Көпстанциялық радар жүйесі: қағидалары мен артықшылықтары
Multistatic radar
Мультистатикалық радар жүйесі: бірнеше радардан тұрады, деректерді біріктіріп, нысандарды бірнеше бағыттан қадағалайды. Артықшылықтары мен ерекшеліктері туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Көп статикалық радар жүйесі бірнеше кеңістікте орналасқан моностатикалық радар немесе ортақ қамту аймағына ие бистатикалық радар компоненттерін қамтиды. Осы жеке радиолокациялық геометрияларға негізделген жүйелердің маңызды ерекшелігі – компоненттер арасында деректерді біріктірудің белгілі бір деңгейде қажеттілігі. Көп статикалық жүйелердің кеңістіктік әртүрлілігі нысананың әртүрлі жақтарын бір уақытта көруге мүмкіндік береді. Ақпарат алу мүмкіндігі дәстүрлі жүйелерге қарағанда көптеген артықшылықтарға алып келуі мүмкін. Көп статикалық радар көбінесе "көп сайтты" немесе "желілік" радар деп аталады және байланыс саласындағы макроәртүрлілік тұжырымымен салыстырылады. Ал байланыс саласынан бастау алған көп статикалық радардың тағы бір түрі – MIMO радары.
A multistatic radar system contains multiple spatially diverse monostatic radar or bistatic radar components with a shared area of coverage. An important distinction of systems based on these individual radar geometries is the added requirement for some level of data fusion to take place between component parts. The spatial diversity afforded by multistatic systems allows different aspects of a target to be viewed simultaneously. The potential for information gain can give rise to a number of advantages over conventional systems. Multistatic radar is often referred to as "multisite" or "netted" radar and is comparable with the idea of macrodiversity in communications. A further subset of multistatic radar with roots in communications is that of MIMO radar.
Сипаттамалары
Көп статикалық радарлар моностатикалық және бистатикалық компоненттерді қамтуы мүмкін болғандықтан, әрбір радар орналастырудың артықшылықтары мен кемшіліктері көп статикалық жүйелерге де қатысты болады. Таратушылар мен қабылдағыштардан тұратын жүйеде осы компоненттер жұптарының саны болады, олардың әрқайсысы әртүрлі бистатикалық бұрыш пен нысананың радиолокациялық қимасын қамти алады. Келесі ерекшеліктер бірнеше таратушы-қабылдағыш жұптары бар көп статикалық орналастыруға тән:
Since multistatic radar may contain both monostatic and bistatic components, the advantages and disadvantages of each radar arrangement will also apply to multistatic systems. A system with transmitters and receivers will contain of these component pairs, each of which may involve a differing bistatic angle and target radar cross section. The following characteristics are unique to the multistatic arrangement, where multiple transmitter receiver pairs are present:
Анықтау
Көпстационарлық радардағы қаптаманы кеңейтуге радар геометриясын бақылау аймағы бойынша тарату арқылы қол жеткізуге болады, сонда мақсаттар жібергіш-қабылдағыш жұптарына физикалық жақын болуы мүмкін, осылайша сигнал мен шу арақатынасы артады. Аумақтық әртүрлілік бірнеше жібергіш-қабылдағыш жұптарынан алынған ақпаратты біріктіргенде де пайдалы болуы мүмкін, егер олардың ортақ қаптамасы болса. Жеке қайырлымдарды салмақтап, біріктіру арқылы (мысалы, ықтималдық коэффициентіне негізделген детекторы арқылы) анықтауды оңтайландыруға болады, бұл мақсаттың болуы туралы шешім қабылдағанда белгілі бір моностатикалық немесе бистатикалық радар көлденең қимасының мәндерінен немесе қолайлы таралу жолдарынан алынған күшті қайырлымдарға көбірек назар аудару үшін жасалады. Бұл сымсыз байланыстағы байланысты жақсарту үшін антеннаның әртүрлілігін пайдаланумен саякес. Бұл бірнеше жолды таралу немесе көлеңкелеу әсерлері болғанда пайдалы, себебі тек бір радар қолданылса, анықтаудың нашар нәтижелері болуы мүмкін. Теңіздік жағдайлардағы жарықшаңдық және Доплерлік ығысудың әртүрлілігі теңіз ортасында анықтау үшін тиімді болуы мүмкін – бұл зейіннің бір қызықты саласы. Көптеген жасырын көлік құралдары радарлық энергияны күтілетін радар көздерінен шашыратып, моностатикалық жүйеге ең аз қайырлымды көрсету үшін жасалған. Бұл көпстационарлық қабылдағыштарға ғана қол жетімді бағыттарда көбірек энергияның сәулеленуіне әкеледі.
