رادارهای پسیو (Passive Radars)
اسلاید 1: Passive Radarsگردآورنده و مترجم: کورش هاشمی
اسلاید 2: فهرستمقدمهتاریخچهاصول و مبنای کارسیستم دریافت کنندهDigital Beam Formingبهینه سازی سیگنالAdaptive Filterمحاسبه Cross Correlationردیابی هدفNarrow Band and CWمحاسبات تشخیصنگاهی به F-117A (پرنده شب)Passive Radars in China & Russia and Stealth Aircraft Detectionنقاط ضعف و قوت رادار پسیو
اسلاید 3: مقدمهسیستمهای راداری متداول از یک بخش فرستنده و دریافت کننده تشکیل می شوند که اغلب از یک آنتن برای ارسال و دریافت استفاده می کنند ، یک سیگنالی پالسی ارسال می شود و زمان برخورد آن به هدف و دریافت آن این اجازه را می دهد تا فاصله و مشخصات هدف محاسبه شود.در سیستم های رادار پسیو هیچ نوع فرستنده اختصاصی وجود ندارد در عوض سیستم دریافت کننده از فرستنده سومی در محیط بهره می گیرد ، و اختلاف زمان بین سیگنالی که مستقیما از فرستنده دریافت میشود و سیگنالهایی را که در اثر تشعشع دریافت می شود را اندازه می گیرد.
اسلاید 4: مقدمهاین کار اجازه می دهد تا وضعیت هدف و تحرک آن مشخص گردد (Bistatic range) .همچنین در فاصله ایستا ، یک رادار پسیو به صورت رمز تغییرات داپلری(Doppler Shift) بازتاب و همچنین جهت حضور را نیز نمایان می کند. این مشخصات کمک می کند که مکان ،جهت حرکت و سرعت هدف توسط کامپیوتر محاسبه شود. در برخی موارد ،چندین فرستنده و یا گیرنده بکار می روند تا چندین محاسبه مستقل از فواصل Bistatic داشته باشیم ،تغییر تن صدای خودرو یا موتور جنگنده در نهایت دقت در یافتن هدف نهایی را ساده تر می کند.
اسلاید 5: مقدمهاصطلاح رادارهای پسیو گاهی اوقات به صورت اشتباه بکار می روند برای سنسورهای پسیوی که توسط امواج رادیویی ارسالی هواپیماها را شناسایی می کنند(مثل رادارها،ارتباطات ،یا دستگاه کشف و رمز خودکار مکالمات) .اما ، این سیستم ها از انرژی بازتابی استفاده نمی کنند و باید آنها را سیستم های ESM نامگذاری نمود. نمونه های شناخته شده ی آنها عبارتند از : سیستمهای TAMARA and VERA چک و اسلواکی و سیستمهای Kolchuga کشور اکراین نمونه ای از فرستنده رادار پسیو
اسلاید 6: تاریخچهتدبیر ساخت رادارهایی که آشکارسازی را بوسیله امواجی که از هدف ساطع می شوند انجام می دهند ایده جدیدی نیست.اولین آزمایشات در سال 1935 توسط رابرت واتسون وات(Robert Watson-Watt) در انگلستان صورت پذیرفت . او توانست یک بمب افکن را توسط امواج کوتاه در 12 کیلومتری تشخیص دهد. رادارهای اولیه همگی ایستا(bistatic) بودند زیرا تکنولوژی به اندازه ای پیشرفت نکرده بود تا آنتن را قادر نماید تا از فرستندگی به گیرندگی سوئیچ نماید. کشورهای زیادی از سیستمهای ایستا(bistatic) در شبکه های دفاع هوایی استفاده می کردند. به صورت مثال در اوایل سال 1930 انگلستان سیستم خانه زنجیره ای (CHAIN HOME) را راه اندازی کرد. فرانسوی ها از یک رادار ایستای (bistatic) موج دائم (CW) در سیستمی به نام(fence) استفاده کردند. شوروی سیستم (RUS-1) را ساخت و ژاپن(Type A) را ساخت.
اسلاید 7: تاریخچهبا آمدن اولین نمونه های کامپیوتر، هر چند کم سرعت اولین نمونه های رادارهای پسیو که بر پایه محاسبه سیگنال های دیجیتال (broadcast) و محاسبه Cross Correlation و نگهداری مقدار کافی از این اطلاعات برای شناسایی هدف، برد و Doppler Shift آنها بود در سال 1980ساخته شد.
