УДОСКОНАЛЕННЯ КОНФІГУРАЦІЇ РАДІОЛОКАЦІЙНОЇ СИСТЕМИ ВИЯВЛЕННЯ БПЛА НА ОСНОВІ ТЕХНОЛОГІЇ MIMO
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2026-185-2-79-84Ключові слова:
MIMO, радіолокаційна система, ортогональні сигнали, віртуальна антенна решітка, малорозмірні цілі, безпілотні літальні апарати, цифрова обробка сигналівАнотація
Стрімкий розвиток технологій, що використовуються для розробки БПЛА сприяє швидкому покращенню їхніх характеристик. Використання композитних матеріалів, мінімізація компонентів, велика швидкість руху робить такого роду цілі складними для виявлення традиційними радіолокаційними системами. Зменшення собівартості, еволюція каналів зв’язку та алгоритмів керування дозволяє використовувати велику кількість апаратів одночасно. Необхідність точного виявлення та відслідковування таких літальних апаратів визначає вимоги до високої роздільної здатності по куту. У разі використання традиційних радіолокаційних систем спостерігається протиріччя — для забезпечення високої роздільної здатності по куту потрібно збільшити кількість елементів антенної решітки та відповідно її апертури. Останнє призводить до збільшення помітності таких систем, а також це накладає вимоги до виготовлення антенної решітки, а саме до розміщення антенних елементів, оскільки похибки у їх положенні призводять до зменшення точності визначення положення цілі. Запропонований підхід для вирішення такого протиріччя є розробка радіолокаційних системи з використанням технології MIMO. Використання технології MIMO змінює структуру радіолокаційної системи, але введення поняття віртуальної антенної решітки дозволяє використовувати наявні алгоритми обробки радіолокаційної інформації без змін. Також ця технологія дозволяє гнучко формувати діаграму направленості віртуальної решітки. При цьому забезпечуються додаткові можливості щодо сканування простору, та одночасного спостереження багатьох цілей. Використання ортогональних сигналів для передачі погіршує енергетичні характеристики системи, але можливість незалежного формування зондувальних сигналів дозволяє за необхідності повернутися до класичної фазованої антенної решітки. Але деяким недоліком цієї технології є висока обчислювальна складність, необхідність паралельної обробки великої кількості інформації. Ці критичні обмеження у минулому, але наразі рівень розвитку електронно-обчислювальних засобів є достатнім для використання технології MIMO, а мінімізація забезпечує технологічність виробництва.
Посилання
B. Yan, E. Paolini, L. Xu, and H. Lu, “A Target Detection and Tracking Method for Multiple Radar Systems,” IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 60, pp. 1-21, 2022, Art no. 5114721. https://doi.org/10.1109/TGRS.2022.3183387 .
A. K. Agrawal, and E. L. Holzman, “Beamformer architectures for active phased-array radar antennas,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 47, no. 3, pp. 432-442, March 1999. https://doi.org/10.1109/8.768777 .
S. Y. Zhuk, T. V. Malenchyk, O. S. Neuimin, and O. Yu. Myronchuk, “Adaptive Radar Tracking Algorithm for Maneuverable UAV with Probabilistic Identification of Data Using Coordinate and Amplitude Characteristics,” Radioelectron. Commun. Syst. no. 65, pp. 503-516, 2022. https://doi.org/10.3103/S073527272212007X .
J. Li, and P. Stoica, MIMO radar signal processing. New Jersey: Wiley, 2009, pp. 365-368.
X. Li, X. Wang, Q. Yang, and S. Fu, “Signal Processing for TDM MIMO FMCW Millimeter-Wave Radar Sensors,” IEEE Access, vol. 9, pp. 167959-167971, 2021. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3137387 .
R. Kishore Arumugam, A. Froehly, P. Wallrath, R. Herschel, and N. Pohl, “Signal Processing Architecture for a Trustworthy 77-GHz MIMO Radar,” IEEE Transactions on Radar Systems, vol. 2, pp. 1112-1122, 2024. https://doi.org/10.1109/TRS.2024.3479711 .
O. Myronchuk, A. Brusko, and M. Oliinyk, “Modeling of Methods for Determining the Direction of Arrival of Radio Signals Using Phased Antenna Arrays,” 2024 IEEE 17th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), Lviv, Ukraine, 2024, pp. 1-6. https://doi.org/10.1109/TCSET64720.2024.10755857 .
Robert Mailloux, Phased Array Antenna Handbook, Third Edition, Artech, 2017.
A. A. Yahia, and H. M. Elkamchouchi, “Design of Virtual Antenna Array for Direction of Arrival Estimation Using Real Antenna Array System,” 2019 34th International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications (ITC-CSCC), JeJu, Korea (South), 2019, pp. 1-3. https://doi.org/10.1109/ITC-CSCC.2019.8793364 .
A. Maltsev, A. Pudeyev, R. Weiler, M. Peter, W. Keusgen, and I. Bolotin, “Virtual Antenna Array Methodology for Outdoor Millimeter-Wave Channel Measurements,” 2016 IEEE Globecom Workshops (GC Wkshps), Washington, DC, USA, 2016, pp. 1-6. https://doi.org/0.1109/GLOCOMW.2016.7849080 .
M. Li, F. Zhang, Y. Ji, and W. Fan, “Virtual Antenna Array with Directional Antennas for Millimeter-Wave Channel Characterization,” in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 70, no. 8, pp. 6992-7003, Aug. 2022. https://doi.org/10.1109/TAP.2022.3161334 .
A. Reyna, L. I. Balderas, J. C. Garza, G. Maldonado, and M. A. Panduro, “An Experiment of Virtual Antenna Arrays for 5G Applications,” 2024 IEEE 1st Latin American Conference on Antennas and Propagation (LACAP), Cartagena de Indias, Colombia, 2024, pp. 1-2. https://doi.org/10.1109/LACAP63752.2024.10876375 .
##submission.downloads##
-
pdf
Завантажень: 0
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
