Skip to main content
SUPERVISOR
Forooghosadat Tabataba,Seyed Mahmoud Modarres-Hashemi
فروغ السادات طباطباء (استاد مشاور) سیدمحمود مدرس هاشمی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sara Changizi
سارا چنگیزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Localization of Targets in MIMO Radar Based on Spatial Block Compressive Sensing
MIMO radar is an important category of radars that in recent years have attracted the attention of researchers. Unlike a standard phased-array radar, which transmits the scaled versions of a single waveform, a MIMO radar system can transmit via its antennas multiple probing signals that may be arbitrarily chosen. This waveform diversity causes superior capabilities compared with a standard phased array radar. Due to the presence of multiple receivers in these radar systems, a significant cost reduction will be achieved by reducing the sampling rate at the receivers. Compressive sensing method reduces the sampling rate without loss of essential signal information. This method has been employed in many signal processing applications, including processing of radar signals. Using this method, we can reduce the complexity of receivers and MIMO radar power and as a resultwe will reduce the cost substantially. It is worth noting that a condition of using this method is that the signal is sparse at their base. The previous works on compressive sensing MIMO radar, have been with the aim of the sampling rate reduction in time domain. A lot of works have been done assuming a uniform distance between arrays. Arrays with uniform spacing actually use the Nyquist rate sampling in space domain. The disadvantage of this setup is that the product of the number of transmitters and receivers should be set to have a linear relationship with the array apertureHowever, the spatial compressive sensing can also be used. In array signal processing, the resolution of angle of arrival increases, with increasing array aperture. Increasing the array aperture without increasing the number of receivers and transmitters will causea measurement error. In this thesis, we have proposed a new method which uses the sparseness of the signal and suggests a structure of random array with less elements covering a large aperture. For the first time the block coherence of the sensing matrix in spatial domain is usedas an criterion and it is proven that in spatial domain block coherence has a little value, and its relation with coherence is found. The received signal is modeled as a block sparse signal and then we use the upper bands of coherence and block coherence to find a lower band on the number of antennas required in MIMO radar. Finally, we found that by using the block compressive sensing algorithm instead of compressive sensing algorithm, less number of transceiversare required. Keywords: Spatial block compressive sensing, MIMO radar, block coherence
رادارهایMIMO دسته نوینی از رادارها هستند که در چند سال اخیر توجه محققان را به خود جلب نموده اند. رادارMIMO متشکل از چند فرستنده و چند گیرندهاست که شکل موج های مختلف را به سمت هدف ارسال نمودهوتواناییپردازشسیگنال هایدریافت شدهرا بهصورتهم زماندریکواحدپردازشمرکزی دارد. تنوع شکل موج، قابلیترادارMIMO را در مقایسه با رادار معمولی چند برابر می کند. از جمله بهبود قابل توجه در تشخیص پارامترهای هدف، استفاده مستقیم از روش های وفقی برای آشکارسازی و تخمین پارامترهای هدف (که منجر به تفکیک پذیری بالا و غلبه بر جمر و تداخل می شود) و قابلیت انعطاف پذیری در طراحی الگوی پرتو ارسالی از مزایای مهم این رادارها بوده و هم چنین از انعطاف بیشتری برای تشکیل پرتو و امکان کاهش اثر کلاتر برخوردارند. چینش آنتن ها بصورت MIMO و استفاده از شکل موج های مستقل ، تعداد آنتن ها را که مشابه رادارهای آرایه فازی عمل می کنند، بصورت مجازی افزایش می دهد. با توجه به وجود چند گیرنده دراین سیستم های راداری و حجم اطلاعات بالا در صورتی که بتوان نرخ نمونه برداری را در اینرادارها کاهش داده و در نتیجه استفاده از مبدل های آنالوگ به دیجیتال با نرخ بالا را کنار گذاشت، به کاهش قابل توجهی در هزینه دست خواهیم یافت. حسگری فشردهروشی برای کاهش نرخ نمونه برداری بدون از دست دادن اطلاعات اساسی سیگنال است. این روش در پردازش سیگنال و از جمله پردازش سیگنال های راداری کاربردهای زیادی پیدا کرده است، بگونه ای که با بهره گیری از آن می توان از پیچیدگی گیرنده ها کاست و توان مصرفی در گیرنده رادارMIMOو در نتیجه هزینه را تا حد زیادی کاهش داد. این نکته قابل ذکر است که شرط استفاده از این روش ها این است که سیگنال مورد نظر در پایه خود تنک باشد. کارهای پیشین که در رادارهای MIMO مبتنی بر روش حسگری فشرده انجام شده است، با هدف کاهش نرخ نمونه برداری در حوزه زمان بوده است. در بسیاری از کارهای صورت گرفته فاصله بین آرایه ها یکنواخت در نظر گرفته شده است. آرایه هایی با فاصله یکنواخت در واقع عمل نمونه برداری فضایی را در نرخ نایکوئیست انجام می دهند. نقطه ضعف این مجموعه این است که حاصل ضرب تعداد فرستنده وگیرنده باید یک رابطه خطی با دهانه آرایه داشته باشد. بر خلاف این گونه آرایه ها، می توان از حسگری فشرده فضایی نیز بهره جست. حسگری فشرده فضایی مبحثی جدید در حسگری فشرده می باشد که مبتنی بر تصادفی بودن مکان آنتن های آرایه است که برای یک دهانه ثابت، تعداد المان های کمتری نسبت به آرایه هایی با فاصله یکنواخت نیاز دارد. در پردازش سیگنال های آرایه ای ، تفکیک پذیری زاویه ورود با افزایش دهانه ی آرایهافزایش می یابد. افزایش دهانه بدون افزایش تعداد گیرنده ها و فرستنده ها موجب ابهام خواهد شد، یعنی اندازه گیری ها را با خطا همراه می سازد.در این پایان نامهبه بررسی روش جدیدی می پردازیم که در آن با استفاده از تنکی بلوکی،ساختار یک آرایه تصادفی با تعداد المان های بسیار کمتر که دهانه بزرگی را پوشش می دهد، پیشنهاد شده است.برای اولین بار معیار همدوسی بلوکی را در ماتریس حسگری درحوزه فضا بکار گرفته، ثابت می کنیم که در این حوزه معیار همدوسی بلوکی مقدار کوچکی داشته و رابطه آن را با همدوسی نیز بدست می آوریم. همچنین با مدلسازی سیگنال دریافتی بصورت بلوکی و سپس با استفاده از باند بالای دو معیار همدوسی و همدوسی بلوکی، باند پایینی برای تعداد آنتن های مورد نیاز را در رادار MIMO بدست آوردیم. در انتها به این نتیجه رسیدیم که استفاده از حسگری فشرده بلوکی نسبت به حسگری فشرده غیر بلوکی به تعداد آنتن های ارسال و دریافتکمتری نیاز دارد. کلماتکلیدی : 1- رادار MIMO2- حسگری فشرده فضایی3-همدوسی بلوکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی