SIRE Радар
Радар с синхронной импульсной реконструкцией (SIRE) представляет собой радиолокационную систему с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO), предназначенную для обнаружения наземных мин и самодельных взрывных устройств (СВУ) . [1] Он состоит из низкочастотного импульсного сверхширокополосного (СШП) радара, который использует 16 приемников с 2 передатчиками на концах приемной решетки шириной 2 метра, которая посылает на землю чередующиеся ортогональные сигналы и возвращает сигналы, отраженные от целей. в данной области. Радарная система SIRE устанавливается на крыше автомобиля и принимает сигналы, формирующие изображения, охватывающие расстояние до 33 метров в направлении, в котором обращены передатчики. [2] Он способен собирать и обрабатывать данные в рамках доступного и легкого пакета благодаря медленным (40 МГц), но недорогим аналого-цифровым (АЦП) преобразователям , которые дискретизируют широкую полосу частот радиолокационных сигналов. [1] [3] Он использует технологию GPS и дополненной реальности (AR) в сочетании с камерой для создания живого видеопотока с более полным визуальным отображением целей. [4]
Радар SIRE является частью длинного поколения радиолокационных систем СШП и синтезированной апертуры (SAR), разработанных Исследовательской лабораторией армии США (ARL) с начала 1990-х годов. Предыдущие системы включают системы RailSAR и BoomSAR , а также более позднюю радиолокационную систему с реконфигурируемой спектральной гибкостью (SAFIRE) . [5] В конечном итоге радар SIRE был передан Центру исследований, разработок и проектирования коммуникационной электроники (CERDEC) в Форт-Бельвуаре, штат Вирджиния. Там она была переработана в радиолокационную систему ALARIC, которая была модифицирована, чтобы иметь на один передатчик меньше и работать в диапазоне частот от 100 МГц до 1,5 ГГц. [6]
Операция
[ редактировать ]Радар SIRE функционирует в первую очередь как метод оценки окружающей среды и определения того, безопасен ли пройденный путь для навигации транспортных средств. В целом радиолокационные системы имеют преимущество перед оптическими или лазерными сенсорными системами, поскольку им не мешает наличие тумана или пыли, блокирующих линию обзора. Однако большинство радиолокационных систем используют высокочастотное микроволновое излучение, которое с трудом проникает через траву и другую листву. Напротив, радар SIRE может проникать сквозь листву, различные среды и даже землю для обнаружения скрытых или закопанных СВУ благодаря использованию низкочастотного микроволнового излучения. [1] [2]
Цикл сбора данных для радара SIRE состоит из следующих этапов: [2]
- Центральный компьютер отправляет команды на плату синхронизации и управления в цепи SIRE для генерации радиолокационных импульсов от левого передатчика.
- Массив приемников принимает возвращающиеся радиолокационные сигналы, которые затем оцифровываются модулем сбора данных программируемой вентильной матрицей (FPGA) и отправляются в центральный компьютер вместе с информацией о метках времени от приемника GPS.
- Данные интегрируются, масштабируются и преобразуются в частотную область перед отправкой в графический интерфейс пользователя для отображения.
- Цикл сбора данных повторяется с правым передатчиком.