Increased coverage in multistatic radar may be obtained via the spreading of the radar geometry throughout the surveillance area such that targets might be more likely to be physically closer to transmitter receiver pairs and thus attain a higher signal to noise ratio. Spatial diversity may also be beneficial when combining information from multiple transmitter receiver pairs which have a shared coverage. By weighting and integrating individual returns (such as through likelihood ratio based detectors), detection can be optimised to place more emphasis on stronger returns obtained from certain monostatic or bistatic radar cross section values, or from favourable propagation paths, when making a decision as to whether a target is present. This is analogous to the use of antenna diversity in an attempt to improve links in wireless communications. This is useful where multipath or shadowing effects might otherwise lead to the potential for poor detection performance if only a single radar is used. One notable area of interest is in sea clutter, and how diversity in reflectivity and Doppler shift might prove beneficial for detection in a maritime environment. Many stealth vehicles are designed to reflect radar energy away from expected radar sources in order to present as small a return to a monostatic system as possible. This leads to more energy being radiated in directions that are only available to multistatic receivers.
Қаулы
Ажыратымдылық кеңістіктік әртүрліліктен пайда көруі мүмкін, себебі бірнеше кеңістікте әртүрлі төменгі қашықтықтағы профильдердің болуына байланысты. Дәстүрлі радарлар әдетте төменгі қашықтыққа қарағанда көлденең қашықтықта нашар ажыратымдылыққа ие, сондықтан тұрақты бистатикалық қашықтық эллипсінің қиылысуы арқылы пайда табу мүмкіндігі бар. Бұл жеке мақсаттарды анықтауды біріктіріп, бірлескен анықтама жасау процесін қамтиды. Мақсаттардың өзара әрекеттеспеу сипатынан, егер бірнеше мақсат болса, түсініксіздіктер немесе "қосымша мақсаттар" пайда болуы мүмкін. Бұларды ақпарат көлемін арттыру арқылы азайтуға болады (мысалы, Доплер ақпаратын пайдалану, төменгі қашықтықтағы ажыратымдылықты арттыру немесе мультистатикалық жүйеге кеңістікте әртүрлі орналасқан радарларды қосу).
Resolution may benefit from spatial diversity, due to the availability of multiple spatially diverse down range profiles. Conventional radar typically has a much poorer cross range resolution compared to down range resolution, thus there is potential for gains through the intersection of constant bistatic range ellipses. This involves a process of associating individual target detections to form a joint detection. Due to the un cooperative nature of the targets, there is potential, if several targets are present, for ambiguities or "ghost targets" to be formed. These can be reduced through an increase in information (e. g. use of Doppler information, increase in down range resolution or addition of further spatially diverse radars to the multistatic system).
Жіктеу
Радардың көлденең қимасының өзгеруі немесе реактивті қозғалтқыштың модуляциясы сияқты нысананың ерекшеліктері, көпстационарлық жүйедегі хабар беруші-қабылдағыш жұптары арқылы байқалуы мүмкін. Нысананың әртүрлі жақтарын бақылау арқылы алынған қосымша ақпарат нысананы жіктеуді жақсартуға мүмкіндік береді. Қазіргі кездегі әуе қорғанысы жүйелерінің көпшілігі жүйе ішінде бистационарлық жұптарды пайдаланбай, желілік моностационарлық радарлар тізбегін қолданады.
Target features such as variation in the radar cross section or jet engine modulation may be observed by transmitter receiver pairs within a multistatic system. The gain in information through observation of different aspects of a target may improve classification of the target. Most existing air defence systems utilize a series of networked monostatic radars, without making use of bistatic pairs within the system.
