۵۰
۱۵۲۵
۲۱۰۰۰
۸۰۰۰۰۰۰
۳- ۵- آشکارساز GLR[66]
آشکارسازی هدف در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T از جمله مباحثی است که چندان مورد بحث و توجه قرار نگرفته است [۹-۴۱-۴۷]. در پردازشگر رادارهای پسیو بعد از حذف سیگنال تداخل شامل سیگنال چندمسیرگی و سیگنال مسیر مستقیم و کلاتر، معمولاً از روشهای آشکارسازی متفاوت جهت کشف اهداف استفاده می شود[۴۸]. جهت آشکارسازی مناسب هدف ابتدا باید سیگنالهای تداخل شامل سیگنال مسیر مستقیم و کلاتر توسط یکی از روشهای وفقی حدف شوند و سپس توسط یکی از روشهای آشکارسازی به کشف هدف پرداخت. برای مثال یکی از روشهای متداول آشکارسازی روش CA[67] است که بر اساس خروجی تابع ابهام عمل می کند [۴۹]. در سیگنالینگ DVB-T به علت وجود پیکهای ناخواسته و قابل توجه در تابع ابهام استفاده از این روش آشکارسازی مناسب به نظر نمیرسد. در فصل بعد با بهره گرفتن از نتایج شبیهسازیهای انجام شده این سیگنالینگ و رسم تابع ابهام آن نشان خواهیم داد که حتی پس از تضعیف و حذف پیکهای ناخواسته و مزاحم نیز باز هم تابع ابهام شرایط مطلوب و مناسبی جهت آشکارسازی هدف نخواهد داشت و استفاده از آشکارسازهای مبنی بر خروجی تابع ابهام چندان مناسب بهنظر نمیرسد. به همین دلیل در این پایان نامه به سراغ نوع دیگری از آشکارساز میرویم. آشکارساز مورد استفاده در این پایان نامه، فرم ساده شدهای از آشکارساز ارائه شده در مرجع [۵۰] میباشد. این آشکارساز عملکردی با نرخ هشدار کاذب داشته و از جهت آشکارسازی هدف در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T رفتار مناسبی دارد. در آشکارساز کلی تابع تست بصورت زیر تعریف می شود:
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
در رابطه فوق U بیانگر ماتریس مربوط به سیگنالهای تداخلی شامل کلاتر و اهداف تداخلی است و π┴ ماتریس تصویری متعامد نامیده می شود که تصویر یک بردار را در زیرفضای عمود بر زیر فضای سیگنال تداخل نتیجه میدهد و از رابطه بدست می آید. در این حالت در حضور کلاتر و اهداف تداخلی به کشف اهداف پرداخته می شود. در سیگنالینگ DVB-T به علت فرکانس نمونهبرداری بالا و زیاد بودن طول بردارهای مورد استفاده پیادهسازی آشکارساز کلی میسر نیست. در این پایان نامه حذف کلاتر با بهره گرفتن از الگوریتمهای وفقی انجام میپذیرد و به علت رزولوشن در برد بالای این سیگنالینگ که در حدود ۲۰ متر است میتوان از اثر هدفی بر روی هدف دیگر صرفنظر کرد و در نتیجه میتوان از فرم ساده شده آشکارساز که در ادامه معرفی خواهیم کرد استفاده کرد.
در این پایان نامه پس از اعمال روشهای وفقی جهت حذف تداخل و تمیز کردن سیگنال مشاهدات از مولفههای کلاتری به سیگنال میرسیم. حال جهت آشکارسازی هدف در هر مختصات تأخیر و داپلر (Nd، wd) از فرم ساده شدهای از آشکارساز GLR ارائه شده در مرجع [۵۰] که خاصیت CFAR[68] دارد، استفاده مینماییم. تابع تست این آشکارساز به صورت زیر میباشد [۵۰]:
که بردار بردار مشاهدات تمیز شده بعد از اعمال فیلتر وفقی میباشد و بردار با بهره گرفتن از سیگنال گیرنده مرجع یعنی به صورت زیر ساخته می شود:
نکته قابل توجه آن است که در بحث آشکارسازی با توجه به این که میدانیم اهداف فرکانس داپلری بسیار بیشتر نسبت به مولفههای کلاتری دارند پس از استفاده از روشهای مناسب حذف تداخل، آشکارسازی هدف با کمک این آشکارساز به خوبی انجام خواهد گرفت. منظور از روشهای مناسب حذف تداخل روشهایی است که بیشترین میزان تضعیف را در حالت کلاتر با مولفه داپلری صفر دارا باشد و در فرکانس داپلر غیر صفر تضعیف به مراتب کمتری داشتهباشد. در این صورت در اثر تضعیف سیگنالهای تداخل و کلاتر تضعیف موثری بر اهداف اعمال نخواهد شد.
۴- نتایج شبیهسازی در بررسی عملکرد فیلترهای وفقی در حذف تداخل و آشکارسازی هدف در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T
۴-۱- مقدمه
در این فصل نتایج شبیهسازیهای انجام شده جهت حذف تداخل، بررسی تابع ابهام سیگنالینگ DVB-T و آشکارسازی هدف در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T ارائه خواهد شد.
در شبیهسازیهای انجام شده در این پایان نامه ابتدا سیگنالهایی به طول ۲۰ و ۶۰ میلیثانیه بر اساس استاندارد DVB-T مطابق جزییات مرجع [۱۹] تولید شده است. سیگنال تولیدی در مود k2 با پهنای باند ۸ مگاهرتز و دارای باند محافظ میباشد و مدولاسیون اعمالی بر روی داده ها از نوع ۶۴QAM است. سپس با بهره گرفتن از سیگنال اولیه تولیدی و با توجه به این که سیگنال کانال مرجع شامل سیگنال مسیر مستقیم و نویز بوده و سیگنال کانال مراقبت شامل سیگنال مسیر مستقیم، سیگنالهای چندمسیرگی و کلاترها و سیگنال هدف به علاوه نویز میباشد، سیگنال کانال مرجع و مراقبت مطابق روابط زیر ساخته شده اند [۵۱].
در روابط فوق سیگنال X[n] بیانگر سیگنال اولیه تولیدی بنا بر استاندارد DVB-T میباشد. پارامترهای و به ترتیب نشاندهنده دامنه سیگنال مسیر مستقیم در کانال مرجع و کانال مراقبت میباشد. و به ترتیب بیانگر دامنه و میزان تاخیر کلاترها و و دامنه و تاخیر هدف میباشد. و نیز که بیانگر نویز کانال مرجع و مراقبت میباشند مستقل از هم تعریف شده اند. در شبیهسازیهای انجام شده توان سیگنال به توان نویز در کانال مرجع برابر با dB60 در نظر گرفته شده است. در کانال مراقبت نسبت توان سیگنال مسیر مستقیم به توان نویز برابر dB50 و مولفههای کلاتری با SNR[69]هایی در محدوده dB10 تا dB40 با داپلرهای نزدیک به صفر در نظر گرفته شده اند. برای محاسبه میزان تضعیف کلاتر[۷۰] از رابطه زیر استفاده شده است:
در رابطه مذکور Pin بیانگر توان سیگنال کانال مراقبت با حضور چندین مولفه کلاتری و Pout بیانگر توان سیگنال تمیز شده پس از اعمال فیلتر وفقی میباشد. میدانیم که در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T منظور از سیگنال تمیز شده در اصل همان سیگنال خطا بر اساس مفاهیم فیلترهای وفقی میباشد. در شبیهسازیهای انجام شده ابتدا پارامتر مناسب فیلترهای وفقی LMS، NLMS، VSLMS، VSNLMS، RLS و FT-RLS جهت تضعیف مناسب تداخل تنظیم شده و سپس با به کارگیری پارامترهای مناسب در هر روش به حذف تداخل پرداخته می شود و عملکرد فیلترهای وفقی مذکور مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتهاست. در نهایت به بررسی تابع ابهام سیگنالینگ پرداخته شده و چگونگی کشف هدف مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
۴-۲- تنظیم مناسب پارامترهای فیلترهای وفقی
در این پایان نامه، در شبیهسازیهای انجام شده ابتدا پارامترهای فیلترهای وفقی مذکور در فصل سوم تنظیم شده و پارامترهای مناسب اتخاذ شده است، سپس بر اساس پارامتر مناسب انتخاب شده عملکرد روشهای مختلف در حذف تداخل و کشف هدف مورد بررسی قرار گرفته است. در این بخش نحوه انتخاب پارامتر مناسب و پارامترهای مناسب اتخاذ شده برای هر روش معرفی خواهد شد.
