رادار
سال:1400 | دوره:9 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

در سال های اخیر، رادارهای آرایه فازی-چند ورودی-چند خروجی به شدت مورد توجه محققان قرار گرفته است. در واقع در این رادارها، می توان مزایای رادارهای آرایه فازی و رادارهای چند ورودی-چند خروجی را با هم ترکیب کرد. در اینجا، فرض می شود که زیر آرایه ها دارای بهره دایورسیتی فرکانسی بوده و از بهره همدوسی کامل برخوردارند. در این مقاله، در ابتدا به موضوع طراحی آشکارساز بهینه برای رادارهای آرایه فازی-چند ورودی-چند خروجی بر پایه فرض شناخت ضریب انعکاس هدف در حضور کلاتر ناهمگن پرداخته می شود. در ادامه، بر پایه آشکارساز های استخراج شده، احتمال آشکارسازی و احتمال هشدار کاذب محاسبه شده و به شکل فرمول بسته برحسب مولفه های رادار و محیط ارایه می گردد. سپس بر پایه احتمال آشکارسازی محاسبه شده، مسیله تخصیص توان به سیگنال های متعامد، به منظور بیشینه کردن احتمال آشکارسازی فرمول بندی می شود. در نهایت، موضوع بهره دایورسیتی فرکانسی، مورد تجزیه و تحلیل ریاضی و کرانی برای گین دایور سیتی ارایه می گردد. شبیه سازی های عددی نشان می دهد که آشکارسازهای بهینه استخراج شده، یک فیلتر توام فضایی-زمانی خواهد بود، که به طور موثری باعث تضعیف کلاتر در رادارهای آرایه فازی-چند ورودی-چند خروجی می گردد. همچنین نشان می دهد که الگوریتم های تخصیص توان، باعث بهبود عملکرد آشکارسازی اهداف در مقایسه با الگوریتم های معیار می گردد.

تحقیقات بسیاری بر روی آنتن های بازتابنده با هدف شکل دهی پرتو با استفاده از شکل دهی سطح انجام گرفته است. با این وجود مطالعات اندکی بر روی رهیافت چند تغذیه ای انجام گرفته است. هدف این مقاله تحقق پرتو مسطح در آنتن های بازتابنده با استفاده از رهیافت چند تغذیه ای است. در این راستا بر پایه الگوریتم ژنتیک و بکارگیری روش نور فیزیکی (PO)، ضرایب تحریک عناصر تغذیه آنتن بازتابنده در جهت تحقق پرتو موردنظر سنتز می گردند. در این مقاله همچنین، روشی جهت کاهش زمان محاسبه ی انتگرال های تشعشعی PO پیشنهاد شده است. در روش حاضر انتگرال های تشعشعیPO طی نگاشتی به فضای دو بعدی تصویر می گردد و در نتیجه زمان محاسبات به میزان 30 درصد کاهش می یابد. روند ارایه شده در جهت تحقق پرتو مسطح در بازه ی زاویه ای 20-تا 20+ مورد استفاده قرار گرفت و خصوصیات پرتو بدست آمده با آنچه از طریق روش شکل دهی به سطح بازتابنده انجام گرفته، مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که رهیافت چند تغذیه ای می تواند پرتو مورد نظر را با دقت بهتری حاصل کند.

