Un sistema de radar multiestático contiene múltiples componentes de radar monoestático o biestático espacialmente diversos con un área de cobertura compartida. Una distinción importante de los sistemas basados en estas geometrías de radar individuales es el requisito adicional de que se produzca cierto nivel de fusión de datos entre los componentes. La diversidad espacial que ofrecen los sistemas multiestáticos permite ver simultáneamente diferentes aspectos de un objetivo. El potencial de obtención de información puede dar lugar a una serie de ventajas sobre los sistemas convencionales.
El radar multiestático a menudo se denomina radar "multisitio" o "en red" y es comparable con la idea de macrodiversidad en las comunicaciones. Otro subconjunto de radares multiestáticos con raíces en las comunicaciones es el radar MIMO .
Caracteristicas
Dado que el radar multiestático puede contener componentes tanto monoestáticos como biestáticos, las ventajas y desventajas de cada disposición de radar también se aplicarán a los sistemas multiestáticos. Un sistema con transmisores y los receptores contendrán de estos pares de componentes, cada uno de los cuales puede implicar un ángulo biestático diferente y una sección transversal del radar objetivo diferente . Las siguientes características son exclusivas de la disposición multiestática, donde están presentes múltiples pares de transmisor-receptor:
Detección
Se puede obtener una mayor cobertura en el radar multiestático mediante la dispersión de la geometría del radar en toda el área de vigilancia, de modo que los objetivos podrían estar más cerca físicamente de los pares transmisores-receptores y, por lo tanto, alcanzar una relación señal / ruido más alta .
La diversidad espacial también puede ser beneficiosa cuando se combina información de múltiples pares de transmisor-receptor que tienen una cobertura compartida. Al ponderar e integrar los rendimientos individuales (como a través de detectores basados en el índice de probabilidad), la detección se puede optimizar para poner más énfasis en los rendimientos más fuertes obtenidos de ciertos valores de sección transversal de radar monoestático o biestático , o de rutas de propagación favorables, al tomar una decisión sobre si un objetivo está presente. Esto es análogo al uso de la diversidad de antenas en un intento de mejorar los enlaces en las comunicaciones inalámbricas.
Esto es útil cuando los efectos de trayectos múltiples o de sombreado podrían conducir a un rendimiento de detección deficiente si solo se utiliza un único radar. Un área de interés notable es la perturbación del mar y cómo la diversidad en la reflectividad y el desplazamiento Doppler podría resultar beneficiosa para la detección en un entorno marítimo.
Muchos vehículos furtivos están diseñados para reflejar la energía del radar lejos de las fuentes de radar esperadas para presentar un retorno lo más pequeño posible a un sistema monoestático. Esto conduce a que se irradie más energía en direcciones que solo están disponibles para receptores multiestáticos.
Resolución
La resolución puede beneficiarse de la diversidad espacial, debido a la disponibilidad de múltiples perfiles de rango inferior espacialmente diversos. El radar convencional normalmente tiene una resolución de rango transversal mucho más pobre en comparación con la resolución de rango inferior, por lo que existe la posibilidad de ganancias a través de la intersección de elipses de rango biestático constante .
Esto implica un proceso de asociación de detecciones de objetivos individuales para formar una detección conjunta. Debido a la naturaleza no cooperativa de los objetivos, existe la posibilidad, si varios objetivos están presentes, de que se formen ambigüedades o "objetivos fantasma". Estos pueden reducirse mediante un aumento de la información (por ejemplo, el uso de información Doppler, el aumento de la resolución de rango inferior o la adición de más radares espacialmente diversos al sistema multiestático).
Clasificación
Las características del objetivo, como la variación en la sección transversal del radar o la modulación del motor a reacción, pueden observarse mediante pares de transmisor-receptor dentro de un sistema multiestático. La ganancia de información a través de la observación de diferentes aspectos de un objetivo puede mejorar la clasificación del objetivo. La mayoría de los sistemas de defensa aérea existentes utilizan una serie de radares monoestáticos en red, sin hacer uso de pares biestáticos dentro del sistema.
Robustez
Una mayor capacidad de supervivencia y una "degradación elegante" pueden resultar de la naturaleza distribuida espacialmente del radar multiestático. Una falla en el transmisor o el receptor de un sistema monoestático o biestático conducirá a una pérdida completa de la funcionalidad del radar. Desde un punto de vista táctico, un solo transmisor grande será más fácil de localizar y destruir en comparación con varios transmisores distribuidos. Asimismo, puede resultar cada vez más difícil enfocar con éxito la interferencia en múltiples receptores en comparación con un solo sitio.