برای انتخاب پارامتر مناسب در هر روش میزان تضعیف کلاتر بر اساس محدوده مناسبی از پارامترها بررسی و استخراج شده است. از آنجا که کلاترها دارای مولفههای داپلری صفر یا نزدیک به صفر هستند و اهداف مورد نظر برای آشکارسازی دارای مولفههای داپلری نسبتاً بزرگی هستند، مقدار مناسب پارامتر در هر روش مقداری خواهد بود که بیشترین میزان تضعیف را در حالت کلاتر با مولفه داپلری صفر دارا باشد و در فرکانس داپلر غیر صفر تضعیف به مراتب کمتری داشته باشد. در این صورت در اثر تضعیف سیگنالهای تداخل و کلاتر، تضعیف موثری بر اهداف اعمال نخواهد شد و آشکارسازی هدف بهتر صورت خواهد گرفت. در ادامه در جدولهای شماره ۴-۱ الی ۴-۶ میزان تضعیف کلاتر در روشهای وفقی حذف تداخل بر اساس تغییر پارامترهای هر روش در حالت غیر داپلری کلاتر و در حالتی که کلاتر دارای مولفه فرکانسی با داپلر ۵/۰ و ۱۰ هرتز میباشد، محاسبه شده است. مقدار مناسب پارامتر در هر روش مقداری خواهد بود که در حالت غیر داپلری کلاتر تضعیف تداخلی به مراتب بیشتر از حالت داپلری کلاتر داشته باشد.
۴-۲-۱- تنظیم مناسب پارامترهای فیلترهای وفقی خانواده LMS
همان طور که در فصل سوم به تفصیل بیان شد در الگوریتم LMS، μ پارامتر موثر در سرعت همگرایی و نحوه عملکرد الگوریتم میباشد در نتیجه برای آن که فیلتر وفقی مبتنی بر الگوریتم LMS عملکرد مناسبی در حذف تداخل و آشکارسازی هدف داشته باشد باید پارامتر μ به خوبی تنظیم و انتخاب شود. جدول ۴-۱ میزان تضعیف کلاتر در الگوریتم LMS بر اساس تغییر پارامتر μ در محدوه مجاز و مناسب در حالت داپلری و غیر داپلری کلاتر را نشان میدهد. محدوه مجاز μ محدودهای است که مطابق شرایط مذکور در فصل ۳، پارامتر μ در شرط همگرایی الگوریتم LMS صدق کند و منظور از محدوده مناسب پارامتر μ نیز محدودهای است که تضعیف کلاتر به بیش از dB30 رسیده باشد. همان طور که از جدول مشخص است مقدار مناسب پارامتر μ در الگوریتم LMS برابر با ۹-۱۰×۲/۱ خواهد بود. زیرا با انتخاب این مقدار برای پارامتر μ به بیشترین مقدار تضغیف تداخل در حالت غیر داپلری کلاتر رسیده و میزان نزول تضعیف تداخل با افزایش فرکانس داپلر کلاتر از بقیه مقادیر انتخابی بیشتر است.
جدول شماره ۴-۱: میزان تضعیف کلاتر بر حسب پارامتر μ در الگوریتم LMS
پارامتر μ
CA(dB) در فرکانس داپلر صفر
CA(dB) در فرکانس داپلر ۵/۰ هرتز
CA(dB) در فرکانس داپلر ۱۰ هرتز
۱۰-۱۰×۱۶/۱
۵/۳۱
۵/۳۱
۳۱
۱۰-۱۰×۱/۲
۵/۳۳
۵/۳۳
۳۳