http___radartutorial.de_02.basics_MIMO_20Radar_20Sistemleri.tr.html_2.xml
1.1 2.1 3.1 3.2 3.3 4.1 5.1 5.2 5.3 6.1 7.1 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 9.1 9.2 10.1 11.1 12.1 13.1 14.1 15.1 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 16.6 17.1 18.1 18.2 18.3 18.4 19.1 20.1 20.2
MIMO Radar Systems Figure 1: Principle of a MIMO radar system In a MIMO system, the transmitting signals from the single transmitters are different. As a result, the echo signals can be re-assigned to the source. This gives an enlarged virtual receive aperture. Figure 1: Principle of a MIMO radar system In a MIMO system, the transmitting signals from the single transmitters are different. As a result, the echo signals can be re-assigned to the source. This gives an enlarged virtual receive aperture. What is MIMO-Radar? MIMO Radar Systems MIMO radar system is a novel radar method in which MIMO stands for Multiple Input Multiple Output. It is a system of multiple antennas. Each transmit antenna radiates an arbitrary waveform independently of the other transmitting antennas. Each receiving antenna can receive these signals. Due to the different wave forms, the echo signals can be re-assigned to the single transmitter. From an antenna field of N transmitters and a field of K receivers mathematically results in a virtual field of K·N elements with in enlarged size of a virtual aperture. MIMO radar systems can be used to improve the spatial resolution, and they provide a substantially improved immunity to interference. By improving the signal-to-noise ratio, the probability of detection of the targets is also increased. The MIMO radar systems can be classified into two categories: - MIMO radar with colocated antennas (so called “Mono-Static” MIMO) The target is a point target as in traditional radar systems. - MIMO radar with widely separated antennas (so called “distributed” or “Bi-Static” MIMO). The target is regarded by each antenna from another aspect angle. “Mono-Static” MIMO In the colocated radar case, the transmitting antennas are close enough such that the target radar cross sections (RCS) observed by the transmitting antenna elements are identical. This system is similar to a thinned array of a phased array antenna in which each radiator has its own transceiver module and its own A/D converter. However, in a phased array antenna, each radiator only transmits (possibly time-shifted) a copy of a transmission signal, which has been generated in a central waveform generator. In a MIMO radar system each radiator has its own arbitrary waveform generator and subsequently each radiator uses an individual waveform. This individual waveform is also the basis for an assignment of the echo signals to their source. If in publications are compared MIMO and phased array then the phased array antenna is often depicted as SIMO (Single Input Multiple Output). “Bi-Static” MIMO In the distributed arrangement of the antennas, the radar data processing is much more complex. In contrast to “Mono-Static” MIMO, each radar antenna looks at the target from a different aspect angle. Therefore the target provides a different radar cross section for each radar antenna. This requires much more complex target models for radar data processing. Reference: - Jian Li (Ph. D.): “MIMO Radar Signal Processing” Wiley-IEEE Press, 2009, ISBN 9780470178980
1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 7.1 8.1 9.1 10.1 11.1 12.1 13.1 14.1 15.1 16.1 17.1 18.1 19.1 20.1 21.1
MIMO Radar Sistemleri anten Resim 1: Bir MIMO-radar sisteminin prensibi Bir MIMO-radar sisteminde bireysel ışıyıcıların gönderim işaretleri değişiktir, yankı işaretleri kaynağa (ilgili bireysel ışıyıcıya) tekrardan atanabilir. Bunun sonucunda matematiksel daha büyük bir sanal açıklık meydana gelir. anten Resim 1: Bir MIMO-radar sisteminin prensibi Bir MIMO-radar sisteminde bireysel ışıyıcıların gönderim işaretleri değişiktir, yankı işaretleri kaynağa (ilgili bireysel ışıyıcıya) tekrardan atanabilir. Bunun sonucunda matematiksel daha büyük bir sanal açıklık meydana gelir. MIMO Radar Sistemleri MIMO- radar sistemi (Multiple Input Multiple Output) çok sayıda antenden oluşan yeni tür bir radar sistemidir. Her bir gönderim anteni, diğer gönderim antenlerden bağımsız olarak, bir rasgele işaret yayınlar. Bu işaret her bir alıcı anten tarafından alınabilir. Alınan bu işaretler sayısallaştırılır ve ardından bir ortak radar işaret işlemcisinde işlenirler. N adet gönderim ve K adet alım anteninden, boyutu oldukça büyük bir matematiksel sanal açıklığa sahip K·N adet elemanlı bir sanal anten alanı meydana gelir. MIMO radar sistemi uzaysal çözünürlük yeteneğini iyileştirmek ve parazitlere karşı oldukça daha güçlü bir bağışıklık elde etmek için kullanılabilir. İşaret-gürültü oranının iyileşmesi beraberinde hedeflerin algılama olasılığı oranını da arttırır. İki farklı kurulum mümkündür: - Antenlerin tamamı bir yerde toplanmıştır (“Monostatic” MIMO) Hedef, geleneksel radar sistemlerinde olduğu gibi bir noktasal hedeftir. - Antenler geniş bir alana yayılmıştır. (“dağıtılmış” ya da “Bistatic” MIMO). Hedef her bir antende farklı bir görüş açısından izlenir. “Monostatic” MIMO MIMO radar sisteminin yapısı, tek bir yere kurulmuş olduğu durumda, her bir ışıma elemanının kendi gönderici/alıcı modülü ve bir kendi analog/sayısal dönüştürücüsü bulunan Seyreltilmiş Anten Alanlı bir Faz Dizi Antene benzer bir yapıyı andırır. Bir faz dizi antende her bir ışıma elemanı bir merkezi Dalga Biçimleme Üretecinde üretilmiş gönderim işaretinin sadece (olasılıkla, zamanı-kaydırılmış) bir kopyasını gönderir. Bir MIMO-radar sisteminde her bir ışıma elemanında kendine özgü rasgele dalga biçimleme üreteci de bulunur ve sırayla her bir ışıma elemanı kendi dalga biçimini kullanır. Bu bireysel işaret biçimi aynı zamanda yankı işaretlerinin kendi kaynağına eşlenmesinin temelini oluşturur. Teknik yayınlarda bir MIMO-radar sistemi ile bu tür Faz Dizi Antenin karşılaştırılmasında bu yapı sıkça SIMO (Single Input Multiple Output) olarak tanımlanır. Daha etkin bir radar işaret işlenmesinde, o zaman her bir hedef için takip eden örneklemede İşaret Girişim ve Parazit Oranını (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio, SINR) iyileştirmek için her bir gönderim işaretinin hedefe uyumlu olarak değiştirilmesi (Uyarlanabilir Dalga Biçimi (Adaptive Waveform)) hedeflenir. Göndericide her bir Dalga-Biçimi bir biri ardına eşzamanlı, yani bir ortak „Ana-Saat Üretecinin“ saat darbesi ne uygun olarak, üretiliyorsa o zaman bunu bir evreuyumlu MIMO olarak adlandırabiliriz. “Bistatic” MIMO Antenlerin birbirinden uzak yerleştirilmesi durumunda radar verilerinin işlenmesi çok daha karmaşıklaşır. “Monostatik” radarın aksine, her bir radar anteni hedefi farklı bir bakış açısından görür. Diğer taraftan hedefin yansıtırlık yüzeyi her bir radar anteni için de aynı değildir. Bu durum radar verilerinin işlenmesinde çok daha karmaşık hedef modellerinin kullanılmasını gerektirir. Yazın: - Jian Li (Ph. D.): “MIMO Radar Signal Processing” Wiley-IEEE Press, 2009, ISBN 9780470178980