بهبود پردازش و افزایش دقت استخراج برد در یک رادار FM/CW

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق - دانشگاه اصفهان

چکیده

رادارهای اولیه جستجوگر ارتفاع پست از نوع موج پیوسته بوده و در ساده‌ترین حالت از مدولاسیون دندانه‌اره‌ای در یک اسکن و بدون مدولاسیون در اسکن بعدی استفاده می‌شده است. با تعیین فرکانس سیگنال بازگشتی در دو اسکن متوالی، برد و سرعت شعاعی هدف می‌تواند استخراج شود. لزوم دو اسکن متوالی برای تعیین برد از مشکلات اصلی این روش است. به‌منظور استخراج همزمان برد و سرعت شعاعی در طی یک‌بار رؤیت هدف، شکل موج مدوله‌کننده به مثلثی تغییریافته و همزمان به‌منظور جبران پخش‌شدگی طیف در اثر نمونه‌برداری و همچنین برای هموار نمودن طیف سیگنال بازگشتی، دو پیش‌پردازش ارائه‌شده است؛ که در تعیین دقیق‌تر مؤلفه‌های ناشی از هدف در شرایط سیگنال به نویز کوچک، تأثیر به سزایی دارد. هم‌چنین به‌منظور تعیین دقیق‌تر زوج مؤلفه‌های فرکانسی ناشی از هدف در طیف پیش‌پردازش شده، الگوریتمی ساده پیشنهادشده است. پردازش‌های موردنظر با استفاده از پردازنده DSP از نوع TMS320C6416 روی سیگنال واقعی رادار انجام‌گرفته است. نتایج تجربی حاصله نشان‌دهنده ثبات بیشتر و خطا کمتر در تعیین برد نسبت به روش‌های مورداستفاده پیشین، است

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Improved Processing and Increasing the Accuracy of Range Extraction in a FM/CW radar

نویسندگان [English]

  • M. Mivehchy
  • H. Keshavarz
Department of Electrical Engineering, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده [English]

The low altitude primary search radar use a continuous wave, and in its simplest case, a sawtooth modulation is used in one scan and no modulation in the next one. By determining the frequency of the returning signal in two consecutive scans, the target range and radial velocity are extracted. In this method, the two successive scans are needed to determine the range and this is one of the main problems of this method. In order to simultaneously extract the radial velocity and the range, the modulating waveform is changed to a triangular wave form, and simultaneously two preprocesses are proposed to compensate for the spectral spreading by sampling and smoothing the returning signal. This has a significant effect in determining the exact components of the target in the low signal-to-noise conditions. Also, a simple algorithm is proposed to determine the coupled frequency components of the target in the pre-processed spectrum more accurately. The processing was done by using a TMS320C6416 DSP processor on an actual radar signal. The experimental results show a higher stability and less error in determining the range compared to other methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sawtooth modulation
  • Triangular modulation
  • Spread distribution
  • Preprocessing
  • Smoothing spectrum
  • Range extraction
[1] signal processing method and its system implementation” 6th International Conference on ITS Telecommunications Proceedings, no.9365119, China, June 2006.
[2] M. I. Skolnik, Introduction to Radar System, 3rd  edition,McGraw-Hill Higher Education, 2005.
[3] P.  E.  Johnston, J.  R.  Jordan, A.  B. White, D. A. Carter, D. M. Costa and D. E. Ayers, “ The NOAA FM-CW snow-level radar,” Journal OF Atmospheric And Oceanic Technology, vol 34, no 2, February 2017.  
[4] B. R. Mahafza, Radar System Analysis and Design Using MATLAB, 3rd Edition, Chapman and Hall/CRC,2013.
[5] W. Sediono,“Methode of measuring doppler shift of moving targets using FMCW maritime radar,” IEEE International Conference on Teaching, Assessment and Learning for Engineering (TALE), no 13887665, Indonesia, August 2013.
[6] A. V. Oppenheim and R. W. Schfer, Discrete-Time Signal Processing, 3rd edition, Prentice Hall, 2010.
[7] A. Girgis and F. M. Ham, “A qualitative study of pitfalls in the FFT,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. AES-16, no.4, 1980.
[8] W. Yao, Z. Teng, Q. Tang and  Y.Gao,“ Measurement of power system harmonic based on adaptive Kaiser self-convolution window”  IET journals, vol 10, isuu 2, pp .390-398, September 2015.
[9] الهه قربانی، بررسی روش‌های استخراج فاصله در رادارهای FM/CW و ارتقاء دقت آن در شرایط سیگنال به نویز کوچک، کارشناسی ارشد، دانشگاه اصفهان، اصفهان، 5-35، بهمن1393.
[10] منیره کوشش و غلامرضا اکبری زاده، « الگوریتم Speckle باقابلیت حفظ لبه برای تصاویر سنجش از راه دور رادار روزنه ترکیبی با استفاده از تبدیل چند مقیاسه‌ی curvelet و آستانه گذاری وفقی»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد45، شماره4، 156-159، زمستان1394.
[11] حمید سعیدی سورک، عباس بریزی و امیر زعیم نصرت‌آبادی، « آشکارساز CFAR در حضور لبه کلاتر با استفاده از تبدیل موجک ایستان »، مجله پردازش سیگنال پیشرفته دانشگاه تبریز، جلد2، شماره1، 18-19، بهار و تابستان 1396.
[12] X. Leng, K. Ji, K. Yang and H. Zou, “ A Bilateral CFAR algorithm for ship detection in SAR images,” IEEE Geoscientic and remote sensing letter, vol. 12, issue 7, July 2015.
[13] Dsp development system, TMS320C6416T DSK Technical Reference, Texas Instrument, 2004.
[14] Spru509F, Code Composer Studio IDE Getting Started Guide, Texas Instruments, May 2005.
[15] S. Faruque, Radio Frequency Modulation Made Easy, Department of Electrical Engineering University of North Dakota Grand Forks,SpringerBriefs in Electrical and Computer Engineering, 2017.