Sincronización espacio-temporal
Para deducir el alcance o la velocidad de un objetivo en relación con un sistema multiestático, se requiere conocimiento de la ubicación espacial de los transmisores y receptores. También se debe mantener un estándar de frecuencia y tiempo compartido si el receptor no tiene una línea de visión directa del transmisor. Como en el radar biestático, sin este conocimiento habría inexactitud en la información reportada por el radar. Para los sistemas que explotan la fusión de datos antes de la detección, existe la necesidad de una sincronización precisa de tiempo o fase de los diferentes receptores. Para la fusión a nivel de parcela, el etiquetado de la hora utilizando un reloj GPS estándar (o similar) es más que suficiente.
Ancho de banda de comunicaciones
El aumento de información de los múltiples pares monoestáticos o biestáticos en el sistema multiestático debe combinarse para que se obtengan los beneficios. Este proceso de fusión puede variar desde el simple caso de seleccionar parcelas del receptor más cercano a un objetivo (ignorando otros), aumentando en complejidad hasta la formación de haces de manera efectiva mediante la fusión de señales de radio. Dependiendo de esto, es posible que se requiera un ancho de banda de comunicaciones amplio para pasar los datos relevantes a un punto donde se puedan fusionar.
Requisitos de procesamiento
La fusión de datos siempre significará un aumento en el procesamiento en comparación con un solo radar. Sin embargo, puede resultar especialmente costoso desde el punto de vista computacional si se implica un procesamiento significativo en la fusión de datos, como los intentos de aumentar la resolución.
Ejemplos de sistemas de radar multiestáticos
- Sistema de radar en red del Instituto de Tecnología de Massachusetts. [1]
- Red de radar automotriz de la Universidad Tecnológica de Hamburgo [2]
- Red de radar operacional de Jindalee
- Radar de dispersión incoherente EISCAT [3]
- Radar CW Bi-Multiestático Experimental del Establecimiento de Investigación de Defensa de Noruega [4]
- Sistema de radar pasivo y multiestático de SAIC [5]
- Sistema NetRad de University College London [6] [7]
- Radar sobre el horizonte de ondas terrestres bi / multiestático costero de la Universidad de Xidian [8]
Varios sistemas de radar pasivo utilizan múltiples transmisores espacialmente diversos y, por lo tanto, se puede considerar que funcionan de forma multiestática.
Referencias
- ^ GH Knittel. Fase II Demostración de radar en red. NASA STI / Recon Technical Report N, 81, octubre de 1980.
- ^ F. Folster y H. Rohling. "Asociación y seguimiento de datos para redes de radares de automóviles". Intelligent Transportation Systems, IEEE Transactions on, 6 (4): 370–377, diciembre de 2005.
- ^ "Las instalaciones de EISCAT" . EISCAT . Consultado el 23 de mayo de 2015 .
- ^ T. Johnsen, KE Olsen y R. Gundersen. "Helicóptero en vuelo estacionario medido por radar CW bi / multiestático". Conferencia sobre radar, 2003. Actas del IEEE 2003, páginas 165-170, mayo de 2003.
- ^ S. Carson, D. Kilfoyle, M. Potter y J. Vance. "Un sistema de radar pasivo y multiestático". Actas de la Conferencia Internacional IET sobre Sistemas de Radar, octubre de 2007.
- ^ TE Derham, S. Doughty, K. Woodbridge y CJ Baker. "Diseño y evaluación de un sistema de radar en red multiestático de bajo costo". Radar, Sonar & Navigation, IET, 1 (5): 362–368, octubre de 2007.
- ^ SR Doughty. “Desarrollo y evaluación del desempeño de un sistema de radar multiestático” , Tesis doctoral, octubre de 2008.
- ↑ C. Baixiao, C. Duofang, Z. Shouhong, Z. Hao y L. Maocang. “Sistema experimental y resultados experimentales para radar costero -barco bi / multiestático de ondas terrestres sobre el horizonte” , 2006. CIE '06. International Conference on, páginas 1 a 5, octubre de 2006.
Otras lecturas
- Chernyak, VS (1998). "Fundamentos del sistema de radar multisitio". Editores de ciencia Gordon y Breach. ISBN 90-5699-165-5 .
- Li, J. Stoica, P. (ed.) (2008). "Procesamiento de señales de radar MIMO". Prensa de Wiley-IEEE. ISBN 0-470-17898-1 .
- MM Naghsh, M. Modarres-Hashemi, S. Shahbazpanahi, M. Soltanalian, P. Stoica, " Marco de optimización unificado para el diseño de códigos de radar multiestático utilizando criterios teóricos de la información ", IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 61, no. 21, págs. 5401–5416, 1 de noviembre de 2013.