۱- مقدمهای بر رادار پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T
۱- ۱- مقدمه
رادار سیستمی الکترومغناطیسی است که در حالت ساده متشکل از یک فرستنده و یک گیرنده میباشد. از سیگنالینگهای متفاوتی در فرستنده رادار میتوان استفاده کرد، سیگنالینگ مورد استفاده بنا به ماموریت و نوع رادار انتخاب می شود. در گیرنده رادار با دریافت اکوهای بازگشتی از اهداف، آشکارسازی و استخراج پارامترهای آنها انجام می شود. رادارها را بر اساس محل قرار گرفتن گیرنده و فرستنده به رادارهای تک پایه، دو پایه و یا چند پایه تقسیم بندی می کنند. از آنجایی که در سیستمهای راداری اولیه امکان جداسازی سیگنال ارسالی و دریافتی وجود نداشت، فرستنده و گیرنده را در مکانهای متفاوتی قرار میدادند. با پیدایش سیرکولاتور و داپلکسر و امکان ارسال سیگنال به صورت پالسی، رادارهای دو پایه جای خود را به رادارهای تک پایه با پیچیدگی کمتر دادند اما در اوایل دهه ۱۹۵۰ میلادی وقتی خاصیت جالب انرژی بازگشتی امواج در رادارهای دو پایه کشف شد این رادارها جایگاه اسبق خود را به دست آوردند [۱-۲].
بنا به اهمیت نقش رادار در جنگها و با پیشرفت در مسائل جنگ الکترونیک تلاش های گستردهای برای کاهش احتمال آشکارسازی رادار توسط ایستگاه شناسایی دشمن انجام شده است. یکی از نتایج این تلاشها استفاده از رادار پسیو میباشد. سیستم راداری پسیو را با نامهای PCL[1] و PBR[2] میشناسند. رادار پسیو در حقیقت نوعی رادار دو پایه است که دارای پیچیدگیهای بیشتری نسبت به رادار تک پایه میباشد. این رادارها در واقع از فرستندههای غیر راداری، که اصطلاحاً با نام فرستندههای مغتنم[۳] شناخته میشوند، استفاده می کنند و این امر کمک بزرگی جهت مخفی ماندن از گیرندههای شنود دشمن میباشد. ایده استفاده از فرستندههای غیر راداری به سال ۱۹۳۵ باز میگردد، زمانی که اولین آزمایشها در زمینه رادارهای PBR در انگلستان انجام شد و به دلیل عدم وجود پردازندههای مناسب، تلاش برای پیادهسازی الگوریتمهای پیچیده برای بهبود عملکرد آشکارسازی در رادارهای PBR ناکام ماند و این امکان به دهه ۱۹۸۰ که با پیشرفتهای قابل توجه در پردازندههای دیجیتال و دستیابی به مبدلهای آنالوگ به دیجیتال ارزان و پرسرعت همراه بود موکول شد [۱-۳-۴].
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
از مزایای رادارهای PBR میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
نداشتن فرستنده خاص راداری این سیستمها را به سیستمهایی ارزانتر، سادهتر، کم حجمتر و غیر قابل شناسایی تبدیل کرده است.
به علت چند پایه بودن، این سیستمها قابلیت آشکارسازی اهداف در ارتفاع پایین را دارند.
در این رادارها به علت استفاده از فرستندههای مغتنم نیازی به بحث تخصیص باند فرکانسی نیست.
بحث ابهام در برد و سرعت در رادارهای PBR نسبت به رادارهای اکتیو تک پایه کمتر مطرح است [۳-۵].
در شکل ۱-۱ مدلی از ساختار دو پایه رادارهای پسیو رسم شده است [۶]. همان طور که در شکل مشخص است سیگنال مسیر مستقیم، سیگنال مبادله شده مابین فرستنده مغتنم و گیرنده رادار دو پایه و سیگنال هدف، سیگنال مبادله شده مابین هدف و گیرنده رادار دو پایه میباشد.