اسلاید 8: تاریخچهرادارهای پسیو می توانند تحت سیگنال های زیر کار کنند:Analog TV to SignalFM Radio SignalGSM Base StationDigital Audio BroadcastingDigital Video BroadcastingHigh Definition TV Transmitters
اسلاید 9: اصول و مبنای کاردر رادارهای معمولی زمان پالس ارسالی و زمان موج ارسال شده کاملا مشخص است. این کار باعث میشود تا محاسبه برد هدف بسیار آسانتر شود و همینطور تنظیم match filter برای کمتر کردن میزان سیگنال به نویز در گیرنده
اسلاید 10: اصول و مبنای کار
اسلاید 11: اصول و مبنای کاررادارهای پسیو این اطلاعات را ندارند. بنابراین باید از کانال اختصاصی یا همان Reference استفاده کنند.این کار از هر فرستنده ای که در حال کار است استفاده می کند تا شکل موج دریافتی را نشان دهد.
اسلاید 12: اصول و مبنای کاررادارهای پسیو به شکل زیر عمل می کنند:
اسلاید 13: اصول و مبنای کار- سیگنال مستقیم از فرستنده می گیرد همچنین از دریافت کننده های بومیBeam forming - دیجیتال: برای مشخص کردن جهت سیگنال دریافتی و حذف مداخلات هواییاستفاده از Adaptive Filterدانستن حالت فرستنده و شرایط آنهااستفاده از Cross Correlation تا از انطباق سیگنال مرجع با سیگنال های بازتاب شده برای مشخص کردن پدیده داپلرتشخیص میزان عدد CFAR (constant false alarm rate)ارتباط و ردیابی هدف در سیگنال بازگشتی (line tracking)ارتباط و همجوشی line track برای هر فرستنده تا آخرین ارزیابی ها برای سرعت، جهت و موقعیت
اسلاید 14: سیستم دریافت کنندهرادارهای پسیو دارای این سیستم میباشند که امواج بازگشتی کوچک از هدف را در مقابل تداخلات هوایی شناسایی می کنند. پس این کار ضروری است که دارای عدد نویز پایینی باشد و دارای بالاترین dynamic range و به نوعی خطی باشد.با وجود اینکه سیگنال های برگشتی به طور متوسط زیر خط نویز است، سیستم به این جهت می رود که به صورت ظاهری محدود به نویز باشد که بستگی به سیگنال و فاصله نویز دارد.رادارهای پسیو دارای گیرنده های دیجیتالی هستند که در خروجینمونه گیری های دیجیتال انجام می دهند.
اسلاید 15: Digital Beam Formingاکثر رادارهای پسیو دارای آنتن های آرایه فازی هستند. این کار اجازه می دهد سیگنال بازگشتی در هر جهت محاسبه شود.
اسلاید 16: بهینه سازی سیگنالدر بعضی از انواع فرستنده ها این امر الزامی است که برای بهتر کردن عمل مخابره و قبل از عمل Cross Correlation یک بهینه سازی انجام شود که توسط Equalization یک فیلتر میان گذر برای افزایش کیفیت سیگنال کانال مرجع و از بین بردن هرگونه ساختار اضافی در این سیگنال ها برای بهبود عمل داپلر انجام شود.
اسلاید 17: Adaptive Filterتداخل امواج اصلی ترین محدودیت برد یابی می باشد که به دلیل بزرگی و پیوستگی سیگنال مستقیم که از فرستنده دریافت می کند سخت تر می شود. برای از بین بردن این مسئله، از Adaptive Filter استفاده می شود.این عمل باعث پدیده های زیر می شود:مراقبت از برد و داپلر و لوپ های کناریمراقبت از عمل Cross Correlation
اسلاید 18: Adaptive Filter
اسلاید 19: محاسبه Cross Correlationکلید محاسبات در این رادارهاست که از این مراحل تشکیل می شود:1- Match Filter2- برآورد زنی برد3- عمل Doppler Shiftدر هر فرکانس بازگشتی است
اسلاید 20: ردیابی هدفیک هدف زمانی مشخص می شود که توسط Cross Correlation و سطح آستانه مورد قبول واقع شده باشد (سیگنال های بازشگتی آن بالای سطح شناسایی). به این استاندارد Constant False Alarm Rate گفته می شود. قفل هدف: این عمل زمانی انجام می شود که یک هدف مشخص شناسایی شده و طول زمان عمل برد و داپلر این هدف دائما مورد ارزیابی قرار گیرد که این کار توسط فیلتر CALMAN انجام می شود. در طول این دوره تمام CFAR قطع می شود. در این رادارها به دلیل وجود چندین فرستنده به شناسایی رد گیری توسط این فرستنده ها تخمین بسیار دقیق تر است اما برای بهینه سازی این عمل حتما باید از فیلتر CALMAN استفاده کنیم
اسلاید 21: Narrow band and CWبه دلیل وجود برخی سیگنال های آنالوگ مانند TV که ساختار زمان شکل گونه دارند همبسیتگی با خطای زیادی همراه است. برای رفع این مشکل از سیگنال های CW (continues wave) به همراه یک carrier قوی استفاده می کنند.برای بهبود سرعت قفل و track از سیگنال های باند باریک (Narrow Band) برای کمک استفاده می شود. رادارهای پسیو برای برد متوسط و کوتاه تعریف شده اند. گفتنی است که این رادارها بایستی از محیط خود اطلاعات کاملی داشته باشند
اسلاید 22: محاسبات تشخیصمیزان RCS مورد انتظار از مقادیر متفاوت زاویه های ظاهر شده در یک نمونه مشخص می شود. این کار با محاسبه ماتریس های دو قطبی به کمک روش FISC (Fast Illinois Solver Code) که در دانشگاه Center for Computational Electromagnetics بدست آمده حل می کنیم. این عمل موجب کلاس بندی های متفاوت می شود. دو نمونه از دیاگرام هایی که توسط FISC بدست آمده در فرکانس 99.9Mhz را مشاهده می کنیم.
