مقاله رادارهای آرایه‌ای پراکنده فرکانسی MIMO شناختی با کارایی LPI زیاد

بخشی از مقاله

چکیده

آرایه پراکنده فرکانسی - FDA - دارای ویژگی های منحصربه فردی در مبحث رادارهایی باقابلیت کشف پایین - LPI - به دلیل دارا بودن الگوی تابش خاص هستند. بهمنظور اجرایی نمودن قابلیت LPI در سیگنالهای ارسالی FDA MIMO الگویی برای ارزیابی آرایه ها طراحی و پیشنهادشده است؛ که بر مبنای کاهش انرژی فرستنده و افزایش انرژی در سمت گیرنده استوار است. این نوعفنّاوری بر مبنای مشخصه های وابسته به محدوده در آرایه های پراکنده فرکانسی کار می کند.

به منظور درک بهتر از هدف، الگوریتم ارائه شده به این صورت ارائه می گردد؛ که مسئله بهینه سازی غیر محدب مرتبه دوم به مسئله محدب تبدیل گردیده و سپس از طریق روش دونیمه سازی و بهینه سازی محدب حل می گردد. به منظور دریافت اطلاعات هدف، رادار نوع FDA MIMO، به منظور تخمین پارامترهای هدف پیشنهادشده است. نتایج حاصل از شبیهسازی حاکی از آن است که دیدگاه پیشنهادی در این پژوهش به طور مؤثری در کاهش احتمال تشخیص رادار و همچنین دریافت بدون تلفات در سمت گیرنده کارگر بوده است.

-1 مقدمه

در مبحث جنگهای مدرن الکترونیکی، سامانههای راداری فعال جاسوسی بهشدت مستعد شناسایی شدن از طرف نیروهای مخالف و درنتیجه سوءاستفاده احتمالی قرار دارند . - Schleher, 1986 - در حال حاضر جنگی بین سامانه های راداری و تجهیزات الکترونیکی در جریان است که در آن سعی می شود که با کم کردن و جلوگیری از عملکرد صحیح سامانه ها به اهداف خود نزدیک تر شوند که از این مبحث با عنوان جنگ الکترونیکی1 یاد میشود . - Oreilly et al, 1982 - به سبب وجود تهدیدات جدی به سبب وجود سامانههای حمایت الکترونیکی2، - Stove et al, 2004 - بحث رادارهای LPI، توجه پژوهشگران زیادی را در این خصوص به خود جلب نموده است .

- Schrick and Wiley, 1990 - دراینباره تکنیکهای متعدد زیادی در خصوص کاهش احتمال کشف رادار در حوزه گیرندههای عملیاتی حمایت الکترونیک پیشنهادشده است. این تکنیکها شامل افزایش دیوتی سایکل، شکل موج با باند پهن تر، ساید لوب پایین3 و الگوی انتشار پرتو وسیع تر در آنتن های راداری ازجمله روش های مذکور به شمار می آیند. بااین حال این تکنیک ها در سمت گیرنده قابلیت تشخیص پایینی از خود نشان میدهند . - Lawrence, 2010 - در این پژوهش، رادارهای FDA MIMO شناختی بهمنظور ساخت گیرندههای نوع LPI پیشنهادشده است . - Basit et al, 2014 - در این تحقیق علاوه بر آرایه های فازی، یک افزایش فرکانسی اندک در قیاس به فرکانس حامل بین المانها ی FDA اعمال گردیده است .

- Antonik et al, 2006 - افزایش اندک فرکانس موجب ایجاد الگوی پرتوی آن وابسته به زاویه است میگردد . - Wicks and Antonik,2008 - در این حین زمان و تکرارپذیری زاویه الگوی پرتو FDA مورد ارزیابی قرار میگیرد . - Antonik and Wicks, 2008 - در پژوهشهایی که صورت گرفته است، - Antonik et FDA - al, 2006 خطی برای رادارهای روبهجلو - Antonik and Wicks, 2009 - برای تشخیص اهداف متحرک پیشنهادشده است . - Antonik, 2009 - همچنین در پژوهش دیگری - Baizert, 2006 - نیز کاربرد FDA در سامانههای bistatic بررسیشده است .

- Farooq et al, 2009 - در پژوهش دیگر - Wang et al, - 2014 از فن حدود مرزی پایین - CRLB - Cramer-Rao برای تخمین مسیر، محدوده و سرعت استفاده نمودهاند . - Sammartino et al, 2013 - بااینکه اخیراً فن FDA توجه زیادی را در حوزه آنتنها و رادارها کسب کرده است - Wang, 2013 - ، ولی بیشتر توجه پژوهشگران بر روی طراحی ادراکی و مفهومی استوار بوده است . - Wang, 2014 - بعلاوه، سامانههای راداری FDA MIMO در پژوهشها بیشتر رویفنّاوری شکلدهی پرتو متمرکز بودهاند و کار اندکی در خصوص تشخیص سیگنالهای حاصله صورت پذیرفته است. در پژوهش حاضر بهمنظور تحقق رادار LPI از فن FDA MIMO استفاده گردید. رادارهای شناختی FDA MIMO از دو قسمت تشکیلشدهاند:

-1 در هنگام دریافت آرایهها، از رادارهای FDA MIMO بهمنظور شناسایی امواج انعکاس یافته و تخمین پارامترهای الگو استفاده میگردد؛

-2 برای آرایه های ارسالی، از طرح بردار وزنی به منظور دریافت سیگنال های راداری FDA استفاده میگردد.

اصول کارکرد رادارهای LPI در سیستم FDA MIMO به این صورت است که مطابق با تصویر - - 1، سیگنال ارسالی توسط المانهای آنتن موجب شناسایی هدف در محدوده r میگردد؛ فازهای سیگنال در این محدوده به ترتیب و میباشند. وقتیکه سیگنال از هدف منعکس شده و به گیرنده MIMO میرسد، ثابت بوده و فاز ایجادشده به سبب محدوده، 2 میگردد. پس بنابراین فازهای سیگنال در هدف و گیرنده متفاوت خواهد بود.

بر اساس مطالب ذکرشده، در اینجا از الگوی وابسته به محدوده در رادارهای FDA MIMO برای راه اندازی رادار فعال استفاده شده است. به منظور کاهش احتمال شناسایی سیگنال های ارسالی FDA MIMO ، از الگوی تابش با توان پایین استفادهشده است تا احتمال تشخیص آن توسط سامانههای حمایت الکترونیکی کاهش یابد. بعد از انعکاس سیگنال از هدف، توان سیگنال افزایش پیدا میکند که در این صورت آن را بهراحتی میتوان در سمت گیرنده دریافت نمود. در بخش دوم این پژوهش، مدل رابطه رادارهای FDA ارائه شده است. در بخش سوم، طراحی الگوی ارسالی FDA MIMO همراه با رادارهای شناسایی ارائهشده است. نتایج حاصل از شبیهسازی در بخش چهارم و نتایج در بخش پنجم ارائه گردیده است.