SAFIRE радар - SAFIRE radar

В Спектрально маневренный, с увеличением частоты, реконфигурируемый (SAFIRE) радар смонтированный на транспортном средстве, ориентированный на будущее георадар (FLGPR) система, предназначенная для обнаружения скрытых или скрытых взрывоопасных предметов.[1][2] Он был разработан Исследовательская лаборатория армии США (ARL) в 2016 году в рамках долгого поколения сверхширокополосный (UWB) и радар с синтезированной апертурой (SAR) системы, созданные для борьбы с захоронением наземные мины и СВУ. Прошлые итерации включают railSAR, то бумSAR, а SIRE радар.[3][4]

Разработка

Радар SAFIRE изначально задумывался как ответ на увеличивающуюся загруженность радиочастотный (RF) спектр из-за недавнего роста беспроводная технология. В рамках усилий по улучшению существующей радарной системы SIRE Исследовательская лаборатория армии США разработала радар SAFIRE как СШП-радар, который может соответствовать или превосходить характеристики радара SIRE при работе в перегруженных радиочастотных средах. Вместо импульсной СШП он был оснащен ступенчатой ​​частотной схемой, чтобы сохранить спектральную гибкость при минимальных требованиях к дискретизации АЦП. Радар SAFIRE также был разработан с учетом возможности настройки его конфигурации в качестве экспериментального радара.[2]

Радар SAFIRE отличается от предыдущих систем SAR СШП, разработанных ARL, например, бумSAR и SIRE радар в том, что он использует систему ступенчатой ​​частоты, а не систему коротких импульсов. Одной из основных проблем, вызванных природой РЛС SIRE как импульсной СШП-системы, была его высокая чувствительность к внутриполосным помехам. радиочастотные помехи (RFI).[2] Напротив, радары со ступенчатым изменением частоты могут вырезать определенные частоты в своей рабочей полосе, что снижает помехи от близлежащих радарных систем. Кроме того, полосы частот, в которых присутствуют RFI, могут быть легко удалены с помощью спектральные методы зондирования.[5] Кроме того, в то время как импульсные СШП-радары, такие как радар SIRE, должны избегать передачи сигналов в определенных зарезервированных полосах частот, радары со ступенчатой ​​частотой обладают гибкостью для передачи сигналов, соответствующих любой спектральной форме, при условии, что обратные сигналы обрабатываются для минимизации шума.[6] Полученные радиолокационные изображения этого подхода могут включать полосы частот в рабочей полосе частот без каких-либо данных, как следствие.[7]

Благодаря этим конфигурациям радар SAFIRE способен выполнять сверхширокополосные операции с сопоставимым разрешением по дальности и способностями проникновения, избегая при этом спектральных областей, перегруженных высоким содержанием радиочастот.[5] После завершения разработки радар SAFIRE позже был подвергнут серии полевых испытаний на засушливом армейском полигоне в 2016 и 2017 годах, где ему было поручено обнаружить несколько противотанковые мины спрятаны по всему участку и закопаны на разной глубине.[3][6] Согласно результатам этих экспериментов, радар SAFIRE показал способность обнаруживать и отображать наземные мины с боковым направлением, которые были закопаны на глубине 8 дюймов в почву.[1]

Характеристики

Радар SAFIRE работает на пропускная способность в диапазоне от 300 МГц до 2 ГГц с минимальным шагом частоты 1 МГц.[2] Однако размер шага частоты может быть установлен пользователем и обычно регулируется скоростью транспортного средства, на котором установлена ​​система.[3] В то время как увеличение полосы пропускания может улучшить разрешение и отношение сигнал / помехи, разрешение радара SAFIRE было специально выбрано таким образом, чтобы оно было сопоставимо с размерами типичного противопехотная мина. В радиолокационной системе используется супергетеродинный архитектура, чтобы держать RFI дальше отделены от принятого сигнала в пределах рабочего диапазона радара. Он также был разработан, чтобы иметь настраиваемое управление синхронизацией, где пользователь может выбирать время включения / выключения передачи и приема с разрешением 8,33 наносекунды.[7]

Антенны

Приемные антенны SAFIRE скомпонованы в единую линейную решетку, состоящую из 16 произведенных ARL Антенны Vivalvi Notch. Две большие четырехгребневые рупорные передающие антенны ETS-Lindgen расположены над антенной решеткой и отделены от приемных антенн пенопластом, поглощающим радары.[1][7] Радиолокационная система может быть сконфигурирована для ориентации вперед или сбоку, но для этого требуется, чтобы выемочные антенны Vivalvi физически вращались. Рупорные антенны ETS-Lindgen, напротив, могут переключаться между вертикальными и горизонтальными положениями электронным способом. поляризации.[3] Благодаря такой конфигурации система SAFIRE может собирать полностью поляриметрические данные.[6]