Передатчик
[ редактировать ]Передатчики, используемые в радаре SIRE, представляют собой поперечные электромагнитные (TEM) рупоры, которые генерируют короткие радиолокационные импульсы длительностью 1 наносекунду с частотой повторения импульсов (PRF) 1 МГц и полосой частот от 300 до 2500 МГц. [7] Пиковая выходная мощность передатчика составляет 6 Вт, а средняя мощность — 5 Вт для снижения потенциальных помех. Рупоры TEM могут выдерживать характеристическое сопротивление 200 Ом и были выбраны, поскольку они обеспечивают хорошую точность импульса и низкую отраженную мощность. Два передатчика попеременно работают в каждом цикле процесса сбора данных. [2]
Получатель
[ редактировать ]Приемники, используемые в радаре SIRE, представляют собой антенны с вырезом Вивальди, которые расположены в виде однородной линейной решетки, охватывающей ширину транспортного средства. Каждый приемник подключен к отдельному каналу приемника. Метод визуализации основан на алгоритме обратной проекции, при котором данные всех 16 каналов приемника интегрируются на последовательных расстояниях по мере движения автомобиля вперед. [7]
Подавление радиочастотных помех
[ редактировать ]Чтобы предотвратить радиочастотные помехи (RFI) от внешних источников, таких как сигналы радио, телевидения и беспроводной связи, в радиочастотном диапазоне, радар SIRE использует несколько методов для подавления или извлечения этих сигналов из данных радара UWB. [3] Вместо традиционных методов экранирования, таких как режекторная фильтрация, процесс экранирования узкополосных и широкополосных радиочастотных помех радаром SIRE включает усреднение повторяющихся измерений из одного и того же профиля дальности. [1]
Режимы
[ редактировать ]Установленная радиолокационная система SIRE работает в двух режимах в зависимости от ее ориентации на крыше автомобиля. Наиболее часто используемым режимом является режим обзора вперед, при котором радар обращен к передней части транспортного средства в направлении его движения. Альтернативой является режим бокового обзора, при котором рамка антенны, поддерживающая радиолокационную систему SIRE, поворачивается на 90 градусов, а направление радара перпендикулярно траектории движения транспортного средства. Режим бокового обзора предназначен для обследования территории за стенами и картографирования внутренних помещений закрытых зданий. [3]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Оджову, Ода (30 апреля 2013 г.). Рэнни, Кеннет I; Дорри, Армин (ред.). «SIRE: радар MIMO для обнаружения мин/СВУ» . Университет Говарда . Технология радиолокационных датчиков XVII. 8714 : 87140О. Бибкод : 2013SPIE.8714E..0OO . дои : 10.1117/12.2015618 . S2CID 1552558 . Архивировано из оригинала 18 июня 2017 года – через Центр технической информации Министерства обороны.
- ^ Jump up to: а б с д Ресслер, Марк; Нгуен, Лам; Кениг, Франсуа; Вонг, Дэвид; Смит, Грегори (2007). Герхарт, Грант Р.; Гейдж, Дуглас В.; Шумейкер, Чарльз М. (ред.). «Радар переднего обзора Армейской исследовательской лаборатории (ARL) синхронной импульсной реконструкции (SIRE)» . Технология беспилотных систем IX . 6561 : 656105. Бибкод : 2007SPIE.6561E..05R . дои : 10.1117/12.719688 . S2CID 109944483 .
- ^ Jump up to: а б с Нгуен, Лам (апрель 2009 г.). «Алгоритмы обработки сигналов и изображений для радара сверхширокополосной (СШП) синхронной импульсной реконструкции (SIRE) Исследовательской лаборатории армии США» (PDF) . Армейская исследовательская лаборатория .
- ^ Сапонаро, Филип; Камбхаметту, Чандра; Рэнни, Кеннет; Салливан, Андерс (31 мая 2013 г.). Рэнни, Кеннет I; Дорри, Армин (ред.). «Скрытое обнаружение целей с использованием дополненной реальности с помощью радара SIRE». Технология радиолокационных датчиков XVII . 8714 : 87140С. Бибкод : 2013SPIE.8714E..0SS . дои : 10.1117/12.2015133 . S2CID 121659957 .
- ^ Догару, Траян (март 2019 г.). «Исследование изображений для геопроникающего радара, установленного на небольших беспилотных летательных аппаратах (БПЛА): Часть I - Методология и аналитическая формулировка» (PDF) . Армейская исследовательская лаборатория CCDC . АРЛ-ТР-8654.
- ^ Фелан, Брайан; Рэнни, Кеннет; Галлахер, Кайл; Кларк, Джон; Шербонди, Келли; Нарайанан, Рам (15 июля 2017 г.). «Проектирование сверхширокополосного радара со ступенчатой частотой для визуализации скрытых целей». Журнал датчиков IEEE . 17 (14): 4435–4446. Бибкод : 2017ISenJ..17.4435P . дои : 10.1109/JSEN.2017.2707340 . ISSN 1558-1748 . S2CID 12721792 .
- ^ Jump up to: а б Догару, Траян (август 2015 г.). «Поверхностный подход Гюйгенса к реализации антенны в моделировании систем ближнепольной радиолокационной визуализации» . Исследовательская лаборатория армии США .