بخشی از مقاله
مقدمه
درسال 2004 برای اولین بار تکنیک مخابراتی MIMO1 در زمینه رادار بکار گرفته شد . درحالت کلی رادار MIMO به راداری گفته می شود که فرستنده های آن شکل موج های مستقل ارسال کنند و توانائی پردازش همزمان در چندین گیرنده را داشته باشند. در مرجع براساس چیدمان و نحوه قرارگیری آنتن ها، رادارهای MIMO را به دو دسته کلی، رادارهای MIMO با آنتن های مجزا - WSA2 - و رادارهای با آنتن های همبسته - CLA3 - تقسیم می نماید.
عامل بهبود عملکرد راداری در رادارهای MIMO با آنتن های مجزا و رادارهای MIMO با آنتن های همبسته به ترتیب چندگانگی فضائی4 و چندگانگی شکل موج5 می باشد. در رادارهای MIMO باآنتن های مجزا با بهره برداری از قابلیت چندگانگی فضائی امکان دسترسی به سیگنال بازگشتی از هدف در زوایای مختلف وجود دارد؛ این خاصیت احتمال آشکارسازی سیگنال بازگشتی از هدف را افزایش داده و سبب بهبود عملکرد راداری می شود بنابراین این رادارها با انتخاب مناسب فاصله آنتن ها می توانند از تغییرات RCS6 هدف به بهترین شکل برای بهبود عملکرد رادار بهره ببرند .
یکی از مباحث مهم در طراحی آشکارسازها، رسیدن به خاصیت CFAR7 می باشد. در عمل به دلیل تغییر پارامترهای کلاتر و شرایط محیطی، فرض معلوم بودن برخی از پارامترهای کلاتر صحیح نمی باشد و به ازائ سطح آستانه آشکارسازی ثابت منجر به احتمال هشدار غلط متغیرخواهد شد. بنابراین برای رسیدن به خاصیت CFAR باید آماره ای برای آشکارسازی بدست آید که مستقل از پارامترهای کلاتر گردد و یا سطح آستانه وفقی مناسبی برحسب پارامترهای کلاتر بدست آورد. در روش دوم در حضور کلاتر گوسی براساس نحوه تخمین توان کلاتر و توجه به شرایط عملی در آشکارسازی، آشکارسازهای تهحم متعددی در رادارهای SISO9 پیشنهاد شده اند که در آنها آستانه وفقی با ضرب تخمین توان کلاتر در یک ضریب مقیاس به منظور رسیدن به احتمال هشدار غلط مطلوب بدست می آید.
ساده ترین این روشها، متوسط گیری از سلول های پنجره مرجع برای تخمین توان کلاتر است که تحت عنوان CA-CFAR10 در مرجع >5@ بررسی گردیده است؛ این آشکارساز تنها درشرایط همگن دارای عملکرد خوبی بوده لذا آشکارسازهای GO-CFAR11 و SO-CFAR12 پیشنهاد شده اند که به ترتیب در برابر لبه کلاتر و اهداف تداخلی دارای عملکرد بهتری نسبت به CA-CFAR می باشند .در مرجع آشکارساز CA-CFAR برای آشکارسازی هدف در حضور کلاتر با توزیع K در رادار MIMO بکار رفته است. همچنین آشکارساز SO-CFAR و ACML-CFAR13 به ترتیب در مراجع و در حضور کلاتر گوسی در رادارهای MIMO با آنتن های مجزا مورد بررسی قرارگرفته اند.
در این مقاله قصد داریم دو الگوریتم کارآمد در رادارهای SISO یعنی آشکارسازهای را به رادارهای MIMO با آنتن های مجزا تعمیم دهیم. کارائی آشکارسازهای تعمیم یافته را با آشکارسازهای CA- و GO-CFAR در رادارهای MIMO با آنتن های مجزا در حضور کلاتر گوسی مقایسه می نمائیم. در بخش دوم، به بیان فرضیات و مدل سازی سیگنال بازگشتی از هدف و کلاتر در رادارهای MIMO با آنتن های مجزا می پردازیم. در بخش سوم ساختار آشکارسازهای VI و MVI در رادراهای SISO را تشریح می نمائیم. استخراج و بررسی الگوریتم های پیشنهادی و بررسی نتایج شبیه سازی به ترتیب در بخش های چهارم و پنجم انجام می گیرد. درپایان در بخش ششم به جمع بندی نتایج می پردازیم.
مدل سیگنال در رادار WSA-MIMO
در این مقاله رادار MIMO با آنتن های مجزا، با M فرستنده و N گیرنده با شکل موج های ارسالی متعامد و یکه و تک پالسی فرض شده است. لذا تفکیک سیگنال فرستنده ها با قرار دادن M فیلتر منطبق در هر گیرنده علاوه بر افزایش اطلاعات در مسیرهای مختلف، در تفکیک سلولهای رادار از یکدیگر نیز موثر است .بر این اساس سیگنال دریافتی باند پایه در گیرنده ی k ام به صورت زیر مدل می شود.
در رابطه فوق بیانگر حضور یا عدم حضور هدف است. S m سیگنال ارسالی توسط فرستنده m ام، nk فرایند تصادفی تداخل دریافتی در گیرنده ی k ام و m,k ضریب دامنه سیگنال بازگشتی از هدف می باشد. m,k مدت زمان تاخیر از ارسال سیگنال فرستنده m ام، برخورد به هدف و دریافت توسط گیرنده k ام است.
در صورت قرار دادن نمونه های بدست آمده از نمونه برداری سیگنال های خروجی فیلترهای منطبق در تمامی گیرنده می باشند. درصورتی که برای سلول مکانی، نمونه برداری دانجام گیرد، با در کنار هم قرار دادن نمونه های بدست آمده، یک ماتریس حاصل می شود. تکنیک پردارشی موردنظر در این مقاله، پردازش ناهمدوس17 می باشد . در این روش، ماتریس نمونه های بدست آمده پس از عبور از یک آشکارساز مربعی، به ماتریس داده ای تبدیل می شود. بنابراین با فرض توزیع گوسی مختلط برای کلاتر و مدل سورلینگ یک برای سیگنال هدف و استقلال آنها از یکدیگر، داده ها دارای توزیع نمائی با پارامتر می باشند.
