Çok girişli çok çıkışlı (ÇGÇÇ) radar larda uzay zaman adaptif işleme

Radar elektromanyetik dalgaları kullanarak, uçaklar, gemiler, uzay araçlar, arabalar, insanlar, hava oluşumları, ve arazi gibi nesneleri tespit eden, konumunu ve hızını belirleyen bir sistemdir. Radar belirli bir alana elektromanyetik dalgalar iletir ve nesnelerden yansıyan yankı sinyalini alır. yansıyan dalgaya sinyal işleme algoritmaları uygulayarak, yansıtan nesneleri tespit edilebilir. Bundan başka, nesne hızını ve konumunu da tahmin edilebilir. Başlangıçta radar sadece askeri amaçla geliştirildi, ve hala en yaygın kullanıcı ve radar teknoloji geliştiricisi askeri birimlerdir. Askeri uygulamalara gözetim, navigasyon ve silah rehberliği dahildir. Ancak, radar artık meteorolojik yağış tespiti, okyanus yüzey dalgalarını ölçme, hava trafik kontrolü, trafik hızın polisi tespiti ve araç veya gemi çarpışmaları önleyen uygulamalar gibi daha geniş bir yelpazeye sahiptir. Bu tezin asıl katkısı çoklu giriş çoklu çıkış (MIMO) radarlarda yansıyan yayılmış doppler yığılmayı hafifletmek için uzay-zaman adaptif işleminin (STAP) genelleştirilmesidir. Çok girişli çok çıkışlı (MIMO) radar, birden fazla alıcı ve verici antenlerden oluşan ve her iletim elemanları üzerinde bağımsız dalga formları iletebilen bir radar sistemidir. Birçok geleneksel çoklu anten radar kavramları, fazlı-dizi, sentetik açıklıklı radar (SAR), polarimetri ve enterferometre gibi, MIMO radarın özel bir tasarım şekli gibi gözüksede, Bağımsız dalga iletebilen çok antenli radar sisteminin belirgin avantajı, serbestlik derecesi sayısının artışından kaynaklanan algılama ve parametre tahmin görevlerinde çözünürlük ve performansın Geliştirilmesidir. MIMO radar, solma azaltma, çözünürlük geliştirme, ve parazit bastırma gibi görevlerde önemli potansiyellere sahiptir. Bütün bu potansiyelerden faydalanarak hedef tespiti, parametre kestirimi, hedef izleme ve tanıma performansında önemli ölçüde geliştirilmeye neden olabilir. MIMO radar teknolojisi hızla birçok araştırmacının büyük ilgisini çekmiştir. MIMO radarın birçok avantajı, hedef bilgilerinin çeşitlilik artışı, mükemmel parazit ret yeteneği, parametre tanımlama gelişmesi ve gönderme beampattern tasarımı için esneklik sağlamak gibi birçok farklı araştırmacılar tarafından tespit edilmiştir. MIMO radar tarafından tanıtılan serbestlik dereceleri çok farklı yönlerde radar sistemlerinin performansını artırır. Ancak, aynı zamanda bazı sorunlar oluşturur. Bu alınan sinyaller boyutlarının sayısını artırır. Sonuç olarak, bu alıcının karmaşıklığını artırır. Ayrıca, MIMO radar vericisi antenlerinden birbirinden tutarsız bir dalga biçimi iletir. Buda genellikte işlem kazancı,faz dizili radar ile karşılaştırıldığında azaltır. Birden fazla keyfi dalga şekilleri de radar sisteminin menzil ve Doppler çözünürlüğü etkiler. MIMO radarın umut verici bir uygulaması uçuşan MIMO radar platformları kullanarak yavaş hareket hedeflerin belirlenmesidir. Bu yapılandırmada MIMO kullanmanın avantajı, daha az antenler ile daha büyük bir sanal dizi sentezleme yeteneğidir. Bu yüksek uzaysal çözünürlüğü hemde zemin yığılma ile hedeflerden gelen yansımaların daha iyi ayrılmasını sağlar. başlangıçta