شکل ۱-۱: هندسه دو پایه رادار پسیو
فرستندههای مختلف آنالوگ و دیجیتال مانند سیگنال FM، سیگنال آنالوگ تلویزیون، DAB[4]، DVB [۵] و سیگنال موبایل میتوانند نقش فرستنده مغتنم را برای رادار پسیو ایفا کنند. مناسب بودن شکل موج برای استفاده در رادار پسیو به عواملی از جمله رزولوشن در برد و داپلر و سطح لوبهای کناری در تابع ابهام بستگی دارد [۷-۸-۹]. در این پایان نامه هدف بررسی سیگنال تلویزیونی دیجیتال زمینی (DVB-T)[6] به عنوان فرستنده مغتنم برای رادار پسیو و حل مسأله حذف تداخل در این رادارها و چگونگی آشکارسازی هدف میباشد.
۱-۲- بررسی رادار پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T
از علل علاقه مندی و رویکرد به سیگنالینگ DVB-T در رادارهای پسیو میتوان به موارد زیر اشاره داشت [۹-۱۰-۱۱]:
فرستندههای سیگنال دیجیتال تلویزیونی، سیگنالی با قدرت و کیفیت خوب و بالا با کمترین هزینه ممکن از دید راداری ارسال می کنند.
این سیگنال پهنای باند کافی برای تامین قدرت رزولوشن در برد مناسب را دارا است.
این سیگنال به نوعی شبیه نویز است و این امر کمک به قابلیت فشردگی در برد و تخمین مناسب داپلر می کند.
خواص آماری سیگنال در طول زمان دارای ثبات است.
این سیگنالینگ دارای ابهام کمتر در برد و داپلر نسبت به مدولاسیونهای دیگر میباشد.
فرستنده در این سیگنالینگ دارای پوششی همه جهته میباشد.
ERP[7] این سیگنالینگ در حد چند کیلو وات میباشد.
پهنای باند زیاد و در نتیجه داشتن رزولوشن بالا در برد (High Range Resolution) در این سیگنالینگ قابل توجه است، در جدول زیر رزولوشن در برد برای چند دسته از رادارهای پسیو مبتنی بر چند نوع سیگنال بیان شده است. همانطور که مشخص است رزولوشن در برد در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T بسیار کمتر از ردارهای پسیو مبتنی بر دیگر سیگنالینگها میباشد [۸-۱۲-۱۳].
جدول شماره ۱-۱: قابلیت رزولوشن در برد برای چند سیگنالینگ مختلف
۱.۵ upto 6 km
FM Radio
۳ km
Analoge TV
۲۰۰ m
DAB
۲۰ m
DVB-T
علیرغم مزایای فوق تابع ابهام DVB-T دارای مشکلاتی است. تابع ابهام این سیگنال دارای پیکهای اضافی و ناخواستهای است که در هنگام کشف و ردگیری اهداف ایجاد مشکل کرده و بهبود تابع ابهام جهت حذف این پیکهای اضافی اجتنابناپذیر به نظر میرسد [۷-۱۴-۱۵]. در رادارهای پسیو مبتنی بر DVB-T داده ها در کانالهای مرجع و مراقبت جمع آوری میشوند. در شکل ۱-۲ مدلی از کانال مراقبت در رادارهای پسیو هنگامی که دو فرستنده مغتنم در محیط حضور دارند نشان داده شده است [۱۶]. همانطور که در شکل مشخص است بعد از پردازشهای اولیه کانال مراقبت شامل سیگنالهای اهداف مورد آشکارسازی، سیگنال مسیر مستقیم و سیگنالهای چند مسیره بوده و کانال مرجع شامل سیگنال مرجع و نویز میباشد. لازم به ذکر است که سیگنالهای تداخل در کانال مراقبت نمونههای تأخیر یافته سیگنال کانال مرجع هستند. مسأله مورد توجه و بحث، چگونگی حذف سیگنالهای مسیر مستقیم و حذف اثر کلاتر و سیگنالهای چند مسیره از کانال مراقبت برای آشکارسازی صحیح اهداف و استخراج پارامترهای مورد نظر با کمترین احتمال خطا است [۲-۱۷-۱۸]. هدف در این پایان نامه بررسی روشهای وفقی حذف سیگنال مسیر مستقیم و کلاتر و سیگنالهای چند مسیره جهت آشکارسازی مناسب اهداف میباشد.