Қаттылық
Көпстатикалық радардың кеңістікте таралу сипаты өмір сүру қабілетін арттыруға және "жайлы төмендеуге" (graceful degradation) мүмкіндік береді. Моностатикалық немесе бистатикалық жүйедегі хабар беруші немесе қабылдағыш құрылғының біреуінің істен шығуы радардың толыққанды жұмыс істеуін тоқтатуға әкеледі. Тактикалық тұрғыдан қарағанда, бірнеше тарала орналасқан хабар берушілерге қарағанда, бір үлкен хабар берушіні табу және жою оңайырақ. Сондай-ақ, бір қабылдағыш станциясына қарағанда, бірнеше қабылдағыштарға тосқауылды сәтті бағыттау қиынырақ болуы мүмкін.
Increased survivability and "graceful degradation" may result from the spatially distributed nature of multistatic radar. A fault in either transmitter or receiver for a monostatic or bistatic system will lead to a complete loss of radar functionality. From a tactical point of view, a single large transmitter will be easier to locate and destroy compared to several distributed transmitters. Likewise, it may be increasingly difficult to successfully focus jamming on multiple receivers compared to a single site.
Уақыт-кеңістік синхрондау
Мақсаттың арақашықтығын немесе жылдамдығын көпстанциялық жүйеге қатысты есептеу үшін, таратушылар мен қабылдағыштардың кеңістіктегі орналасуы туралы мәлімет болуы керек. Егер қабылдағыш таратушыны тікелей көре алмаса, ортақ уақыт және жиілік стандарты сақталуы тиіс. Бистатикалық радардағыдай, мұндай мәлімет болмаса, радар берген ақпараттың қате болуы мүмкін. Детекцияға дейін деректерді біріктіретін жүйелерге әртүрлі қабылдағыштардың уақытын және/немесе фазасын дәл синхрондау қажет. Ал деректерді жазылым деңгейінде біріктіру үшін стандартты GPS сағатының (немесе осыған ұқсас құрылғының) уақытын белгілеу жеткілікті.
To deduce the range or velocity of a target relative to a multistatic system, knowledge of the spatial location of transmitters and receivers is required. A shared time and frequency standard also must be maintained if the receiver has no direct line of sight of the transmitter. As in bistatic radar, without this knowledge there would be inaccuracy in the information reported by the radar. For systems exploiting data fusion before detection, there is a need for accurate time and or phase synchronisation of the different receivers. For plot level fusion, time tagging using a standard GPS clock (or similar) is more than sufficient.
Байланыс жолағының кеңдігі
Пайдасын көру үшін мультистатикалық жүйедегі көптеген моностатикалық немесе бистатикалық жұптардан алынған ақпаратты біріктіру қажет. Бұл біріктіру процесі, мақсатқа ең жақын қабылдағыштан (қалғандарын назарға алмастан) деректерді таңдау сияқты қарапайым жағдайдан басталып, радиосигналдарды біріктіру арқылы тиімді сәуле жасауға дейін күрделене түсуі мүмкін. Осыған байланысты, қажетті деректерді біріктірілетін орынға жеткізу үшін кең байланыс ені қажет болуы мүмкін.
The increase in information from the multiple monostatic or bistatic pairs in the multistatic system must be combined for benefits to be realised. This fusion process may range from the simple case of selecting plots from the receiver closest to a target (ignoring others), increasing in complexity to effectively beamforming through radio signal fusion. Dependent on this, a wide communications bandwidth may be required to pass the relevant data to a point where it can be fused.
Өңдеу талаптары
Деректерді біріктіру әрқашан бір радармен салыстырғанда өңдеу көлемін арттырады. Дегенмен, деректерді біріктіру кезінде айтарлықтай өңдеу қажет болса, мысалы, ажыратымдылықты арттыруға тырысылса, бұл есептеулерге көп шығын әкелуі мүмкін.
Data fusion will always mean an increase in processing compared to a single radar. However it may be particularly computationally expensive if significant processing is involved in data fusion, such as attempts to increase resolution.