Transcript přednáška 6 - Ústav radioelektroniky

MRAR – Radiolokační a radionavigační systémy
PŘEDNÁŠKA 6
20.10.2014
Jiří Šebesta
Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně
MRAR: PŘEDNÁŠKA 6.
 Bistatické a multistatické radary
 Pasivní radiolokace
strana 2
MRAR-P6: Bistat. a multistat. radary (1/10)
 Monostatický radar – jeden RX/TX systém
 Bistatický radar – vysílač a přijímač rozdělen = poloaktivní radar
 Hustota vyzářené energie v prostoru cíle:
 tar 
EIRPtx PtxGAtx

2
4  r1
4  r12
strana 3
MRAR-P6: Bistat. a multistat. radary (2/10)
 Výkon sekundárního záření (odrazná plocha je dána odrazivými
vlastnostmi cíle pro směr příchodu elmag. vlny od vysílače a
odrazu k přijímači):
Ptar  tar  av  
strana 4
MRAR-P6: Bistat. a multistat. radary (3/10)
 Hustota odražené energie v oblasti přijímací antény radaru:
 rx 
Ptx  GAtx   av  
4 2  r12  r22
 Výkon odraženého signálu na výstupu antény na přijímací
straně:
Ptx  GAtx   av  GArx  2  
Prx 
4 3  r12  r22
strana 5
MRAR-P6: Bistat. a multistat. radary (4/10)
Příklad 15:
---------------------------------------------------------------------------------------------------------Určete přijatý výkon pro monostatický primární radar na vlnové délce 3 cm s výkonem 100 kW
pro cíl ve vzdálenosti 150 km, přičemž anténa má zisk 40 dB a uvažované cíle mají efektivní
odraznou plochu 100 m2. Určete požadovaný výkon pro stejný případ s bistatickým uspořádáním,
pro cíl ve vzdálenosti 150 km od vysílače a 50 km od přijímače. Neuvažujte polarizační ztráty.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
 

2
Ptx  G Arad
  av  2 105  104 100 0,032
Prx 

 0,896 pW
3
4
3
3 4
4   r
4   15010
2

Ptx  GAtx   av  GArx  2
105 104 100104  0,032
Prx 

3
2
2
4   r1  r2
4 3  150103 2  50103

 

2
 8,06 pW
strana 6
MRAR-P6: Bistat. a multistat. radary (5/10)
 Lepší energetická bilance než u monostatického radaru
 Přijímací strana je rádiově neaktivní (utajení)
 Konstantní SNR pro cíle na
Cassiniho oválech
r1  r2
e
2a
kde
e je faktor elipticity
r1 je vzdálenost mezi cílem a
vysílačem
r2 je vzdálenost mezi cílem a
přijímačem
a je základna, tj. vzdálenost mezi vysílačem a přijímačem
strana 7
MRAR-P6: Bistat. a multistat. radary (6/10)
 Multistatický radar – více TX (může to být i nezávislý systém) a
více RX
 Jako vysílače mohou být využity vysílače pro jiné účely (komerční
služby, BTS, televizní vysílače apod.) – pasivní systém
strana 8
MRAR-P6: Bistat. a multistat. radary (7/10)
 Směroměrný systém – Theta – theta, nebo AOA (Angle of Arrival)
 Je třeba znát jak směr svazku vysílače, tak i přijímače.
 Přijímací antény musí mít úzký svazek vyzařovací charakteristiky .
 Pro 2D určení polohy možno použít dva přijímače a definovat jejich
směry svazků, vysílač pak může být nezávislý, všesměrový.
strana 9
MRAR-P6: Bistat. a multistat. radary (8/10)
 Eliptické měření
 Pro n-tý směrový kosinus
platí:
rrn2  rtn2  an2
cos n 
2  rrn  an
 Po určení úhlů, přechází řešení na směroměrné
strana 10
MRAR-P6: Bistat. a multistat. radary (9/10)
Příklad 16:
---------------------------------------------------------------------------------------------------------Určete úhel příjmu pro bistatický radar, je-li základna 150 km, vzdálenost od vysílače k cíli 125
km a od cíle k přijímači 30 km.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
cos 
rr2  rt 2  a 2
2  rr  a
302  1252  1502

 0,864
2  30150
  arccos0,864  30,24
strana 11
MRAR-P6: Bistat. a multistat. radary (10/10)
 Hyperbolická měření – TDOA (Time Difference of Arrival)
 Není potřeba znát polohu vysílače, přijímací stanice jsou
synchronizovány nebo je zajištěn komunikační spoj mezi stanicemi s
definovaným zpožděním přenosu.
strana 12
MRAR-P6: Pasivní radar (1/6)
 Pasivní radar je vždy založen na multistatickém přístupu
 Směroměrný systém (Kopáč 1959, Borap) – měření směru příchodu
signálu AOA z min. dvou stanic – interferometrické metody měření –
anténní pole
 Časoměrný systém (Tamara, Vera)
 TDOA – měření časového rozdílu příchodu signálu – více TX +
jeden RX nebo jeden TX + více RX nebo více TX + více RX
strana 13
MRAR-P6: Pasivní radar (2/6)
 PCL systémy = Passive Coherent Location
 Více TX (nezávislé –
např. TV vysílač) +
jeden
RX,
který
vyhodnocuje
jak
zpoždění signálů od
cíle, tak i od vlastních
vysílačů
 Nevýhodou jsou neoptimální autokorelační vlastnosti vysílaných signálů, možnost instalace vlastních vysílačů
strana 14
MRAR-P6: Pasivní radar (3/6)
 Jeden TX (nepřítel) + 4 x RX = 3D TDOA (inverzní princip k GPS)
strana 15
MRAR-P6: Pasivní radar (4/6)
VĚRA
 Dosah systému je 400 až 500km v úhlovém sektoru větším
než 120°C.
 Typické rozmístění bočních stanic je 15 až 40 km od
centrální stanice.
 Ověřená stacionární přesnost měření ve vzdálenosti kolem
100 km je u systému VĚRA řádově desítky metrů a
prostorově závisí na poloze letounu.
 Přesnost určení barometrické výšky je 30m.
 Nynější programové vybavení umožňuje sledovat až 300
letounů současně.
strana 16
MRAR-P6: Pasivní radar (5/6)
VĚRA-A
 Dokáže pokrýt celé území ČR.
 Určena pouze pro sledování provozu pro civilní účely
 Komunikace mezi stanicemi není širokopásmová (pracuje
na f = 1090 MHz).
VĚRA-S/M
 Na rozdíl od verze A dokáže díky analýze přijímaného
signálu určit typ objektu a jeho funkční režim.
 Komunikace mezi stanicemi je širokopásmová (f = 1 GHz
až 18 GHz).
strana 17
MRAR-P6: Pasivní radar (6/6)
 Mobilní RX stanice VĚRA
strana 18
Děkuji za vaši pozornost
Tatra s výsuvným anténním systémem Tamary
strana 19