Transcript Prezentacja programu PowerPoint

PODSTAWY TELEDETEKCJI
Jerzy PIETRASIŃSKI
Instytut Radioelektroniki WEL WAT
bud. 61, pok. 14, tel. 683 96 39
Cz. VIII
RADAR
MFR
WIELOFUNKCYJNY
(Multifunction Radar)
Istota radaru wielofunkcyjnego
AN/MPQ-53
EMPAR
ARABEL
MESAR
FAHR Radar
HISTORIA POWSTANIA RADARU WIELOFUNKCYJNEGO
AN/MPQ-53
PATRIOT SYSTEM
RAYTHEON, USA
PATRIOT is an
integrated air defence
system. It has ability to
counter the tactical
ballistic missile threat in
battle and capability to
counter the aircraft
threat including high
speed targets, highly
manoeuvrable targets in
sophisticated electronic
counter measures
environments.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Parametry radaru AN/MPQ-53
Na aperturze systemu antenowego znajduje się 7
sub-anten przewidzianych do jednoczesnej realizacji
7-miu różnych zadań
Średnica anteny głównej ok. 2.5 m; zawiera 5161
elementów promieniujących
Antena główna kształtuje wiązkę sumacyjną oraz
wiązki różnicowe w azymucie oraz w elewacji
Pokrycie w azymucie +/- 60 st.; praca sektorowa
Pasmo pracy radaru pierwotnego - C,
pasmo pracy radaru wtórnego – L
Zasięgi do obiektu typu samolot myśliwski
- przy wysokościach 50-100 m, od 35 km do 50 km
- przy wysokościach 1000-2000 m, ok. 170 km
Możliwość jednoczesnego śledzenia do 100
obiektów
Możliwość jednoczesnego zwalczania do 9
obiektów.
EMPAR
European Multifunction
Phased Array Radar
EMPAR
Alenia - Marconi Radar Systems
THALES
FRANCE
Charles de Gaulle
aircraft carrier ...
Parametry radaru ARABEL
1. Pasmo pracy X
2. System antenowy obraca się z szybkością 60 obr/min
3. Elektroniczne odchylanie ołówkowej wiązki antenowej
- w azymucie +/- 45 st
- w elewacji do 75 st (volumetric search)
lub do 90 st (radar to missile up link)
4. Po stronie odbiorczej kształtuje się charakterystyki
- sumacyjną
- różnicowe w azymucie oraz elewacji
RADAR ANTENNA PROBLEMS
PHASED ARRAY RADARS (PAR’s)
with passive or active antennas.
The MFR emergence
has became possible mostly thanks to the
whizzard development of the ANTENNAS technology ;








The basic features of the PERFECT MFR ANTENNA SYSTEM
are as follows:
antenna pencil beam(s) quasi - inertialess positioned with using
phase – phase control method in two orthogonal axes, (i.e. in
elevation and in azimuth),
variable beams characteristics depending on their tasks,
adaptive beam forming,
ULSA enabling good spatial resolution,
high efficiency making the antenna „cool”,
wideband in frequency,
possibility to create a few antenna beams at different
frequencies,
the antenna system characteristics stability within wide range
of frequencies, temperatures, time, polarization etc..
MFR RESOURCE MANAGEMENT PROBLEMS
In order to accomplish the MFR tasks its ability to
dispose of the resource as follows is required:
· digital signal synthesis and pulse compression enabling pulse
to pulse or burst to burst agility,
· beam position digital control,
· digital adaptive beam - forming,
· software based adaptive signal processing,
· energy and time management procedure diversified in range,
azimuth and elevation,
· adaptive clutter and jammers suppression,
· clutter map (CM) estimation,
· estimation of the interference parameters that are used to
perform the ECCM function,
· control computer having high computation capacity.
MFR Resource Management
Problems
Pragmatic
Direction
Expert
Systems
Bionic
Direction
Artificial
Neural
Network
The possibilities of artificial intelligence methods
applications in order to solve the RRM problems
GŁÓWNE CECHY "ZARZĄDCY" RW
ZAPROJEKTOWANEGO W POSTACI
BLOKU SZTUCZNEJ INTELIGENCJI
- zdolność do pracy w warunkach wiedzy
niepełnej i/lub niepewnej,
- zdolność uczenia się poprzez gromadzenie
danych,
- praca w oparciu o wiedzę symboliczną
(np. korzystając z informacji o strukturze
sygnału sondującego),
- równoległe przetwarzanie danych,
- adaptacyjność - zdolność do szybkiego
przystosowania się do pracy w szerokim
zakresie sytuacji radiolokacyjnych.
Taking into account:
 a large number of the difficult tasks realized by the radar,
especially by the MFR,
 the multi - criteria of the MFR optimization enforced by the
high efficiency needs under real time condition,
 LPI limitation,
 the continuous increasing of the modern air environment
complexity,
 the complicated radar structure,
one can conclude
that correct design of the MFR is a
SOPHISTICATED
AND
VERY DIFFICULT CHALLENGE.
