Мультистатический радар

Мультистатическая радиолокационная система содержит несколько пространственно разнесенных моностатических или бистатических радиолокационных компонентов с общей зоной покрытия. Важным отличием систем, основанных на этих отдельных геометриях радаров , является дополнительное требование к некоторому уровню объединения данных между компонентами. Пространственное разнообразие, обеспечиваемое мультистатическими системами, позволяет одновременно просматривать различные аспекты цели. Потенциал получения информации может дать ряд преимуществ по сравнению с традиционными системами.

Мультистатический радар часто называют «многосайтовым» или «сетевым» радаром, и его можно сравнить с идеей макроразнообразия в коммуникациях. Еще одним подвидом мультистатического радара, корни которого лежат в сфере связи, является радар MIMO .

Характеристики

Поскольку мультистатический радар может содержать как моностатические, так и бистатические компоненты, преимущества и недостатки каждого радиолокационного устройства также применимы к мультистатическим системам. Система с $N$ передатчики и $M$ приемники будут содержать $NM$ из этих пар компонентов, каждая из которых может иметь различный бистатический угол и радиолокационное сечение цели . Следующие характеристики являются уникальными для мультистатической схемы, в которой присутствует несколько пар передатчик-приемник:

Обнаружение

Увеличенное покрытие в мультистатическом радаре может быть достигнуто за счет распределения геометрии радара по всей зоне наблюдения - так, чтобы цели с большей вероятностью были физически ближе к парам передатчик-приемник и, таким образом, достигали более высокого отношения сигнал/шум .

Пространственное разнесение также может быть полезным при объединении информации от нескольких пар передатчик-приемник, которые имеют общее покрытие. Взвешивая и интегрируя отдельные отраженные сигналы (например, с помощью детекторов на основе отношения правдоподобия), обнаружение можно оптимизировать, чтобы при принятии решения о том, как присутствует ли цель. Это аналогично использованию разнесения антенн в попытке улучшить каналы беспроводной связи.

Это полезно в тех случаях, когда эффекты многолучевости или затенения могут в противном случае привести к ухудшению эффективности обнаружения, если используется только один радар. Одной из примечательных областей интересов являются морские помехи и то, как разнообразие отражательной способности и доплеровского сдвига может оказаться полезным для обнаружения в морской среде.

Многие автомобили- невидимки спроектированы так, чтобы отражать радиолокационную энергию от ожидаемых радиолокационных источников, чтобы обеспечить как можно меньший возврат к моностатической системе. Это приводит к излучению большего количества энергии в направлениях, доступных только мультистатическим приемникам.

Разрешение

Разрешение может выиграть от пространственного разнесения из-за наличия нескольких пространственно разнесенных профилей нижнего диапазона. Обычный радар обычно имеет гораздо худшее разрешение по поперечной дальности по сравнению с разрешением по дальности вниз, поэтому существует потенциал для выигрыша за счет пересечения эллипсов постоянной бистатической дальности .

Это включает в себя процесс объединения отдельных обнаружений целей для формирования совместного обнаружения. Из-за некооперативного характера целей при наличии нескольких целей существует вероятность образования двусмысленностей или «призрачных целей». Их можно уменьшить за счет увеличения объема информации (например, использования доплеровской информации, увеличения разрешения дальности действия или добавления дополнительных пространственно разнесенных радаров в мультистатическую систему).

Классификация

Характеристики цели, такие как изменение поперечного сечения радара или модуляция реактивного двигателя, могут наблюдаться парами передатчик-приемник в мультистатической системе. Получение информации за счет наблюдения за различными аспектами цели может улучшить ее классификацию. В большинстве существующих систем ПВО используется серия объединенных в сеть моностатических радаров без использования бистатических пар внутри системы.

Надежность

Повышенная живучесть и «постепенная деградация» могут быть результатом пространственно-распределенной природы мультистатического радара. Неисправность передатчика или приемника моностатической или бистатической системы приведет к полной потере функциональности радара. С тактической точки зрения один большой передатчик будет легче обнаружить и уничтожить по сравнению с несколькими рассредоточенными передатчиками. Аналогично, может оказаться все труднее успешно направлять помехи на несколько приемников по сравнению с одним объектом.

Пространственно-временная синхронизация

Чтобы определить дальность или скорость цели относительно мультистатической системы, необходимо знание пространственного положения передатчиков и приемников. Общий стандарт времени и частоты также должен поддерживаться, если приемник не находится в прямой видимости передатчика. Как и в случае с бистатическим радаром, без этих знаний информация, сообщаемая радаром, была бы неточна. Для систем, использующих объединение данных перед обнаружением, существует необходимость в точной временной и/или фазовой синхронизации различных приемников. Для объединения уровней графиков отметки времени с использованием стандартных часов GPS (или аналогичных) более чем достаточно.

Пропускная способность связи

Для реализации преимуществ необходимо объединить увеличение объема информации от нескольких моностатических или бистатических пар в мультистатической системе. Этот процесс объединения может варьироваться от простого случая выбора графиков от приемника, ближайшего к цели (игнорируя другие), с увеличением сложности до эффективного формирования луча посредством объединения радиосигналов. В зависимости от этого может потребоваться широкая полоса пропускания связи для передачи соответствующих данных в точку, где их можно объединить.

Требования к обработке

Объединение данных всегда будет означать увеличение объема обработки по сравнению с одним радаром. Однако это может быть особенно затратно в вычислительном отношении, если при объединении данных задействована значительная обработка, например, попытки повысить разрешение.

Примеры мультистатических радиолокационных систем

Сетевая радиолокационная система Массачусетского технологического института. ^[1]
Сеть автомобильных радаров Гамбургского технологического университета ^[2]
Оперативная радиолокационная сеть Джиндали
EISCAT некогерентного рассеяния Радар ^[3]
Экспериментальный би-мультистатический радар непрерывного действия Норвежского оборонного научно-исследовательского института ^[4]
Пассивная мультистатическая радиолокационная система SAIC ^[5]
Система NetRad Университетского колледжа Лондона ^[6]^[7]
Береговой корабль Сидианского университета, би/мультистатический радар земной волны, работающий за горизонтом ^[8]

Некоторые пассивные радиолокационные системы используют несколько пространственно разнесенных передатчиков и, следовательно, можно считать, что они работают мультистатически.

Ссылки

^ GH Книттель. Фаза II. Демонстрация сетевого радара. Технический отчет НАСА STI/Recon N, 81, октябрь 1980 г.
^ Ф. Фолстер и Х. Ролинг. «Объединение данных и отслеживание для автомобильных радиолокационных сетей». Интеллектуальные транспортные системы, IEEE Transactions, 6 (4): 370–377, декабрь 2005 г.
^ «Объекты EISCAT» . ЭИСКАТ . Проверено 23 мая 2015 г.
^ Т. Джонсен, К. Э. Олсен и Р. Гундерсен. «Парящий вертолет измерен би-/мультистатическим радаром непрерывного действия». Конференция по радиолокации, 2003 г. Материалы IEEE 2003 г., страницы 165–170, май 2003 г.
^ С. Карсон, Д. Килфойл, М. Поттер и Дж. Вэнс. «Пассивная мультистатическая радиолокационная система». Материалы Международной конференции IET по радиолокационным системам, октябрь 2007 г.
^ Т. Э. Дерхэм, С. Даути, К. Вудбридж и Си Джей Бейкер. «Проектирование и оценка недорогой мультистатической сетевой радиолокационной системы». Радар, эхолот и навигация, IET, 1(5):362–368, октябрь 2007 г.
^ SR Даути. «Разработка и оценка характеристик мультистатической радиолокационной системы» , докторская диссертация, октябрь 2008 г.
^ К. Байсяо, К. Дуофан, З. Шоухун, З. Хао и Л. Маокан. «Экспериментальная система и результаты экспериментов для би/мультистатического радиолокатора земных волн загоризонтного судна берегового судна» Радар, 2006. CIE '06. Международная конференция, страницы 1–5, октябрь 2006 г.

Дальнейшее чтение

Черняк, В.С. (1998). «Основы многосайтовой радиолокационной системы». Издательство Гордон и Бреч Сайенс. ISBN 90-5699-165-5 .
Ли, Дж. Стойка, П. (редактор) (2008). «Обработка радиолокационных сигналов MIMO». Wiley-IEEE Press. ISBN 0-470-17898-1 .
М.М. Нагш, М. Модаррес-Хашеми, С. Шахбазпанахи, М. Солтаналиан, П. Стойка, « Унифицированная среда оптимизации для разработки кода мультистатического радара с использованием теоретико-информационных критериев », IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 61, нет. 21, стр. 5401–5416, 1 ноября 2013 г.

[1] GH Книттель. Фаза II. Демонстрация сетевого радара. Технический отчет НАСА STI/Recon N, 81, октябрь 1980 г.

[2] Ф. Фолстер и Х. Ролинг. «Объединение данных и отслеживание для автомобильных радиолокационных сетей». Интеллектуальные транспортные системы, IEEE Transactions, 6 (4): 370–377, декабрь 2005 г.

[eiscat-facilities-3] «Объекты EISCAT» . ЭИСКАТ . Проверено 23 мая 2015 г.

[4] Т. Джонсен, К. Э. Олсен и Р. Гундерсен. «Парящий вертолет измерен би-/мультистатическим радаром непрерывного действия». Конференция по радиолокации, 2003 г. Материалы IEEE 2003 г., страницы 165–170, май 2003 г.

[5] С. Карсон, Д. Килфойл, М. Поттер и Дж. Вэнс. «Пассивная мультистатическая радиолокационная система». Материалы Международной конференции IET по радиолокационным системам, октябрь 2007 г.

[6] Т. Э. Дерхэм, С. Даути, К. Вудбридж и Си Джей Бейкер. «Проектирование и оценка недорогой мультистатической сетевой радиолокационной системы». Радар, эхолот и навигация, IET, 1(5):362–368, октябрь 2007 г.

[7] SR Даути. «Разработка и оценка характеристик мультистатической радиолокационной системы» , докторская диссертация, октябрь 2008 г.

[8] К. Байсяо, К. Дуофан, З. Шоухун, З. Хао и Л. Маокан. «Экспериментальная система и результаты экспериментов для би/мультистатического радиолокатора земных волн загоризонтного судна берегового судна» Радар, 2006. CIE '06. Международная конференция, страницы 1–5, октябрь 2006 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]