Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Ofdm ազդանշանների ձևավորումը և մշակումը ռադարային կիրառությունների համար

Մկրտչյան, Գոռ Արսենի (2019) Ofdm ազդանշանների ձևավորումը և մշակումը ռադարային կիրառությունների համար. PhD thesis, ԵՊՀ.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (3799Kb) | Preview

    Abstract

    ժամանակակից ռադարների զարգացումը ուղեկցվեց նրանով, որ բացի ավանդական օգտագործումից' ռազմական և նավիգացիոն խնդիրներից, սկսվեց բուռն զարգանալ նրանց կիրառումը նաև քաղաքացիական ոլորտներում, ինչպիսիք են մեծ քաղաքներում տրանսպորտի և մարդկանց հոսքերի հսկման և կառավարման համակարգերը, ավտոմեքենաների ինքնաղեկավարման սարքերում անվտանգության ապահովման համադիրները, որոնք նոր յուրահատուկ պահանջներ դրեցին կիրառվող ռադարների առջև: Մյուս կողմից, վերջին ժամանակներում մշակված և զարգացած նոր զինատեսակները, որոնք առանձնանում են փոքր ցրման մակերեսով, մեծ արագությամբ և արագացումով, բերեցին նրան, որ խիստ փոխվեցին ժամանակակից ռադարների վրա դրվող պահանջները, որոնք ստեղծվում են նմանատիպ օբյեկները հայտնաբերելու և հետևելու նպատակով: Բացի այդ, խելացի ռադարների և ռադարային ցանցերի զարգացումը նոր պահանջ դրեցին, որ լոկացիոն կայանները օժտված լինեն թիրախների լեկալիզացիոն բնութագրերի մասին ինֆորմացիան միմյանց միջև փոխանակելու հատկությամբ, ինչի շնորհիվ զգալի կմեծացվի ռադարների արագագործությունն ու մեծ մաշտաբի տարածքները զննելու հատկությունը: Զարգացումների այս ընթացքն առաջ է բերել մի շարք խնդիրներ, որոնցից կարևորությամբ կարելի է առանձնացնել երկուսը' ռադարային կիրառման համար նոր ազդանշանների ուսումնասիրումը, ինչպես նաև ռադարային անտենաների ուղղորդվածության դիագրամի նոր եղանակների մշակումն ու կիրառումը: Հեռանկարային ազդանշաններից են օրթոգոնալ հաճախային բաժանմամբ մեդուլացված ազդանշանները (OFDM), որոնք լայնորեն կիրառվում են չորրորդ սերնդի' ինչպես նաև որոշ ձևափոխումներով կիրառվելու են նաև հինգերորդ սերնդի հեռահաղորդակցական համակարգերում: Դրա հետ զուգահեռ, այդ ազդանշանները բացի ինֆորմացիա հաղորդելուց կարող են նաև օգտագործվել ռադարային նպատակներում: Պատկանելով լայնաշերտ ազդանշանների դասին, OFDM ազդանշանները ունեն յուրահատկություններ, որոնք մեծ առավելություններ են տալիս ռադարային կիրառումներում: Հատկապես շեշտադրվում է այն, որ այդ ազդանշանները հնարավորություն են տալիս տարանջատելու ժամանակային և հաճախային պրոցեսները, այսինքն տալիս են մեծ ճկունություն օբյեկտների հեռավորությունների, արագությունների և տարածական դիրքի որոշման մեջ: OFDM տեխնոլոգիան յուրահատուկ է նաև նրանով, որ հնարավորություն է ընձեռում համակցել ինֆորմացիոն և ռադարային ազդանշանները մեկ հոսքի մեջ: Վերջինս մեծ առավելություն է տալիս այդ ազդանշաններին կիրառվելու ավտոմոտիվ ռադարային համակարգերում և առարկա է բազմաթիվ հետազոտությունների: Սակայն, դեռևս գոյություն ունեցող խնդիրները սահմանափակում են OFDM ազդանշանների ռադարային լայն կիրառմանը: Այդ խնդիրներից նշենք' թույլ դիմակայումը Դոպլերյան հաճախականային շեղումների նկատմամբ, մեծածավալ հաշվարկներ պահանջող մշակման եղանակները և վերջապես, մեծ զգայնությունը ոչգծայնությունների նկատմամբ: Այս եղանակների լուծմանն են նվիրված վերջին տարիների բազմաթիվ հետազոտություններ և տվյալ ատենախոսությունը: Развитие современных радарных систем сопровождалось тем фактом, что помимо традиционного использования, в таких сферах как военная и навигационная, они нашли широкое применение также в гражданских целях для контроля автотранспорта, в беспилотных машинах в качестве автомобильного радара и для отслеживания, и описания передвижения людских потоков в городах с высоким уровнем урбанизации. С другой стороны, объекты небольших размеров, в том числе активно развивающиеся беспилотные летающие аппараты, имеющие небольшую площадь рассеяния, высокую скорость и ускорение, привели к кардинальному изменению требований к радарным системам, которые предназначены для отслеживания и захвата этих объектов. Процесс развития вышеупомянутых систем привел к ряду проблем, из которых стоит выделить две, а именно, изучение новых сигналов для применения в радиолокации, а также разработка и применение новых методов для управления лучами ЦАР, в целях пространственного сканирования в радиолокационных системах. Исследование и синтез новых методов разработки OFDM радарных сигналов, требующих значительно меньше вычислительных ресурсов по сравнению с традиционными методами. Исследование воздействия эффекта Доплера на сигналы OFDM и разработка методов, позволяющих компенсировать интерференцию между поднесущимы и расширить диапазон измеряемых скоростей. Создание гибридных алгоритмов, предоставлявших возможность обработки OFDM сигналов и цифрового управления диаграммы направленности ЦАР. Был предложен и создан OFDM радиолокационный сигнал, основанный на опорных сигналах полученных генератором последовательности максимальной длины, заменяя их небольшую часть информационными символами, с помощью которых снижается динамический диапазон мощности сигнала, повышается устойчивость к нелинейностям системы, и появляется возможность для передачи информации. Было установлено, что обработка