MESAR
Multi - function Electronically
Scanned Adaptive Radar
MESAR
3D MFR S (E/F) BAND
ACTIVE ARRAY ; DBF
The planar phased array has 918
elements, 156 of which have
Tx/Rx modules fitted
Tx/Rx module:
2 watts peak
30% duty cycle
4-bit phase shifter
Air cooled
Individual module control unit
Fibre optic communication
MESAR
DIGITAL BEAMFORMING
MESAR uses digital beamforming to produce multiple receive beams.
The sub-arrays within the MESAR antenna collect signals which are
routed to the 16 analogue sub-array receivers. Then amplified I&Q outputs
are digitised and stored.
Complex (phase and amplitude) weights are then applied to produce sum,
difference and sidelobe blanking beams.
ADAPTIVE BEAMFORMING
Complex weights are moreover calculated to minimise noise from
jamming, resulting in nulls in the antenna pattern at the jammer angles.
Finally the adaptive beamformer has generated nulls in the direction of
eight sidelobe jammers.
The whole adaptive process is completed within 500 microseconds.
ADAPTIVE ANTENNA IDEA
DIAGRAM BEFORE
PROCESSING
SIGNAL
JAMMER
DIAGRAM AFTER
PROCESSING
Adaptacyjne kształtowanie wiązki antenowej w radarze HPR, w którym
realizuje się cyfrowe sterowanie wiązką antenową (aktywny system
antenowy zbudowany na bazie radaru eksperymentalnego MESAR).
FAHR
ALENIA
DIFENSA
Radar
ALENIA
MARCONI
SYSTEMS
Fixed Aperture High Resolution Radar
Functions:
Navigation,
- Surface search,
- Air search,
- Tracking ; TWS (Track While Scan) not TDS
(Track During Scan) like in MFR,
- Objects classification.
WNIOSKI 1
• z wielu względów niezbędny jest SYSTEM ROZPOZNANIA
TECHNICZNEGO składający się z umiejętnie wykorzystywanych
różnych sensorów zarówno aktywnych jak i pasywnych,
• każdy z elementów w.w. systemu jest ważny lecz najważniejsze
są RADARY z uwagi na możliwość uzyskiwania relatywnie dużych
zasięgów szczególnie w naszej strefie klimatycznej,
• obserwuje się intensywny rozwój radiolokacji zarówno w sensie
metod jak i technik,
• na świecie produkuje się dużo różnego rodzaju radarów oraz
realizuje się wiele programów badawczych dotyczących
przyszłych rozwiązań radarów,
CONCLUSION 2
-
Powers actually build multistep, mixed REMOTE SENSING SYSTEMS
- RADARS are important elements of the such systems.
very long range (OTH)
long range
medium range
short range (LPI type)
monostatic
bistatic
multistatic
land - based
shipboard
airborne
space - based
stationary
transportable
mobile
with using hitchhiking (auto – stop)
radar concept
- Large number of radar systems work on the very short waves
(X, Ku, K bands and higher).
Interest of the UHF, VHF and HF bands is growing up
nowadays.
WNIOSKI 3
•
ażeby radary mogły długo funkcjonować bez nadmiernego
„zaśmiecania” środowiska to muszą one posiadać cechę
„cichości” (LPI) oraz należy opracować specjalną metodykę ich
wykorzystania,
•
szczególnie intensywnie rozwijają się systemy antenowe, które
odgrywają w radarach coraz większą rolę,
• najbardziej skomplikowane są radary wielofunkcyjne (RW),
• rozwój RW ograniczony jest rozwojem ich systemów
antenowych (MESAR-2).
Wnioski 4
System antenowy firmy Hughes Aircraft
& Hughes Electronic Research Laboratories
Realizacja
prac
nad
anteną
przenoszącą
sygnały
od 1 GHz do 40 GHz spełniającą następujące funkcje:
• obserwacja zadanej przestrzeni
• sterowanie środkami wykonawczymi
• walka radioelektroniczna
• komunikacja.
Takie rozwiązanie powinno znacznie zwiększyć dokładność
ustawiania charakterystyki ołówkowej oraz zapewnić dużą
stałość jej parametrów przy odchyleniach od kierunku
ortogonalnego o ±60o.
CONCLUSION 5
The dual frequency phased array antenna system for MFR began to
be tested in 1995 (UK).
Function
Frequency
Search
1 GHz (L - band)
Track
10 GHz (X - band)
As a result a fundamental frequency compromise that does not allow
optimization of performance against each radar task, becomes possible to
overcome.
Thanks to the Monolithic Microwave Integrated Circuits (MMIC)
continuous development
the distance between the radar transmitter, antenna and receiver
is going to be small.