در این مقاله، اثر خطا در زوایای اویلر بر عملکرد روش مکان یابی LOS با یک ماهواره LEO مورد تحلیل قرار گرفته است. در روش مکان یابی LOS با یک ماهواره LEO، تخمین موقعیت هدف زمینی براساس یافتن محل تقاطع دو بردار جهت با سطح زمین، مطلوب مسیله می باشد. در صورت وجود نویز در مقادیر اندازه گیری شده، مقدار تخمین موقعیت هدف از مقدار واقعی آن فاصله می گیرد و نیازمند آن است که اثرات آن مورد تحلیل قرار گیرد. به همین منظور، در این مطالعه ابتدا با بیان مسیله در دستگاه مختصات ECEF و انتقال مبدا مختصات به مختصات موقعیت ماهواره با بهره گیری از مقادیر طول و عرض جغرافیایی ماهواره و بردار وضعیت، سعی شده است مکان تقاطع خطوط LOS از سمت ماهواره به سوی هدف با سطح زمین به عنوان موقعیت هدف تعیین می شود. سپس، اثر خطا در زوایای اویلر بر عملکرد الگوریتم LOS به صورت تیوری مورد تحلیل قرار گرفته است و ماتریس کواریانس خطای آن با روش موسوم به آشفتگی به دست آمده است. همچنین، کران پایین کرامر-رایو الگوریتم LOS ناشی از خطای زوایای اویلر ارایه شده است. براساس نتایج شبیه سازی، به منظور دستیابی به خطای RMSE کمتر از 1500متر در سناریو در نظر گرفته شده، خطای زوایا در بردار وضعیت باید کمتر از 1/0 درجه باشد.

در این مقاله، ظرفیت ها و مشخصات فیزیکی یک بازتابنده پلاسمایی مورد بررسی قرار می گیرد. مشاهده می شود که خواص انعکاسی بازتابنده پلاسمایی، تابع مشخصات فیزیکی پلاسما، بسامدموج الکترومغناطیسی و زاویه تابش آن است. نتایج حاصل از تحلیل های انجام شده در این پژوهش نشان می دهند که یک بازتابنده پلاسمایی همانند یک فیلتر بالاگذری است که بسامد قطع آن تابع مقدار بسامد پلاسما و زاویه تابش موج الکترومغناطیسی است و مقدار تلفات این فیلتر، با فشار گاز در محیط پلاسما و نیز ضخامت بازتابنده قابل کنترل است. این فیلتر، با تحریک یا عدم تحریک پلاسما، قابلیت خاموش و روشن شدن دارد و درصورت خاموش شدن، امواج الکترومغناطیسی با تلفات جزیی از آن عبور می کنند. از آن جا که تحقق رساناهای پلاسمایی با استفاده از لوله های دی الکتریک تجاری، بسیار رایج و مقرون به صرفه است، دراین پژوهش، انواع چینش های امکان پذیر برای پیاده سازی این بازتابنده ها با لوله های دی الکتریک استوانه ای شکل (مشابه محفظه های تجاری پلاسما) بررسی شده و موثرترین چینش، که استفاده از دو لایه پلاسمای لوله ای شکل عمود بر یکدیگر است، برای تحقق پیشنهاد می شود.

از تاسیسات مخفی زیرزمینی برای کاربرد های مختلف استفاده می شود. در نتیجه وجود سامانه های تصویربردار که اقدام به کشف این تاسیسات کند یکی از نیازمندی ها می باشد. در این مقاله تصویربرداری به وسیله انتشار امواج مکانیکی در خاک بررسی می شود. می توان غالب تاسیسات زیرزمینی را محفظه های هوا فرض کرد که در میانه خاک قرار گرفته اند. هوا و خاک تفاوت فاحشی در میزان مقاومت صوتی دارند، بنابراین تاسیسات زیرزمینی می توانند سیگنال بازتابی بزرگی را تولید کند چرا که دامنه سیگنال بازتابی به تفاوت مقاومت دو ماده وابسته است. سامانه های لرزه نگاری و تست غیرمخرب بتن نیز از فرایند انتشار امواج مکانیکی در ماده بهره می گیرند، هرچند سامانه های لرزه نگاری، عملکرد موفقی برای کشف داشته اند اما نیاز به چند ده متر فضا برای چیدمان تجهیزات و پیچیدگی حمل و نقل از مشکلات آنها است. آنها برای فضای شهری نامناسب هستند چرا که ذاتا برای تشخیص منابع آب در عمق چند صد متری خاک طراحی و ساخته شده اند. از طرفی تجهیزاتی مانند سامانه آزمون غیرمخرب بتن، هر چند دارای ابعاد کوچکی هستند، اما عمق نفوذ پایینی و برای این موضوع عملا کاربردی ندارند. سامانه های لرزه نگاری و تست غیرمخرب بتن به ترتیب در محدوده فرو صوت و فراصوت عمل می کنند، در این طرح تحقیقاتی، فرکانس کاری مابین دو سامانه نامبرده انتخاب می شود، با این ایده می توان به تجهیزاتی با ابعاد کوچک تر از سامانه لرزه نگاری رسید، درحالی که عمق تصویربرداری بهتر از سامانه های تست غیرمخرب است. این تحقیق در مطالعه موردی خود توانسته از فضای خالی احداث شده در زیرزمین (به صورت استوانه ای با قطر 1 متر و در عمق 4 متری سطح زمین) تصویربرداری کند. دقت مکان یابی وابسته به دانستن سرعت انتشار صوت در ماده است. از آنجا که روابط دقیقی برای سرعت انتشار صوت در هوا وجود دارد قطر استوانه با دقت حدود 4 درصد تخمین زده شد ولی به دلیل ابهام در میزان سرعت انتشار صوت در خاک (عدم امکان اندازه گیری در این طرح تحقیقاتی) از اعداد موجود در مراجع مختلف استفاده شد که دقت 4 الی 20 درصد را نتیجه می دهد.

