Radar Basics

Radarový systém MIMO

Radarový systém MIMO (Multiple Input Multiple Output) je implementací nové radarové metody. Jedná se o systém více vysílacích a více přijímacích antén. Každá vysílací anténa vyzařuje libovolně tvarovaný signál nezávisle na ostatních vysílacích anténách. Každá přijímací anténa může tyto signály přijímat. Vzhledem k rozdílům ve tvaru signálů lze každý echo signál přiřadit k příslušnému vysílači. Na základě anténního pole N vysílačů a K přijímačů lze tedy matematickým zpracováním získat virtuální pole K·N prvků se zvýšenou aperturou.

Radarové systémy MIMO lze použít ke zlepšení prostorového rozlišení a poskytují také výrazně lepší odolnost proti šumu. Lepší odstup signálu od šumu zvyšuje pravděpodobnost detekce cíle.

Radarové systémy MIMO lze rozdělit do dvou kategorií:

• MIMO radary s anténami umístěnými vedle sebe (co-located, tzv. „monostatické“ MIMO). V tradičních radarových systémech je cíl bodový.
• MIMO radary s široce oddělenými anténami (tzv. „distribuované“ nebo „bistatické“ MIMO). Cíl je pozorován každou anténou z jiného úhlu.

Monostatické MIMO

V tomto případě jsou vysílací antény umístěny dostatečně blízko sebe, takže efektivní plocha rozptylu cíle pozorovaného různými prvky vysílací antény je stejná. Takový systém je podobný řídkému fázovanému anténnímu poli, v němž má každý vysílač vlastní vysílací modul a vlastní analogově-digitální převodník. U radaru s fázovanou anténní soustavou však každý prvek vysílá kopii (případně časově posunutou) snímacího signálu, který je generován v centrálním generátoru signálu. V radarovém systému MIMO má každý vysílač svůj vlastní generátor signálu s libovolným tvarem, takže každý vysílač používá svůj vlastní individuální signál. Individuální tvar vlny umožňuje korelovat signál ozvěny se zdrojem, který vysílal signál sondy, který jej generoval. V publikacích srovnávajících MIMO a fázovaná anténní pole se pro ně často používá zkratka SIMO (Single Input Multiple Output).

Pro efektivnější zpracování radarového signálu lze pak každý jednotlivý vysílací signál specificky upravit („adaptivní tvar vlny“) s cílem zlepšit poměr signál/šum a poměr signál/rušení plus šum (”signal-to-interference-plus-noise ratio“, SINR) pro každý jednotlivý cíl při následném vzorkování. Pokud je generování příslušného tvaru vlny ve vysílačích vzájemně synchronní, tj. založené na synchronizačních hodinách ze společného hlavního generátoru, nazývá se to koherentní MIMO.

Bistatická MIMO

Při rozmístění antén je zpracování radarových dat mnohem složitější. Na rozdíl od monostatického MIMO každá radarová anténa pozoruje cíl pod jiným úhlem. Proto bude pro každou anténu efektivní plocha rozptylu cíle jiná. Tato skutečnost vyžaduje pro zpracování radarových dat mnohem sofistikovanější modely cíle.