www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Urządzenia radiolokacyjne

System radarowy MIMO

cel w kształcie punktu
nadajniki
odbiorniki
wirtualna matryca MIMO

Rysunek 1: Zasada działania systemu radarowego MIMO. W systemie MIMO sygnały sondujące poszczególnych nadajników są różne. W rezultacie sygnały echa mogą być powiązane z ich odpowiednimi źródłami. Umożliwia to skonstruowanie wirtualnej apertury o znacznie większych wymiarach.

cel w kształcie punktu
nadajniki
odbiorniki
wirtualna matryca MIMO

Rysunek 1: Zasada działania systemu radarowego MIMO. W systemie MIMO sygnały sondujące poszczególnych nadajników są różne. W rezultacie sygnały echa mogą być powiązane z ich odpowiednimi źródłami. Umożliwia to skonstruowanie wirtualnej apertury o znacznie większych wymiarach.

Czym jest radar MIMO?

System radarowy MIMO

System radarowy MIMO (Multiple Input Multiple Output) jest implementacją nowej metody radarowej. System ten składa się z wielu anten nadawczych i wielu anten odbiorczych. Każda antena nadawcza emituje dowolnie ukształtowany sygnał niezależnie od innych anten nadawczych. Każda antena odbiorcza może odbierać te sygnały. Ze względu na różnice w kształcie sygnałów, każdy sygnał echa może być powiązany z odpowiednim nadajnikiem. W ten sposób, w oparciu o pole antenowe składające się z N nadajników i K odbiorników, wirtualne pole K·N elementów o zwiększonej aperturze można uzyskać za pomocą przetwarzania matematycznego.

Systemy radarowe MIMO mogą być wykorzystywane do poprawy rozdzielczości przestrzennej, a także zapewniają znacznie lepszą odporność na zakłócenia. Lepszy stosunek sygnału do szumu zwiększa prawdopodobieństwo wykrycia celu.

Systemy radarowe MIMO można podzielić na dwie kategorie:

MIMO monostatyczne

W tym przypadku anteny nadawcze są rozmieszczone na tyle blisko siebie, że efektywny obszar rozpraszania celu obserwowanego przez różne elementy anteny nadawczej jest taki sam. Taki system jest podobny do nieliczbowej macierzy fazowej, w której każdy nadajnik ma własny moduł nadawczo-odbiorczy i własny przetwornik analogowo-cyfrowy. Jednak w radarze z matrycą fazową każdy element emituje kopię (ewentualnie przesuniętą w czasie) sygnału wykrywającego, który jest generowany w centralnym generatorze sygnału. W systemie radarowym MIMO każdy nadajnik ma swój własny, dowolnie ukształtowany generator sygnału, dzięki czemu każdy nadajnik wykorzystuje swój własny, indywidualny sygnał. Indywidualny kształt fali umożliwia skorelowanie sygnału echa ze źródłem, które wyemitowało sygnał sondujący, który go wygenerował. W publikacjach porównujących MIMO i anteny fazowe, skrót SIMO (Single Input Multiple Output) jest często używany w odniesieniu do tych drugich.

W celu bardziej efektywnego przetwarzania sygnału radarowego, każdy indywidualny sygnał nadawczy może zostać specjalnie zmodyfikowany („adaptacyjny kształt fali“) w celu poprawy stosunku sygnału do szumu (SNR), jak również stosunku sygnału do zakłóceń plus szumu (”signal-to-interference-plus-noise ratio“, SINR) dla każdego indywidualnego celu w kolejnym skanowaniu. Jeśli generowanie odpowiedniego kształtu fali w nadajnikach jest ze sobą zsynchronizowane, tj. oparte na zegarze synchronizującym ze wspólnego głównego generatora, nazywa się to koherentnym MIMO.

Bistatyczne MIMO

Gdy anteny są rozproszone, przetwarzanie danych radarowych jest znacznie bardziej złożone. W przeciwieństwie do monostatycznego MIMO, każda antena radarowa obserwuje cel pod innym kątem. Dlatego dla każdej anteny efektywny obszar rozpraszania celu będzie inny. Fakt ten wymaga znacznie bardziej wyrafinowanych modeli docelowych do przetwarzania danych radarowych.

Źródło: