Passzív radar - vrht.bme.hu

Passzív radarSeller Rudolf, Dudás Levente, Pető Tamás

1.Radarmérés alaptípusai

2.Radar elrendezések

3.Passzív radar elve

4.Passzív radar jellegzetességei

5.Passzív radar fejlődési trend

Radarmérés alaptípusai

Aktív

• PSR (non-kooperatív)

• SSR (kooperatív)

Szemi-passzív (PET)

• Multilateráció (szemi-kooperatív)

• WAMLAT (szemi-kooperatív)

Passzív (PCL)

• Passzív radar (non-kooperatív, illuminátor szükséges)

PCL: Passive Coherent Location PET : Passive ESM Tracking ESM: Electronic Support Measures

Radarmérés alaptípusai

Mono-static

MIMO radar

Radar

Bi/multi-static

Nincs saját adó

Műsorszóró Radar, jammer

Mono-static

Saját adó

Radarok osztályozása

PSR/SSR

Radar

Bi/multi-static

Nincs saját adó

Műsorszóró Radar, jammer

Mono-static

Saját adó

Radarok osztályozása

PCL

Radar

Bi/multi-static

Nincs saját adó

Műsorszóró Radar, jammer

Mono-static

Saját adó

PCL/Parazita

Radarok osztályozása

Radarmérés alaptípusaiAktív radar, non-kooperatív

PSR

Mono-static site Bi-static site

Target

Mono-static

echo

Bi-static

echo

Előnyök

• kiforrott technológia

• non-kooperatív

• megbízhatóság

Hátrányok

• egyszerű felderíthetőség

• ECCM gyengeség

• nagy RF teljesítmény

• korlátozott minőség kis Pd kis RCS esetében

Radarmérés alaptípusaiAktív radar, kooperatív

SSR

Előnyök

• kiforrott technológia

• jó mérési pontosság

• megbízhatóság

• relatíve kis RF teljesítmény

Hátrányok

• egyszerű felderíthetőség

• ECCM nagyon gyenge

• kooperatív (transponder)

• EM terjedésre érzékeny (monopulse)

Radarmérés alaptípusaiSzemi-passzív radar, szemi-kooperatív

WAMLAT

Előnyök

• viszonylag kiforrott technológia

• megbízhatóság

• kvázi-folytonos célkövetés

• nincs saját RF sugárzás

• a radar nehezen felderíthető

Hátrányok

• multi-statikus elrendezés

• adatátviteli hálózat szükséges

• rádiócsendben repülő gép nem felderíthető

Radarmérés alaptípusaiPasszív radar

Előnyök• non-kooperatív

• kvázi-folytonos célkövetés

• nincs saját RF sugárzás

• a radar nehezen felderíthető

Hátrányok

• nem kiforrott technológia

• extrém nagy számítási kapacitás

• nagy komplexitású algoritmusok

• multi-statikus elrendezés (nem szükségszerű)

• nagy kapacitású adatátviteli hálózat szükséges• illuminátor szükséges

Different illuminators

Mono- or multi-static receivers

Data LinkProcessing Site

0,

0,

0,

0,

,

2,

1,

0,

,

2,

1,

.........

0

abs

abs

abs

abs

Nabs

abs

abs

abs

Ndiff

diff

diff

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

0

02

01

00

,

2,

1,

......

0

rtrt

rtrt

rtrt

rtrt

T

T

T

c

NNdiff

diff

diff

TDOA – Time Difference of Arrival

Wide Area MultiLATeration (WAMLAT)

Hiberboloidok metszéspontja

Mode S alapú multilateráció

13

5 p

erc

utá

nvilá

gítá

s

Hungaro

Contr

ol Z

Rt.

tá

mo

gatá

sá

va

l

http://radarlab.mht.bme.hu/~wamlat/index.html

Mérés pontossága helyfüggő

14

1 n

ap

utá

nvilá

gítá

s

htt

p:/

/ra

da

rla

b.m

ht.

bm

e.h

u/~

wa

mla

t/

Hungaro

Contr

ol Z

Rt.

tá

mo

gatá

sá

va

l

Passzív radar alapelv

Megvilágító források:

- FM

- DAB

- DVB-T

- GSM

- WiFI

- ..

