जा सके जो ट्रांसमिट पल्स के बीच की दूरी से अधिक हो।

पल्स-डॉपलर रडार के लिए इस सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीक की आवश्यकता होती है। जब स्पंद पुनरावृत्ति आवृत्ति (PRF) की तरंग दैर्ध्य प्रतिबिंब की सीमा से कम होती है, तो प्रतिबिंब से अपरिष्कृत वापसी संकेत प्रतिबिंब की वास्तविक सीमा से कम दूरी से आता हुआ प्रतीत होगा। यह परावर्तित संकेतों को मोड़ने का कारण बनता है, जिससे कि स्पष्ट सीमा वास्तविक सीमा का एक मॉड्यूलर अंकगणित है।

परिभाषा
रेंज अलियासिंग तब होता है जब प्रतिबिंब दूरियों से आते हैं जो एक विशिष्ट नाड़ी पुनरावृत्ति आवृत्ति (PRF) पर संचारित दालों के बीच की दूरी से अधिक हो जाते हैं।

रेंज अस्पष्टता संकल्प को वास्तविक सीमा प्राप्त करने की आवश्यकता होती है जब माप एक प्रणाली का उपयोग करके किया जाता है जहां निम्नलिखित असमानता सत्य होती है।


 * $$\text{Distance} > \left (\frac {c}{2 \times \mathrm{PRF}} \right)$$

यहाँ c सिग्नल की गति है, जो कि रडार के लिए प्रकाश की गति है। इस तरह से किए गए रेंज माप सही रेंज के मॉड्यूलर अंकगणितीय फ़ंक्शन का उत्पादन करते हैं।


 * $$\text{Apparent Range} = (\text{True Range}) \mod \left (\frac {c}{2 \times \mathrm{PRF}} \right)$$

सिद्धांत
सही श्रेणी का पता लगाने के लिए, रडार को दो या दो से अधिक भिन्न PRF का उपयोग करके स्पष्ट सीमा को मापना चाहिए।

मान लीजिए कि एक दो पीआरएफ संयोजन चुना जाता है जहां ट्रांसमीटर की पल्स चौड़ाई से ट्रांसमिट दालों (पल्स स्पेसिंग) के बीच की दूरी अलग होती है।


 * $$ Two \ PRF \ Combination \begin{cases} Pulse \ Spacing \ (Ambiguous \ Range) = \frac{1}{\mathrm{PRF}} \\ \\ \frac{1}{\mathrm{PRF}_A} - \frac{1}{\mathrm{PRF}_B} = \pm \ Transmit \ Pulse \ Width \end{cases}$$

प्रत्येक प्रेषण नाड़ी अस्पष्ट सीमा अंतराल दूरी में अलग हो जाती है। संचारित दालों के बीच कई नमूने लिए जाते हैं।

यदि प्राप्त संकेत दोनों PRF के लिए समान नमूना संख्या में आता है, तो वस्तु पहले अस्पष्ट श्रेणी अंतराल में है। यदि प्राप्त संकेत एक से भिन्न नमूना संख्याओं में आता है, तो वस्तु दूसरे अस्पष्ट श्रेणी अंतराल में है। यदि प्राप्त संकेत उन नमूना संख्याओं में आता है जो दो से भिन्न हैं, तो वस्तु तीसरे अस्पष्ट श्रेणी अंतराल में है।

रेंज प्रदर्शन के लिए सामान्य प्रतिबंध इस प्रकार हैं।

प्रत्येक नमूने को यह निर्धारित करने के लिए संसाधित किया जाता है कि कोई परिलक्षित संकेत (पहचान) है या नहीं। इसे सिग्नल डिटेक्शन कहा जाता है।

दोनों PRF का उपयोग करके किए गए पता लगाने की तुलना सही श्रेणी की पहचान करने के लिए की जा सकती है। यह तुलना ट्रांसमीटर कर्तव्य चक्र (चालू और बंद के बीच का अनुपात) पर निर्भर करती है।

कर्तव्य चक्र संचारित पल्स चौड़ाई की चौड़ाई का अनुपात है $$\Tau$$ और दालों के बीच की अवधि $$1/\mathrm{PRF}$$.
 * $$ \begin{align} Transmitter \\ Characteristics \end{align} \begin{cases} Duty \ Cycle = \mathrm{PRF} \times Transmit \ Pulse \ Width \\ \\ Pulse \ Spacing = \left( \frac {c}{\mathrm{PRF}} \right)\end{cases}$$

पल्स-डॉपलर इंस्ट्रूमेंटेड रेंज से कम सभी दूरियों पर ट्रू रेंज को मज़बूती से हल कर सकता है। पल्स-डॉपलर डिटेक्शन स्कीम के लिए उपयोग की जाने वाली पीआरएफ की इष्टतम जोड़ी न्यूनतम से भिन्न होनी चाहिए $$\mathrm{PRF} * \text{Duty Cycle}$$. यह प्रत्येक पीआरएफ की सीमा को नमूना अवधि की चौड़ाई से भिन्न बनाता है।

नमूना संख्याओं के बीच का अंतर जहां इन दो पीआरएफ के लिए प्रतिबिंब संकेत मिलता है, रडार और परावर्तक के बीच अस्पष्ट सीमा अंतराल की संख्या के समान ही होगा (यानी: यदि प्रतिबिंब पीआरएफ 1 के लिए नमूना 3 में और नमूने में गिरता है PRF 2 के लिए 5, तो परावर्तक अस्पष्ट श्रेणी अंतराल 2=5-3) में है।