در این مقاله پراکندگی امواج الکترومغناطیسی با طول موج بلند، از یک ستون پلاسمایی گرم با سطح مقطع بیضوی بررسی می شود. فرض می کنیم طول موج فرودی، خیلی بزرگتر از ابعاد سطح مقطع ستون بیضوی باشد و اثرات حرارتی را با استفاده از معادله بوهم گراس در محاسبات وارد می کنیم. با حل معادلات پیوستگی و انتقال تکانه و معادله پواسون و نیز با استفاده از شرایط مرزی مناسب، پتانسیل الکتریکی و همچنین میدان الکتریکی را در نقاط داخل و خارج ستون پلاسمایی با مقطع بیضوی محاسبه می کنیم. سپس معادله پاشندگی را در این حالت به دست می آوریم و نشان می دهیم در حالت حدی به معادله پاشندگی در ستون پلاسمایی با مقطع دایره ای تبدیل می شود. با در نظر گرفتن شرط تشدید پلاسما در ستون پلاسمایی با مقطع بیضوی، بسامد تشدید در این پیکربندی را محاسبه می کنیم. نمودارهای دامنه پتانسیل در نقاط داخل و خارج را ترسیم می کنیم. متذکر می شویم که با استفاده از بسامد تشدید، ویژگی های آنتن پلاسمای مورد مطالعه، همچون چگالی پلاسما را می توانیم محاسبه نماییم.

ایجاد هدف مجازی جهت فریب شبکه راداری به کمک پهپادهای همکار به عنوان یک راهکار موثر برای مقابله با شبکه های راداری توسعه یافته است. در پژوهش های پیشین، الگوریتم طراحی مسیر پهپادهای همکار برای ایجاد یک هدف مجازی به کمک مولفه طراحی مسیر و با الهام از رفتار شکارچی و شکار در طبیعت توسعه داده شده است. یکی از فرضیات به کار گرفته شده در این الگوریتم، مشخص بودن موقعیت رادارهای سامانه پدافندی برای پهپادهای همکار می باشد. در کاربردهای واقعی موقعیت رادارها دارای نایقینی فراوانی است. وجود نایقینی در موقعیت رادار باعث می شود تا یک هدف مجازی مشترک برای تمامی رادارهای موجود در شبکه راداری ایجاد نشود. در این حالت، بین اهداف مجازی ایجاد شده توسط پهپادهای همکار فاصله به وجود می آید و شبکه راداری به کمک این فاصله، فریب را تشخیص می دهد. در این پژوهش تاثیر نایقینی در موقعیت رادار بر القای هدف مجازی مشترک در شبکه راداری تحلیل شده و با تنظیم خودکار حد پایین برای مولفه طراحی مسیر، حرکت پهپادها در مسیرهایی که احتمال شناسایی فریب را افزایش می دهد، محدود می شود. این قید با توجه به حداکثر نایقینی در موقعیت رادارها، میزان دقت آنها و مسیر هدف مجازی مشخص می گردد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با تنظیم خودکار این قید در الگوریتم طراحی مسیر پیشنهادی برای پهپادهای همکار، احتمال شناسایی فریب به ازای مقادیر مختلف نایقینی در موقعیت رادارها نسبت به روش های مرسوم طراحی مسیر مبتنی بر حد پایین ثابت کاهش محسوسی می یابد.

