http___radartutorial.de_02.basics_MIMO_20Radar_20Sistemleri.tr.html_1.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
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.
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
MIMO Radar Sistemleri anten Resim 1: Bir MIMO-radar sisteminin prensibi Bir MIMO-radar sisteminde bireysel ışıyıcıların gönderim sinyalleri değişiktir, keza yankı sinyalleri kaynağa (bireysel ışıyıcıya) tekrardan atanabilir. Bunun bir sonucu olarak matematiksel daha büyük bir sanal açıklık meydana gelir. anten Resim 1: Bir MIMO-radar sisteminin prensibi Bir MIMO-radar sisteminde bireysel ışıyıcıların gönderim sinyalleri değişiktir, keza yankı sinyalleri kaynağa (bireysel ışıyıcıya) tekrardan atanabilir. Bunun bir sonucu olarak matematiksel daha büyük bir sanal açıklık meydana gelir. MIMO Radar Sistemleri MIMO- radar sistemi (Multiple Input Multiple Output) yeni bir radar sistemidir. Bu çok sayıda antenden oluşan bir sistemdir. Her gönderim anteni, her bir alıcı antence alınabilen, sayısallaştırılan ve ardından bir ortak radar sinyal işlemine tabi tutulan, diğer antenlerden bağımsız olarak rasgele sinyal yollar. N adet gönderim anteninden ve K adet alıcı anteninden oluşan alanlardan K·N adet elemandan oluşan, boyutu oldukça büyük matematiksel bir sanal açıklık oluşur. MIMO radar sistemi uzaysal çözünürlük yeteneğini iyileştirmek ve parazitlere karşı oldukça daha güçlü bir bağışıklık elde etmek için kullanılabilir. Sinyal-gürültü oranının iyileşmesi aynı zamanda hedefin algılanma olasılık yüzdesini de arttırır. İki farklı MIMO sistemi vardır: - Antenlerin tamamı bir yerde toplanmıştır (“Mono-Statik” MIMO) Hedef geleneksel radar sistemlerinde olduğu gibi noktasaldır. - Antenler geniş bir alana yayılmıştır. (“dağıtılmış” ya da “Bi-statik” MIMO). Hedef her bir antende farklı bir görünüş açısından işlenir. “Mono-static” MIMO Aynı yere kurulmuş radar durumunda gönderici antenleri hedefin radar kesitini (RCS) gönderici anten elemanlarından aynı büyüklükte görülecek kadar yakın yerleştirilmiştir. MIMO-radar sistemi, her bir bireysel ışıma elemanın kendi gönderici-alıcı modülüne ve kendi A/D dönüştürücüsüne sahip olduğu, antenlerin bir yere toplandığı seyreltilmiş anten alanı içinde yer alan bir faz dizi anteni bulunan yapı türüne benzer. Bir faz dizi antende her bir ışıma elemanı bir merkezi Dalga Biçimi Üretecinde üretilmiş gönderim sinyalinin sadece (uygulanabiliyorsa zaman-kaydırılmış) bir kopyasını yollar. Bir MIMO-radar sisteminde her bir ışıma elemanı kendine özgü dalga biçimleme üretecine ve bunun bir sonucu olarak bir bireysel sinyal biçimine sahiptir. Bu bireysel sinyal biçimi keza yankı sinyallerinin kendi kaynağına atanmasına bir temel teşkil eder. Teknik yayınlarda bir MIMO-radar sistemi ile bu tür Faz Dizi Antenin karşılaştırılmasında sıkça bu SIMO (Single Input Multiple Output) olarak tarif edilir. Daha etkin bir radar sinyal işlenmesinde her bir gönderim sinyalinin hedefe uygun olarak değiştirilmesi (“uyarlanabilir dalga biçimi”) hedeflenir. Böylece her bir hedef için takip eden örneklemede ölçülen Sinyal/Gürültü Oranını (SNR) hem de Sinyalin Parazitlere ve Gürültülere Oranını (“signal-to-interference-plus-noise ratio”, SINR) iyileştirmek mümkündür. Göndericide her bir Dalga-Biçimi bir biri ardına eşzamanlı üretiliyorsa, keza temelde bir ortak „Ana-Saat Üretecinden“ eşzamanlı bir saat darbesi eşlik ediyorsa bunu bir evreuyumlu MIMO olarak adlandırabiliriz. “Bi-static” MIMO Antenlerin birbirinden uzak yerleştirilmesi durumunda radar verilerin işlenmesi çok daha karmaşıklaşır. “Mono-statik” radarın aksine her bir radar anteni hedefi farklı bir bakış açısından görür. Bunun sonucunda hedefin yansıtırlık yüzeyi her bir radar anteni için aynı değildir. Bu durum radar verilerinde çok daha karmaşık hedef modellerinin kullanılmasını gerektirir.