Передатчик

Передатчик состоит из двух ступеней смешивания, обеспечивающих рабочая частота путем смешивания трех сгенерированных сигналов. После фильтрации рабочая частота проходит через переключатель Tx-Enable, а затем переключатель Tx-LR, оба из которых состоят из коммерческая готовая продукция составные части. Переключатель Tx-Enable отвечает за управление шириной импульса и рабочий цикл рабочей частоты, а также может отключить передатчик в режиме только прослушивания. Когда радар SAFIRE не находится в режиме только прослушивания, сигнал отправляется на переключатель Tx-LR, который используется для переключения между левым и правым передатчиками. Третий переключатель, называемый переключателем Tx-Pol, контролирует, какой порт поляризации используется после усиления мощности, выполняемого производимым ARL печатная плата (PCB), который включен в AD9249 интегральные схемы.[1]

Приемник

Приемник отслеживает текущую рабочую частоту на первом этапе микширования с помощью ступенчатого гетеродин (LO), который поддерживается с постоянным смещением к ступенчатой ​​рабочей частоте. Эта первая ступень микширования служит для сжатия рабочей полосы 1700 МГц в узкополосную ПЧ, которая затем усиливается и фильтруется. После усиления сигналы разделяются на четыре направления и подключаются к модулю Rx, который состоит из трех печатных плат и четырех каналов приемника.[1]

Камеры

Радар SAFIRE также имеет два электрооптический (ЭО) Камеры Point Grey Flea 2G HD и две длинноволновый инфракрасный (LWIR) Камеры Xenics Gobi 640. Камеры EO имеют разрешение 2448x2048 и 7,5 кадров в секунду, а камеры LWIR работают от 8 до 14 микрометров с чувствительностью 55 мК.[1] Данные, полученные с этих четырех камер, могут быть наложены на собранные данные радара для получения стереоскопического изображения. дополненная реальность дисплей для пользователя, который позволяет им просматривать все данные датчиков одновременно.[1][6] Кроме того, эти данные позволяют системе SAFIRE генерировать метрическую реконструкцию сцены с информацией о пространственной протяженности и близости присутствующих объектов.[6] Планировалось также объединить данные с камер EO и LWIR для создания трехмерных метрических сканирований окружающей среды с данными о глубине, цвете, тепловизионном и радиолокационном освещении, чтобы улучшить впечатления пользователя от просмотра.[1]

Датчики положения и движения

Приемник GPS и инерциальный измерительный блок (IMU) оба включены в радар SAFIRE, чтобы собирать и определять положение и движения платформы, когда она движется поверх назначенного транспортного средства. Эта информация позволяет системе создавать изображения РСА с помощью радаров. обратная проекция техника визуализации.[3][5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час Фелан, Брайан; Ранни, Кеннет; Ресслер, Марк; Кларк, Джон; Шербонди, Келли; Кироз, Гетачью; Харрисон, Артур; Галанос, Даниэль; Сапонаро, Филипп; Трайбл, Уэйн; Нараянан, Рам (11 мая 2017 г.). «Модернизация системы и оценка характеристик спектрально гибкой, реконфигурируемой с приращением частоты радиолокационной системы (SAFIRE)». Технология радарных датчиков XXI. 10188: 1018812. Дои:10.1117/12.2266217.
  2. ^ а б c d Фелан, Брайан; Ранни, Кеннет; Галлахер, Кайл; Кларк, Джон; Шербонди, Келли; Нараянан, Рам (23 мая 2017 г.). «Разработка сверхширокополосного радара со ступенчатой ​​частотой для визуализации скрытых целей». Журнал датчиков IEEE. 17 (14): 4435–4446. Дои:10.1109 / JSEN.2017.2707340. ISSN  1558-1748.
  3. ^ а б c d е Ранни, Кеннет; Фелан, Брайан; Шербонди, Келли; Гетачью, Кироза; Смит, Грегори; Кларк, Джон; Харрисон, Артур; Ресслер, Марк; Нгуен, Лам; Нараян, Рам (1 мая 2017 г.). «Первичная обработка и анализ данных прямого и бокового обзора от радара Spectrally Agile Frequency-Incrementing Reconfigurable (SAFIRE)». Технология радарных датчиков XXI. 10188: 101881J. Дои:10.1117/12.2266270.
  4. ^ Догару, Траян (март 2019). "Исследование изображений для малых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), устанавливаемых на наземный радар: Часть I - Методология и аналитическая формулировка" (PDF). CCDC Армейская исследовательская лаборатория.
  5. ^ а б c «Итоговый отчет: Центр передовых алгоритмов» (PDF). Центр оборонной технической информации. 19 апреля 2018 г.. Получено 4 ноября, 2019.
  6. ^ а б c d е Нгуен, Лам (4 мая 2018 г.). «Методика обработки сигналов для спектрально перегруженных радиочастотных и ограниченных сред с использованием сверхширокополосного радара со ступенчатым изменением частоты исследовательской лаборатории армии США». Технология радарных датчиков XXII. 10633: 13. Дои:10.1117/12.2305432. ISBN  9781510617773 - через электронную библиотеку SPIE.
  7. ^ а б c Фелан, Брайан (6 июня 2016 г.). "Теория, разработка, анализ и реализация спектрально-гибкой реконфигурируемой системы с увеличением частоты (SAFIRE) - перспективные [sic] Наземный радар ". Электронные тезисы и диссертации Пенсильванского университета для аспирантов. Получено 4 ноября, 2019.