در این مقاله، طراحی مقسم توان با ایزولاسیون بالا ارایه خواهد شد که بر پایه موجبر شکاف هوایی شیاری است. در این طراحی، از ساختاری شبیه مجیک-تی موجبری استفاده شده است که دهانه تفاضل آن به بار تطبیق وصل شده است. با استفاده از چندین مخروط هادی به صورت پله ای که در وسط ساختار قرار گرفته اند، تطبیق امپدانس با پهنای باند بالا و همچنین ایزولاسیون مورد نظر به دست آمده است. در ابتدا یک مقسم توان 1 به 2 طراحی خواهد شد که با ترکیب آنها با هم می توان به مقسم توان با خروجی های بیشتر دست یافت که بدین منظور، یک مقسم توان 1 به 4 نیز طراحی خواهد شد. نتایج شبیه سازی ساختار نشان می دهد که ساختار، دارای پهنای باند 33 درصد از فرکانس GHz 42 تا فرکانس GHz59 می باشد و در بازه فرکانسی مذکور، ضریب بازتاب ساختار کمتر از dB 15-، تلفات عبوری کمتر از dB12/0 و ایزولاسیون بهتر از dB18 می باشند که برای کاربردهای موج میلی متری مناسب است.

رادارهای آرایه فازی به دلیل چابکی در جاروب فضا و انعطاف پذیری بالای الگوی تابش جزو انواع مورد توجه می باشند این رادارها اما به دلیل وابستگی شیفت دهنده های فاز به فرکانس، با مشکل "لوچی پرتو" رو به رو هستند که منجر به محدودیت پهنای باند رادار می گردد استفاده از تکنیک TTD (تاخیر واقعی زمان) یکی از راه حل های پیشنهادی برای این مشکل است. به علت ویژگی های منحصر به فرد مدارات اپتیک، روش TTD به طور گسترده ای در آنها پیاده شده است اما مشکلاتی همچون پیچیدگی زیاد، هزینه بالا و بزرگی سازه از چالش های پیش روی این مدارها هستند. به عنوان نمونه خطوط تاخیر فیبری تنها می توانند مقادیر مشخص و معدودی از تاخیر را ایجاد نمایند، نگهداری از آنها مشکل است و فضای زیادی نیز اشغال می کنند در نقطه مقابل، خطوط تاخیر مبتنی بر حلقه های تشدیدکننده تاخیر پیوسته ایجاد کرده و حجم کمی اشغال می نمایند اما این خطوط به دلیل اندازه بسیار کوچک حلقه ها با چالش پیچیدگی در ساخت روبه رو هستند. در این مقاله یک خط تاخیر بر اساس تشدیدکننده های حلقوی و منبع لیزر ریزشانه ای با ساختار جدید ارایه می گردد که ضمن برخورداری از مزایای متعارف این حلقه ها ساختار ساده تری داشته و نسبت به پیکربندی های متعارف دیگر تعداد حلقه های کمتری نیازمند است.