Tek giriş, Çoklu-çıkış (SIMO) radar için geliştirilmiş uzay-zaman adaptif işleme (STAP) yöntemleri, alınan sinyallerin doğru işlendikten sonra MIMO radar sistemleri için geçerlidir. STAP algoritmasının performansı kritik esas noktası kovaryans matrisinin yapısıdır; Bu nedenle, MIMO STAP yöntemleri dağınıklık istatistiklerinin teorik ve deneysel çalışmalarından büyük ölçüde yararlanacaktır. Özel ilgi konusu, dağınıklığın iletim ve alıcı dizilereden çok yönlü yayılmalara maruz kalmasıdır. Zemin ya da okyanus yüzeyinden yansiyan çoklu ionosferik saçılmaları ile, en önemli ufuk ötesi (OTH) çoklü dağınıklılık radar verileri elde edilebilir buda önemli yayılmış Doppler frekansı ve dalga sayılarına neden olur. Bu durumda, geleneksel tek-giriş çoklu çıkış (SIMO) STAP doppler yayılım mainlobunu belirli hedefi bastırmadan azaltamıyor. Hafif bir değişiklik yaparak başlangıçta tek giriş çoklu çıkış (SIMO) radar (faz dizili radar) da geliştirilen STAP yöntemleri MIMO radar da bile kullanılabilir. Ancak, MIMO radar da, jammer-ve-clutter altuzayın rütbesi, çok büyük olur. Özellikle jammer alt uzay. Bu STAP algoritmasının karmaşıklığı ve yakınsamasını etkiler. Genişletilmiş MIMO-STAP avantaj ve dezavantajları tekrar ele aldıktan sonra yani örnek matris dönüşümü (SMI) ve eigencanceller (EC), hızlı yaklaştırılır güç iterasyon (FAPI) algoritmaları, Biz yakınsama ve karmaşıklığı sorunlarını çözmek için bir alternatif aralığı özyinelemeli algoritması olarak hızlı ve istikrarlı YAST algoritmasını önermişiz. YAST algoritması özelliği, düşük hesaplama maliyet (lineer eyer veri korelasyon matrisi son zamanlarda adlandırılan shift-değişmezlik özelliğini tatmin ediyorsa) ve küçük alt uzay izleme uzantısı idi. Ancak, YAST algoritmasının orijinal uygulanması sayısal stabilite probleminden rahatsızdı. (Alt uzay ağırlık matrisi yavaşça orthonormalite kaybeder). Biz bu nedenle bu tezde istikrarlığı kurulmuş, teorik olarak ve sayısal simülasyonlar ile test edilmiş, yeni bir YAST uygulaması kullandık. Bu algoritma, bir alt uzay izci için istenen tüm özellikleri birleştiriyor: oldukça yüksek yakınsama hızı, düşük kararlı hal hatası, lineer karmaşıklığı ve alt uzay ağırlık matrisi ortonormallik ile ilgili sayısal stabiliti. Bu çalışmanın katkısı dört bölümden özetlenebilir. İlk olarak biz radar da hedef algılama va menzil belirleme temel değerlendirmesini sunucaz. Multistatik Radar Sistemleri incelenir ve okuyuculara MIMO Radar ve Phased Array Radar sistemlerini karşılaştırmak için Phased Array Radar anlatılacak. İkincisi, biz tamamen tutarlı MIMO radar konseptini ve onun SIMO veya faz dizi radarı ile farkını, Sinyal modeli ve tutarlı MIMO radar sistemlerin, yüksek çözünürlük ve parametre tanımlanabilir gibi özellikleri sunucaz. Üçüncü bölümde ise kısaca MIMO radar uzay-zaman uyarlamalı işlemi (STAP) açıklanacak. Sonra biz MMO radar larda farklı STAP algoritmalarını, örnek matris dönüşümü (SMI), eigencanceller (EC), hızlı yaklaştırılır güç iterasyon (FAPI) ve hızlı ve istikrarlı YAST, tartışıcaz. En sonda Bu tez çalışmasında yapılan simülasyonların sonuçları tanıtılacak ve simülasyonlar farklı MIMO radar yapılandırmaların performansını sunmak için yapılmaktadır.