2 2, , d dj f t j f t

d t ref t ref

T

f s t s t e s t s t e dt

𝑠𝑡 𝑡𝑠𝑟𝑒𝑓 𝑡

Hasonlóság mérése: skaláris szorzás

Detektált céltárgy a keresztkorrelációs függvényen

2 2, , d dj f t j f t

d t ref t ref

T

f s t s t e s t s t e dt

Passzív radar alapelv, SISO

r1+r2=konstans=2a>d(F1;F2)

Ellipszis

Szferoid (Spheroid)

Passzív radar elrendezések, SIMO

DVB-T SFN

Passzív radar elrendezések, MIMO

Azimuth mérés alaptípusai

DoA és/vagy TDoA

Koherencia, korreláció

2 2

0

, , d d

T

j f t j f t

d t ref t reff s t s t e s t s t e dt

2 2, , d d

ref

j f t j f t

d t ref tf s t s t e s t s t e dt

• kvázi-stacioner folyamat

• frissítési idő

• több cellán történő áthaladás

T függvénye

• a céltárgy manőverező képességének

• a pozícionált track Doppler variancia érzékenységének

Track Before Detection (TBD)

Track Before Detection (TBD)

, ,df

, , ,df track

Lineáris track modell nem biztos, hogy kielégítő!

FM illuminátor

FM rádió (egy csatorna)

• gyenge felbontás

• tartalomfüggő, idővariáns viselkedés

• nagy hatótávolság

Miért jó?

• nagyobb hatótávolságú mérés

• kijelöli a target hozzávetőleges helyét,

így a más megvilágításon alapuló

jelfeldolgozás hatékonyságát növeli,

• TBD

Multi-csatornás illumináció

Előnyei

• jobb felbontás

• nagyobb pontosság

• nagyobb megbízhatóság

Ár

• komplex RF és DSP

• komplex algoritmusok

Compressive Sensing

Signal processing technique for efficiently acquiring

and reconstructing a signal, by finding solutions to

underdetermined linear systems.

Passzív radar illuminátorok

Megvilágító forrás

Frekvenciasáv [MHz]

Tipikus adóteljesítmény

(EIRP)

Sávszélesség

[MHz]

Elérhetőtávolságfelbontás

Hatótávolság

FM rádió 88 – 108 10 kW -100 kW ~ 0.15 ~ 1km ~ 100 km

DAB 174 – 240 1 kW -10 kW 1.5 100 m ~ 50 km

DVB-T 480 -800 1 kW -100 kW 7.6 20 m ~ 50 km

DVB-S 10700-12700 100W – 1kW 27-30 10 m -

GSM 900 / 1800 10 W 0.2 750 m ~ 2 km

UMTS 2100 100W -1kW 5 30 m -

LTE 800 / 3500 20-69 W 1.4 - 20 100m – 7.5m -

WiFi 2400 0.1 W 11/20 13 m / 7.5 m ~ 100m

GNSS(GLONASS)

1600 MHz 300W – 500W 5 30 m ~ 500 m

Tipikusan műsorszóró

Passzív radar DVB-T illuminátor

ALPOK 3

Kutatási-fejlesztési feladat végrehajtása a

„Földfelszíni jelforrásokon és digitális műsorszóráson alapuló,

alacsony magasságú célok felderítésére és réskitöltő feladatokra

alkalmas technológia és képesség fejlesztése – hazai technológiai

demonstrátor fejlesztése a MAPIS projekthez kapcsolódóan”

Hazai Passzív radar K+F

BME HVT BHESZTAKI

Megbízó: MH Modernizációs Intézet

ALPOK3 Passzív radar terepi mérés

ALPOK3 Passzív radar terepi mérés

ALPOK3 Passzív radar terepi mérés

ALPOK3 Passzív radar terepi mérés

Hurkok

ALPOK3 Passzív radar terepi mérés

UAV mérhetősége (RCS)

Probléma

• Rendkívül kicsi RCS 0,01m2

• Erős álló és mozgó clutterek

• Madarak

Mikro-Doppler jelenség

Séta (ember)

Mikro-Doppler jelenség

Mikro-Doppler jelenség

Drón propeller mikro-Doppler DVB-T passzív radarral mért folyamata; R=100m

Mikro-Doppler jelenség

Lobkorona szélben

Passzív radarok fejlődési irányai

• Passzív radarok MIMO struktúrában történő alkalmazása.

• DoA és TDoA mérési elv együttes alkalmazása.

• Széles frekvenciasávban történő mérés. Különböző illumináció alapuló

passzív radar szenzorok fúziója (pl. FM, DVB-T, DVB-S, GNSS).

• Passzív radarok fúziója szemi-passzív WAMLAT rendszerrel.

• Klasszifikációs képességek kifejlesztése.

• Drón detekciós képesség kifejlesztése.

Mobile systems

Airborne sensors

Personal sensors

Fixed systems

Maritime sensors

Vízió

Vízió

Aktuális

Középtávon aktuális

Passzív radarok fejlődési irányai

Vízió

Aktuális

Köszönöm a figyelmet!