آشکارسازی با نرخ ثابت هشدار کاذب در رادارهای mimo

آشکارسازی با نرخ ثابت هشدار کاذب (cfar) یک مقوله ی بسیار مهم در مسایل آشکارسازی راداری است. پردازشگرهای cfar برای آشکارسازی اهداف راداری در محیط هایی که پارامترهای آمارگان تداخل در آن ها نامعلوم و یا متغیرند مناسب هستند. روش مرسوم برای ایجاد خاصیت cfar در رادار، تخمین توان تداخل محیط به کمک سلول های تفکیک مجاور سلول تحت آزمون و تعیین سطح آستانه ی آشکارسازی به طور وفقی و برابر ضریبی از این تخمین برای رسیدن به احتمال هشدار کاذب مورد نظر است. تا کنون الگوریتم های متعددی برای تثبیت نرخ هشدار کاذب در شرایط محیطی متفاوت از جمله در حضور اهداف تداخلی و یا لبه ی کلاتر در رادارهای تک آنتنه پیشنهاد شده اند. این الگوریتم ها را می توان در دو حوزه ی آشکارسازهای cfar تک پالسی (تک بعدی) و آشکارسازهای cfar چند پالسی (دو بعدی) مورد بررسی قرار داد. آشکارسازهای cfar چند پالسی پردازشگرهایی هستند که در هر سلول فاصله از نمونه های چندین پالس دریافتی برای آشکارسازی استفاده می کنند. روش متداول پردازش در این آشکارسازها نیز انتگرال گیری ناهمدوس روی پالس ها و سپس اعمال آشکارساز cfar تک پالسی بر نتیجه ی حاصل است. مرور تحقیقات انجام شده نشان می دهد که بر خلاف وسعت مطالعات در زمینه ی آشکارسازی cfar در رادارهای تک آنتنه، این مسأله در رادارهای mimo چندان مورد توجه نبوده و یک مقوله ی جدید است. رادارهای mimo اغلب به صورت رادارهایی متشکل از چندین آنتن فرستنده وگیرنده تعریف می شوند که قابلیت پردازش هم زمان داده های به دست آمده در گیرنده های مختلف را دارند. این رادارها را می توان به دو گروه رادارهای mimo با آنتن های مجاور و رادارهای mimo با آنتن های دور از هم تقسیم بندی کرد. در این پایان نامه مسأله ی آشکارسازی cfar را در رادارهای mimo با آنتن های دور از هم و در حضور تداخل گوسی مورد بررسی قرار داده ایم. بدین منظور پس از مدل کردن داده های دریافتی در یک رادار mimo تک پالسی با آنتن های دور از هم به صورت یک ماتریس، ساختار برخی از آشکارسازهای cfar تک بعدی از دو خانواده ی پردازشگرهای میانگین گیر و پردازشگرهای مبتنی بر آمارگان مرتب شده را به روش های مختلفی برای استفاده در رادارهای mimo تعمیم داده ایم که برخی از این روش ها مشابه روش های به کار رفته در تعمیم آشکارسازهای cfar تک پالسی به چند پالسی در رادارهای تک آنتنه هستند. پارامترهای مربوط به این آشکارسازهای تعمیم یافته را با نوشتن روابط تحلیلی محاسبه کرده و عملکرد آن ها را در محیط همگن از طریق محاسبه ی احتمال هشدار کاذب و احتمال آشکارسازی و در محیط ناهمگن به کمک شبیه سازی کامپیوتری مورد بررسی قرار داده ایم. مقایسه ی عملکرد این آشکارسازها نشان می دهد که آشکارسازهای cfar دو بعدی که برای پردازش چند پالس در رادارهای تک آنتنه پیشنهاد شده اند، برای استفاده در رادارهای mimo مناسب نیستند و در اغلب موارد روش هایی که میانگین تخمین های محاسبه شده برای توان نویز در گیرنده های مختلف را به عنوان تخمین نهایی توان تداخل به کار می گیرند، عملکرد بهتری در رادارهای mimo دارند. به علاوه در این پایان نامه نشان داده شده است که آشکارسازهایی که از تعمیم پردازشگرهای مبتنی بر آمارگان مرتب شده حاصل شده اند، در حضور اهداف تداخلی عملکرد پایدارتری نسبت به سایر آشکارسازها دارند.