طراحی گیرنده بهینه و تخصیص توان در رادارهای آرایه‌ای فازی چندورودی- چندخروجی تنوع فرکانسی در محیط با کلاتر ناهمگن
الموضوعات :حمیدرضا فتوحی فیروزآباد 1 , سید مهدی حسینی اندارگلی 2 , حسین قانعی یخدان 3 , جمشید ابویی 4
1 - دانشکده مهندسی برق، دانشگاه یزد
2 - دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
3 - دانشکده مهندسی برق، دانشگاه یزد
4 - دانشکده مهندسی برق، دانشگاه یزد
الکلمات المفتاحية: رادارهای چندورودی- چندخروجی آرایه فازی, آشکارساز بهینه, کلاتر ناهمگن, تخصیص توان,
ملخص المقالة :
در سال‌های اخیر، رادارهای آرایه فازی چندورودی- چندخروجی به‌شدت مورد توجه محققان قرار گرفته است. در واقع در این رادارها می‌‌توان مزایای رادارهای آرایه فازی و رادارهای چندورودی- چندخروجی را با هم ترکیب کرد. در اینجا فرض میشود که زیرآرایه‌‌ها دارای بهره چندگانگی فرکانسی بوده و از بهره همدوسی کامل برخوردارند. ابتدا در این مقاله به موضوع طراحی آشکارساز بهینه برای رادارهای آرایه فازی چندورودی- چندخروجی بر پایه فرض شناخت ضریب انعکاس هدف در حضور کلاتر ناهمگن پرداخته میشود. در ادامه بر پایه آشکارسازهای استخراج‌شده، احتمال آشکارسازی و احتمال هشدار کاذب محاسبه شده و به شکل فرمول بسته بر حسب پارامترهای رادار و محیط ارائه میگردد. سپس مسأله تخصیص توان به سیگنال‌های متعامد برای بیشینه‌کردن احتمال آشکارسازی فرمول‌‌بندی میشود. نهایتاً موضوع بهره چندگانگی فرکانسی مورد تجزیه و تحلیل ریاضی قرار گرفته و کرانی برای بهره چندگانگی ارائه میگردد. شبیه‌‌سازی‌‌های عددی نشان می‌‌دهند که آشکارسازهای بهینه استخراج‌شده، یک فیلتر توأم فضایی- زمانی خواهد بود که به‌طور مؤثری باعث تضعیف کلاتر در رادارهای آرایه فازی چندورودی- چندخروجی میگردد. همچنین نشان می‌‌دهند که الگوریتم‌‌های تخصیص توان باعث بهبود عملکرد آشکارسازی اهداف در مقایسه با الگوریتم‌‌های معیار میگردد.
[1] E. Brookner, "Phased array radars-past, present and future," in Proc. RADAR'02, pp. 104-113, Edinburgh, UK, 15-17 Oct. 2002.
[2] J. Li and P. Stoica, "MIMO radar with colocated antennas," IEEE Signal Processing Magazine, vol. 24, no. 5, pp. 106-114, Sep. 2007.
[3] E. Fishler, A. Haimovich, R. S. Blum, L. J. Cimini, D. Chizhik, and R. A. Valenzuela, "Spatial diversity in radars-models and detection performance," IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 54, no. 3, pp. 823-838, Mar. 2006.
[4] J. Li and P. Stoica, MIMO Radar Signal Processing, New York: Wiley, vol. 7, 2009.
[5] A. Hassanien and S. A. Vorobyov, "Phased-MIMO radar: a tradeoff between phased-array and MIMO radars," IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 58, no. 6, pp. 3137-3151, Jun. 2010.
[6] M. Jankiraman, FMCW Radar Design, Artech House, 2018.
[7] Q. He, N. H. Lehmann, R. S. Blum, and A. M. Haimovich, "MIMO radar moving target detection in homogeneous clutter," IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, vol. 46, no. 3, pp. 1290-1301, Jul. 2010.
[8] T. Zhang, G. Cui, L. Kong, and X. Yang, "Adaptive bayesian detection using MIMO radar in spatially heterogeneous clutter," IEEE Signal Processing Letters, vol. 20, no. 6, pp. 547-550, Jun. 2013.
[9] M. Ahmadi and K. Mohamedpour, "Space-time adaptive processing for phased-multiple-input-multiple-output radar in the non-homogeneous clutter environment," IET Radar, Sonar & Navigation, vol. 8, no. 6, pp. 585-596, Jul. 2014.
[10] X. Yu, G. Cui, J. Yang, and L. Kong, "MIMO radar transmit-receive design for moving target detection in signal-dependent clutter," IEEE Trans. on Vehicular Technology, vol. 69, no. 1, pp. 522-536, Jan. 2020.
[11] A. J. Bogush, "Correlated clutter and resultant properties of binary signals," IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, vol. 9, no. 2, pp. 208-213, Mar. 1973.
[12] K. Schacke, On the Kronecker Product, Master's Thesis, University of Waterloo, 2004.
[13] H. L. Van Trees, Detection, Estimation, and Modulation Theory, Pt. 1, New York: Wiley, 1968.
[14] M. J. Ghoreishian, S. M. Hosseini Andargoli, and F. Parvari, "Power allocation in MIMO radars based on LPI optimisation and detection performance fulfilment," IET Radar, Sonar & Navigation, vol. 14, no. 6, pp. 822-832, 2020.
[15] J. G. Proakis and M. Salehi, Digital Communications, New York, McGraw-Hill, vol. 4, 2001.
[16] F. E. Nathanson, J. P. Reilly, and M. N. Cohen, Radar Design Principles: Signal Processing and the Environment, NASA STI/Recon Technical Report A, USA, 1991.
[17] S. Boyd and L. Vandenberghe, Convex Optimization, Cambridge University Press, 2004.