در یک شبکه مکان یابی نحوه چیدمان گره های مرجع در شبکه اثر قابل توجهی بر دقت تخمین مکان نقاط مورد نظر دارد. در این مقاله، فرض بر این است که یک شبکه مشتمل بر تعدادی گره مرجع با چیدمانی مشخص شده برای مکان یابی است و هدف اضافه کردن تعدادی مرجع جدید به سامانه به منظور افزایش دقت مکان یابی است. در این شبکه، مکان یک گره بر اساس اندازه گیری فاصله تا گره های مرجع تخمین زده می شود. برای این منظور با استفاده از نظریه قاب الگوریتمی ارایه شده که توسط آن مکان بهینه گره های مرجع جدید به دست می آیند. اساس این الگوریتم چینش گره های جدید بدون تغییر موقعیت مکانی گره های مرجع موجود در سامانه به نحوی است که دترمینان ماتریس اطلاعات فیشر بیشینه گردد. نتایج شبیه سازی های انجام گرفته کارایی الگوریتم پیشنهادی برای چیدمان بهینه گره های مرجع جدید را نشان می دهد.

رادار روزنه مصنوعی یک رادار تصویر برداری است که قدرت تفکیک بالایی دارد. ممکن است تصویر رادار روزنه مصنوعی بر اثر تداخل فرکانس های رادیویی تخریب شود و تصویری نامفهومی ایجاد شود. تداخل در رادار روزنه مصنوعی به سه دسته، و تقسیم می شود. این تداخل ها به ترتیب بیانگر تداخل نویز فرکانس رادیویی، تداخل باند باریک و تداخل پهن باند هستند. برای کاهش موثرتر تداخل در تصاویر رادار روزنه مصنوعی ابتدا باید وجود تداخل و نوع آن مشخص شود. سپس با استفاده از الگوریتم های کاهش تداخل متناسب با نوع تداخل به کاهش تداخل پرداخته می شود. در این مقاله به ارایه الگوریتمی به منظور تشخیص تداخل و نوع آن در تصاویر رادار روزنه مصنوعی پرداخته می شود. در مقالات گذشته از روش SSD برای تشخیص تداخل استفاده شده است. در این مقاله برای تشخیص تداخل از روش Faster RCNN مبتنی بر شبکه عصبی کانولوشنی استفاده گردید که سرعت و دقت بالاتری نسبت به SSD دارد. در این روش ابتدا یک شبکه عصبی کانولوشنی با توانایی دسته بندی چندتایی آموزش داده می شود. سپس Faster RCNN با کمک شبکه عصبی ساخته شده و تعداد 25 تصویر زمان-فرکانس از سیگنال رادار روزنه مصنوعی آموزش داده شد. شبکه آموزش دیده قادر است هر نوع تداخل در سیگنال رادار روزنه مصنوعی را با دقت 99 درصد تشخیص دهد. سرانجام با استفاده از فیلتر تطبیقی حداقل میانگین مربعات نرمال شده کاهش تداخل انجام شد. بعد از شناسایی تداخل با استفاده از الگوریتم پیشنهادی، فیلتر حداقل میانگین مربعات نرمال شده توانست تداخل را کاهش و تصویر رادار را بهبود دهد. این فیلتر در کاهش هر سه نوع تداخل به طور یکسان عمل نمود.

در جهت یابی تداخل سنج فازی از آنتن های پهن بیم استفاده می شود تا محدوده زاویه ای مناسبی را تحت پوشش قرار دهد. این مسیله باعث کاهش بهره آنتن ها شده و برد پوشش دهی جهت یاب را کاهش می دهد. در این مقاله سعی می شود تا با اضافه کردن آنتن های بیشتر به مجموعه آنتن ها، پرتودیسی را به جهت یاب اضافه کرد. با این کار، مهم ترین مزیتی که به دست می آید افزایش بهره و افزایش برد جهت یاب است، همچنین مزیت دیگر آن، امکان کاهش تعداد گیرنده های جهت یاب است که برای رفع ابهام اضافه شده بودند. برای اضافه کردن پرتودیسی به جهت یاب، چیدمان آنتن ها بررسی می شود و دو نوع چیدمان جفت آنتن های هم مرکز و چیدمان تکرار الگوی پایه معرفی می شوند. همچنین با چند شبیه سازی، میزان کارایی جهت یاب پیشنهادی و دقت لازم برای چیدمان درست، بررسی می شوند.