принятого радарного OFDM сигнала и определение пространственного расположения цели качанием луча диаграммы направленности ЦАР, реализируется на основе одного и того же дискретного преобразования Фурье. Показано, что когерентный прием OFDM радарного сигнала можно осуществить, нормируя все столбцы и строки матрицы принятого OFDM радарного сигнала по первому элементу и суммируя соотвественно полученные столбцы и строки, и применяя дискретное преобразование Фурье. Было предложено и установлено, что толлерантность OFDM сигналов к допплеровским частотным сдвигам повышается благодаря компенсации доплеровского сдвига в принятом сигнале, в результате чего восстонавливается ортогональность сигнала и исчезает интерференция между поднесущими, появляющееся за счет нарушения ортогональности сигнала. В результате увеличивается диапазон измеряемых скоростей. Предложен алгоритм, устанавливающий однозначное соответствие между элементами множества расстояний и множества скоростей, полученные в OFDM радаре раздельно двумя ортогональными одномерными быстрыми дискретными преобразованиями Фурье. С помощью элементами этих множеств создаются модели импульсной характеристики среды и множество этих моделей сравниваются с экспериментально полученной формой импульсной характеристики среды, и наиболее правдоподобное решение определяется с помощью нормой матрицы. The progress of modern radar systems was accompanied by the fact that, in addition to traditional use, such as military and navigation areas, also become widely used in civil purposes to control the vehicles, in unmanned vehicles as an automotive radars in ADAS systems and for tracking and describing people movement in cities with high levels of urbanization. On the other hand, small size targets, including actively developing unmanned aerial vehicles with a small scattering area, high speed and acceleration, led to a dramatic change in the requirements for radar systems that are designed to track and capture these objects. The evolution of the above mentioned systems has led to a number of problems. Among them, it is worth to distinguish two, namely, the investigation of new radar signals, as well as the development and application of new methods for digital beamforming (DBF), for spatial scanning purposes in radar systems. Research and synthesis of OFDM radar signals development methods, requiring significantly less computational resources compared with the traditional approaches. Investigation of the Doppler effect influence on the OFDM signals and design methods to compensate the interference between subcarriers and to enlarge the range of measured velocities. Development of hybrid algorithms that will provide OFDM signals processing and digital beamforming. It was proposed and created an OFDM radar signal based on the reference signals obtained by the generator of maximal length sequences, replacing a small part of them with informational symbols, which reduces the dynamic range of the signal power, increases stability to nonlinearities of the system, and gives ability to transmit information. It was established that the received OFDM radar signal processing and the determination of the spatial location of the target by digital beamforming, realized with the same discrete Fourier transform. It was shown that the OFDM radar signal can be coherently received, normalizing all the columns and rows of the received OFDM radar matrix by the first element and summing up the columns and rows, respectively, and applying discrete Fourier transform. It was proposed and found that the Doppler tolerance of the OFDM signals was increased by compensating the Doppler shift in the received signal. As a result, the orthogonality of the signal was restored and the intercarrier interference was disappeared, that came from the violation of the signal orthogonality. As a result, the range of measuring speeds was increased. It was suggested an algorithm, establishing one-to-one correspondence between the elements of the set of distances and the set of velocities, obtained in the OFDM radar by two separate orthogonal one-dimensional discrete Fourier transforms. With the elements of sets was created models of channel impulse response, and the set of these models was compared with the experimentally obtained form of the channel impulse response and the most plausible solution was determined with the cL, matrix norm.

    Item Type: Thesis (PhD)
    Additional Information: Формирование и обработка OFDM сигналов для применения в радарных системах. Development and processing of OFDM signals for radar applications.
    Uncontrolled Keywords: Мкртчян Г. А., Mkrtchyan G. A.
    Subjects: Physics
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 26 Aug 2019 12:33
    Last Modified: 26 Aug 2019 12:33
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/10632

    Actions (login required)

    View Item