Radar SIRE
Synchroniczny radar rekonstrukcji impulsów (SIRE) to system radarowy z wieloma wejściami i wieloma wyjściami (MIMO) przeznaczony do wykrywania min przeciwpiechotnych i improwizowanych urządzeń wybuchowych (IED) . Składa się z niskoczęstotliwościowego, impulsowego ultraszerokopasmowego (UWB) radar, który wykorzystuje 16 odbiorników z 2 nadajnikami na końcach szerokiego na 2 metry układu odbiorczego, który wysyła naprzemienne, ortogonalne fale do ziemi i sygnały zwrotne odbite od celów na danym obszarze. System radarowy SIRE jest montowany na dachu pojazdu i odbiera sygnały tworzące obrazy, które odkrywają do 33 metrów w kierunku, w którym skierowane są nadajniki. Jest w stanie zbierać i przetwarzać dane jako część niedrogiego i lekkiego pakietu dzięki wolnym (40 MHz), ale niedrogim przetwornikom analogowo-cyfrowym (A/D) , które próbkują szerokie pasmo sygnałów radarowych. Wykorzystuje GPS i rozszerzoną rzeczywistość (AR) technologia w połączeniu z kamerą do tworzenia strumienia wideo na żywo z bardziej kompleksowym wizualnym wyświetlaniem celów.
Radar SIRE jest częścią długiej generacji systemów UWB i radarów z syntetyczną aperturą (SAR), opracowanych przez US Army Research Laboratory (ARL) na początku lat 90. Wcześniejsze systemy obejmują railSAR i boomSAR , a także nowszy system radarowy SAFIRE (Spectrally Agile Frequency-Incrementing Reconfigurable) . Radar SIRE został ostatecznie przeniesiony do Centrum Badań, Rozwoju i Inżynierii Komunikacji Elektronicznej (CERDEC) w Forcie Belvoir w Wirginii. Tam został przeprojektowany jako system radarowy ALARIC, który został zmodyfikowany tak, aby miał jeden nadajnik mniej i działał w zakresie szerokości pasma od 100 MHz do 1,5 GHz.
Operacja
Radar SIRE działa przede wszystkim jako metoda oceny otaczającego środowiska i określania, czy pokonywana ścieżka jest bezpieczna dla nawigacji kołowej. Ogólnie rzecz biorąc, systemy radarowe mają przewagę nad czujnikami optycznymi lub laserowymi, ponieważ nie przeszkadza im obecność mgły lub pyłu blokującego ich pole widzenia. Jednak większość systemów radarowych wykorzystuje promieniowanie mikrofalowe o wysokiej częstotliwości, które ma trudności z penetracją trawy i innych roślin. W przeciwieństwie do tego radar SIRE może penetrować liście, różne media, a nawet ziemię w celu wykrycia ukrytych lub zakopanych IED dzięki wykorzystaniu promieniowania mikrofalowego o niskiej częstotliwości.
Cykl akwizycji danych dla radaru SIRE składa się z następujących kroków:
- Komputer centralny wysyła polecenia do płytki rozrządu i sterowania w obwodzie SIRE, aby emitować impulsy radarowe z lewego nadajnika.
- Układ odbiorników odbiera powracające sygnały radarowe, które są następnie przetwarzane na postać cyfrową przez moduł akwizycji z programowalnym układem bramek (FPGA) i wysyłane do komputera centralnego wraz z informacjami znacznika czasu z odbiornika GPS.
- Dane są integrowane, skalowane i konwertowane do domeny częstotliwości przed wysłaniem do graficznego interfejsu użytkownika w celu wyświetlenia.
- Cykl akwizycji danych powtarza się z prawym nadajnikiem.
Nadajnik
Nadajniki stosowane w radarze SIRE to poprzeczne rogi elektromagnetyczne (TEM), które generują krótkie impulsy radarowe o długości 1 nanosekundy o częstotliwości powtarzania impulsów (PRF) 1 MHz i paśmie częstotliwości od 300 do 2500 MHz. Szczytowa moc wyjściowa nadajnika wynosi 6 watów, podczas gdy średnia moc wynosi 5 watów, aby zmniejszyć potencjał zakłóceń. Rogi TEM mogą wytrzymać impedancję charakterystyczną 200 omów i zostały wybrane, ponieważ zapewniają dobrą wierność pulsu i niską moc odbitą. Dwa nadajniki działają naprzemiennie w każdym cyklu procesu akwizycji danych.
Odbiorca
Odbiorniki zastosowane w radarze SIRE to anteny wycinające Vivaldi, które są rozmieszczone w jednolitym układzie liniowym rozciągającym się na całej szerokości pojazdu. Każdy odbiornik jest podłączony do osobnego kanału odbiornika. Metoda obrazowania opiera się na algorytmie wstecznej projekcji, w którym dane ze wszystkich 16 kanałów odbiornika są integrowane w kolejnych zakresach, gdy pojazd porusza się do przodu.
Tłumienie zakłóceń o częstotliwości radiowej
Aby zapobiec zakłóceniom o częstotliwości radiowej (RFI) ze źródeł zewnętrznych, takich jak sygnały radiowe, telewizyjne i komunikacji bezprzewodowej, w paśmie częstotliwości radiowych, radar SIRE stosuje kilka technik tłumienia lub wyodrębniania tych sygnałów z danych radaru UWB. Zamiast konwencjonalnych metod przesiewania, takich jak metoda filtrowania wycinającego, wąskopasmowy i szerokopasmowy radarowy proces przesiewowy RFI SIRE obejmuje uśrednianie powtarzanych pomiarów z tego samego profilu zasięgu.
Tryby
Zamontowany system radarowy SIRE jest dostępny w dwóch trybach, w zależności od jego orientacji na dachu pojazdu. Najczęściej używanym trybem jest tryb jazdy do przodu, w którym radar jest skierowany w stronę przodu pojazdu w kierunku, w którym się porusza. Alternatywą jest tryb boczny, w którym rama anteny obsługująca system radarowy SIRE jest obrócona o 90 stopni, a kierunek radaru jest prostopadły do toru jazdy pojazdu. Tryb widoku z boku jest przeznaczony do badania obszaru za ścianami i mapowania wnętrz zamkniętych budynków.