MIMO radar - MIMO radar - Wikipedia

V systému MIMO se vysílací signály z jednotlivých vysílačů liší. Ve výsledku lze echo signály znovu přiřadit zdroji. To dává zvětšenou virtuální přijímací clonu.

Radar s více vstupy a více výstupy (MIMO) je pokročilý typ radar s fázovaným polem využívající digitální přijímače a generátory vln distribuované po celé cloně. Radarové signály MIMO se šíří podobným způsobem jako multistatický radar. Namísto distribuce radarových prvků v oblasti sledování jsou však antény těsně umístěny, aby získaly lepší prostorové rozlišení, Dopplerovo rozlišení a dynamický rozsah.^[1] K získání lze také použít radar MIMO radar s nízkou pravděpodobností zachycení vlastnosti.^[2]

V tradičním fázované pole systému, jsou zapotřebí další antény a související hardware ke zlepšení prostorového rozlišení. Radarové systémy MIMO vysílají vzájemně ortogonální signály z více vysílacích antén a tyto křivky lze extrahovat z každé z přijímacích antén pomocí sady odpovídajících filtrů. Například pokud má radarový systém MIMO 3 vysílací antény a 4 přijímací antény, lze z přijímače extrahovat 12 signálů z důvodu ortogonality vysílaných signálů. To znamená 12 prvků pole virtuální antény je vytvořen pomocí pouze 7 antén vedením zpracování digitálních signálů na přijímaných signálech, čímž se získá jemnější prostorové rozlišení ve srovnání s protějškem fázovaného pole.

Koncept virtuálního pole

Scénář analýzy virtuálního pole

Na obrázku je radarový systém M-N-MIMO. Předpokládejme, že cíl je umístěn na u, ${ displaystyle scriptstyle m ^ {th}}$ vysílací anténa je umístěna na ${ displaystyle scriptstyle x_ {T, m}}$ a ${ displaystyle scriptstyle n ^ {th}}$ přijímací anténa je umístěna na ${ displaystyle scriptstyle x_ {R, n}}$. Přijatý signál v ${ displaystyle scriptstyle n ^ {th}}$ přijímací anténu lze vyjádřit jako:

${ displaystyle y_ {n} (t) = součet _ {m = 1} ^ {M} x_ {m} (t) e ^ {j { frac {2 pi} { lambda}} u ^ { T} (x_ {T, m} + x_ {R, n})}}$

Jak již bylo zmíněno dříve, pokud {${ displaystyle scriptstyle x_ {m} (t)}$, m = 1, ..., M} je ortogonální množina, ze které můžeme extrahovat M signály ${ displaystyle scriptstyle n ^ {th}}$ přijímací anténa, z nichž každá obsahuje informace o jednotlivé vysílací cestě (${ displaystyle scriptstyle u ^ {T} (x_ {T, m} + x_ {R, n})}$).

Aby bylo možné provést srovnání mezi radary s fázovaným polem a radary MIMO, je vztah mezi vysílací / přijímací anténní soustavou a virtuálními poli diskutován v několika zdrojích.^[3][4] Pokud jsou umístění vysílacího a přijímacího anténního pole vyjádřena jako dva vektory ${ displaystyle scriptstyle h_ {T}}$ a ${ displaystyle scriptstyle h_ {R}}$ vektor umístění virtuálního pole se rovná konvoluci ${ displaystyle scriptstyle h_ {T}}$ a ${ displaystyle scriptstyle h_ {R}}$:

${ displaystyle h_ {V} = h_ {T} * h_ {R}}$

Příklady geometrie antény pro vytvoření virtuálního pole

Obrázek výše ukazuje příklady geometrie antény pro vytvoření virtuálního pole. V prvním příkladu tvoří dvě rovnoměrně rozložená anténní pole 5prvkové virtuální pole, přestože má celkem 6 antén. Ve druhém příkladu se devětprvkové virtuální pole získá zvětšením vzdálenosti mezi vysílacími anténami, což znamená, že lze dosáhnout lepšího prostorového rozlišení.

Odhadnout směr příjezdu cílů podle signálů N * M, metody jako HUDBA (algoritmus) a odhad maximální věrohodnosti se běžně používají s dobrými výsledky.^[5][6]

Ortogonální signály

Pravidelné přiřazení nosné pro generování ortogonálních signálů

V oblasti MIMO radaru se používá celá řada ortogonálních signálních sad. Jednou z navrhovaných sad signálů je spektrálně prokládaný signál s více nosnými, což je upravená verze ortogonální multiplexování s frekvenčním dělením signál.^[7] V tomto přístupu je celkové množství dostupných subnosných rozloženo mezi různé vysílací antény prokládaným způsobem.

Další navrhovaná sada signálů je ortogonální cvrlikání signál, který lze vyjádřit jako:

${ displaystyle x_ {m} (t) = exp left (2 pi j (f_ {m, 0} t + { frac {1} {2}} kt ^ {2}) right)}$

Výběrem různých počátečních frekvencí ${ displaystyle scriptstyle f_ {m, 0}}$, tyto cvrlikání mohou být vytvořeny ortogonálně.^[8]

Poznámky