 * $$\begin{align}Instrumented \\ Range \end{align} \begin{cases} Minimum \ Sample \ Width = \left( \frac{Duty \ Cycle}{\mathrm{PRF}} \right) \\ \\ Maximum \ Distance = \left( \frac{Pulse \ Spacing}{Sample \ Width}\right) = \left( \frac{c}{Sample \ Width \times 2 \times \mathrm{PRF}^2}\right) \\   \\ Samples \ Per \ Transmit \ Pulse = \left( \frac{1}{Minimum \ Sample \ Width} - 1 \right) \end{cases} $$

इस बात की कोई गारंटी नहीं है कि इस दूरी से परे की वस्तुओं के लिए सही रेंज मिलेगी।

ऑपरेशन
निम्नलिखित चीनी शेष प्रमेय का एक विशेष मामला है।

प्रत्येक अस्पष्ट श्रेणी के नमूने में कई अलग-अलग रेंज स्थानों से प्राप्त संकेत होते हैं। अस्पष्टता प्रसंस्करण सही सीमा निर्धारित करता है।

इसे निम्नलिखित उदाहरण का उपयोग करके सबसे अच्छी तरह से समझाया गया है, जहां PRF A हर 6 किमी पर एक ट्रांसमिट पल्स पैदा करता है और PRF B हर 5 किमी पर एक ट्रांसमिट पल्स पैदा करता है।

PRF A के लिए स्पष्ट सीमा 2 किमी नमूने में आती है, और PRF B के लिए स्पष्ट सीमा 4 किमी नमूने में आती है। यह संयोजन वास्तविक लक्ष्य दूरी को 14 किमी (2x6+2 या 2x5+4) पर रखता है। इसे रेखांकन के रूप में देखा जा सकता है जब रेंज अंतरालों को एंड-टू-एंड स्टैक किया जाता है जैसा कि नीचे दिखाया गया है।

ए पीआरएफ ए के लिए लक्ष्य सीमा संभावनाओं का प्रतिनिधित्व करता है, और बी पीआरएफ बी के लिए लक्ष्य सीमा संभावनाओं का प्रतिनिधित्व करता है।

यह प्रक्रिया एक लुक-अप तालिका का उपयोग करती है जब केवल एक ही पहचान होती है। तालिका का आकार अधिकतम सीमा को सीमित करता है।

ऊपर दिखाई गई प्रक्रिया एक प्रकार का डिजिटल कनवल्शन एल्गोरिथम है।

सीमाएं
इस तकनीक की दो सीमाएँ हैं।
 * ब्लाइंड जोन
 * एकाधिक लक्ष्य

ऊपर वर्णित प्रक्रिया वास्तविक प्रणालियों में थोड़ी अधिक जटिल है क्योंकि रडार बीम के भीतर एक से अधिक पहचान संकेत हो सकते हैं। इन जटिलताओं को संभालने के लिए पल्स रेट को कम से कम 4 अलग-अलग PRF के बीच तेजी से वैकल्पिक होना चाहिए।

ब्लाइंड जोन
प्रत्येक व्यक्तिगत PRF में ब्लाइंड रेंज होती है, जहां ट्रांसमीटर पल्स उसी समय होता है जब लक्ष्य परावर्तन संकेत रडार पर वापस आता है। प्रत्येक व्यक्तिगत पीआरएफ में अंधा वेग होता है जहां विमान का वेग स्थिर दिखाई देगा। यह रडार स्कैलपिंग का कारण बनता है, जहां गति और दूरी के कुछ संयोजनों के लिए रडार अंधा हो सकता है।


 * रडार_स्कैलोपिंग#पल्स-डॉप्लर_रडार

एक चार पीआरएफ योजना का पता लगाने की प्रक्रिया के लिए आम तौर पर पीआरएफ की दो जोड़ी के साथ प्रयोग किया जाता है ताकि अंधा क्षेत्र समाप्त हो जाए।

एंटीना को कम से कम तीन अलग-अलग पीआरएफ के लिए एक ही स्थिति में रहना चाहिए। यह स्कैन किए जाने वाले वॉल्यूम के लिए न्यूनतम समय सीमा लगाता है।

एकाधिक लक्ष्य
रडार बीम के भीतर कई विमान जो 500 मीटर से अधिक अलग हो जाते हैं, स्वतंत्रता की अतिरिक्त डिग्री (भौतिकी और रसायन विज्ञान) का परिचय देते हैं जिसके लिए अतिरिक्त जानकारी और अतिरिक्त प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है। यह गणितीय रूप से कई अज्ञात मात्राओं के समतुल्य है जिसके लिए कई समीकरणों की आवश्यकता होती है। कई लक्ष्यों को संभालने वाले एल्गोरिदम अक्सर कुछ प्रकार के क्लस्टरिंग को नियोजित करते हैं यह निर्धारित करने के लिए कि कितने लक्ष्य मौजूद हैं।

ट्रांसमिट फ्रीक्वेंसी में बदलाव से प्रेरित डॉपलर फ्रीक्वेंसी शिफ्ट फ्रीडम की अज्ञात डिग्री को कम करता है।

आयाम के क्रम में छांटने से स्वतंत्रता की अज्ञात डिग्री कम हो जाती है।

अस्पष्टता संकल्प एक समूह के रूप में एक साथ समान आकार या गति के साथ प्रसंस्करण जांच पर निर्भर करता है।

कार्यान्वयन

 * मैटलैब (प्रोग्रामिंग भाषा) :  ई> और   कार्य जो संयुक्त राज्य नौसेना अनुसंधान प्रयोगशाला का हिस्सा हैं | यूनाइटेड स्टेट्स नेवल रिसर्च लेबोरेटरी की फ्री  ट्रैकर घटक पुस्तकालय  कई लक्ष्यों और झूठे अलार्म की उपस्थिति में रेंज डिसएम्बिगेशन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।