اسلاید 23: محاسبات تشخیصVFY-218 Falcon 20X= incident (همبستگی)Y=Scatter (پراکندگی)
اسلاید 24: محاسبات تشخیصمشخص کردن سه بعدی هدف و جهت زوایا:1- فرض می کنیم حالت حقیقی هدف به نوعی نزدیک به حالت سرعت و موقعیت تخمین زده شده از طرف ماست2- اولین قدم در نظریه مارکوف: یک سری تخمین پی در پی برای برآورد زنی برد و حالت هدف صورت میگیرد.مورد اول غالبا این کلاسها را در برابر خطاها مدل انتقال و تراکم و دومین نظریه باعث کم شدن واقعیت محاسبات از زمان میرایی به زمان چند بخشی می شود.
اسلاید 25: محاسبات تشخیصاستفاده از پنج کلاس مونت کارلو برای اطلاعات نویزی ترکیب شده از هواپیمای جنگی که چهار کلاس آن برای ردیابی هدف های نامشخص است.
اسلاید 26: نگاهی به F-117A (پرنده شب)این هواپیما اولین پرنده ایست که تمام تکنولوژی های Stealth در آن بکار رفته است و همچنین از تکنولوژی جاذب رادار بهره می گیرد که آن را یک نمونه خوب برای حرکت در شب و نابود کردن هدف با دقت باور نکردنی می دانند. از قابلیت های آن می توان به حرکت کاملا مخفی، غیر قابل دید توسط رادار (Infrared)، دید مستقیم در شب، بدون خط دود، مسیر دود از موتور و همچنین بدنه آن (Stealth) اشاره نمود.
اسلاید 27: Passive Radar in China & Russia and Stealth Aircraft Detection1- دکل های موبایل و سلول های مخابراتی ناحیه وسیعی را تحت پوشش قرار داده اند که به صورت پی در پی سیگنال فرستاده و همدیگر را تامین می کنند.2- همچنین سیگنال های رادیو و TV می توانند پرده تشعشعی تولید نموده که با حرکت هواپیما دچار تداخل می شود. یک سری گیرنده های مخصوص که امواج بازگشتی و تشعشعی را از هوا دریافت می کنند.
اسلاید 28: Passive Radar in China & Russia and Stealth Aircraft Detection3- همه گیرنده ها به یک مرکز کامپیوتر متصل بوده که تمام اطلاعات را پردازش و یک گراف از محل و جهت هواپیما می دهد.4- یک ماهواره ثابت نسبت به زمین در جو قرار دارد که برای نقاط کور و موقعیت هواپیما به ما کمک می کند
اسلاید 29: Passive Radar in China & Russia and Stealth Aircraft Detection5- هواپیمای US 117-A شکل طراحی آن به صورتی است که برای ردیابی هدف در موقعیت Head-on بسیار سخت است اما در رادارهای پسیو سیگنال از موقعیت های متفاوت از زمین فرستاده میشود. این کار باعث می شود که سیگنال در مسیرهای مختلف برگشت داده شود. در نتیجه برای رادار پسیو به طور ساده قابل شناسایی می باشد.
اسلاید 30: نقاط ضعف و قوت رادار پسیومزایا : 1- پایین بودن هزینه آماد 2- پایین بودن هزینه نگهداری به خاطر نداشتن ارسال کننده 3- پنهانکاری راداری ، به علت نداشتن امواج ارسالی 4- اندازه کوچکتر نسبت به رادارهای اکتیو 5- امکان مقابله و ردیابی جنگنده های پنهانکار 6- قابلیت به روز کردن سریع اطلاعات راداری 7- بسیار سخت و غیر قابل نفوذ و هک شدن(jamming) 8- غیر قابل ردیابی در مقابل موشک های ضد تشعشع معایب : 1- هنوز این تکنولوژی کامل نیست 2- در صورت زیاد بودن نویز محیط قابل اعتماد نیست 3- پیچیده بودن سیستم کاری 4- عملکرد دو بعدی
اسلاید 31: Thanks For Attendتایپ :میثم فراهانی
نقد و بررسی ها
هیچ نظری برای این پاورپوینت نوشته نشده است.