CLUTTER MODELING AND MOVING TARGET DETECTION WITH PASSIVE BISTATIC RADAR FOR MILITARY USE

Abstract

ÖZET

Monostatik eşdeğerlerine kıyasla pasif bistatik radarlar iki özelliği ile ön plana çıkmaktadırlar. Bunlardan ilki alıcı ve verici devrelerinin farklı konumlarda olmasıdır. Bu geometrik farklılık pasif radarlara gizli hedeflere karşı etkinlik ve gizlilik gibi birtakım avantajlar sağlamaktadır. Ön plana çıkan diğer özelliği ise aktif radarların aksine kendilerine ait vericilerinin bulunmamasıdır. Hali hazırda yayın yapan ve fırsat aydınlatıcısı olarak adlandırılan vericileri kullanırlar. Bu şekilde bir verici kullanmaları sebebiyle fark edilmeden operasyonlarını yürütme işlevine sahiptirler. Pasif bistatik radarlar bu avantajlarının sonucu olarak askeri ve sivil alanlarda popülerlik kazanmıştır.

Pasif radarların kendilerine ait alıcılarının olmaması bazı dezavantajları da beraberinde getirmektedir. İletilen sinyalin radar tarafından kontrol edilememesi sinyal işleme açısından pasif bistatik radar konseptini kompleks bir hale getirmektedir. Çevresel faktörlerin oluşturduğu ve sinyalin hedef dışındaki cisimlerden yansımasından kaynaklanan kargaşa sinyali de karmaşıklığı artıran en önemli etmenlerdendir. Dolayısıyla hedef tespitinde problem oluşturmaktadır.

Pasif radarlarda iletilen sinyalin kontrol edilmemesinden dolayı darbe sıkıştırma aşamasında geleneksel filtre kullanımına uygun değildir. Geleneksel filtreler zamanla değişen yapıda sinyaller üretmekte olup pasif radar amaçlarına hizmet etmemektedir. Bu nedenle uyumlu veya karşıt filtre gibi zamanla değişmeyen yapıda filtreler kullanılmalıdır. İlk olarak sinyal içerisinde istenmeyen kargaşayı bastırmak ve hedef tespitinin yapılmasını sağlamak için darbe skıştırma aşamasında uyumlu filtre kullanıldı. İkinci olarak huzme şekillendirme yöntemi kullanılarak sinyalin amaçlara uygun şekilde kullanılabilmesi sağlandı. Farklı kargaşa-gürültü oranlarının ve hüzme şekillendirme aşamasında anten sayısının geliştirme faktörüne olan etkileri incelendi. Doppler frekansının 0 Hz olduğu yani tespit edilen nesnenin hareketsiz davranışı sebebiyle kargaşa sinyali oluşturduğu kısımlarda kargaşa bastırıldı. Doppler frekansı ekseninde hareketli hedeflerin geliştirme faktörü üzerinden tespit edilebilir oldukları gösterildi.

ABSTRACT

Compared to their monostatic equivalents, passive bistatic radars stand out with two features. The first of these is that the receiver and transmitter circuits are in different positions. This geometric difference provides passive radars with some advantages such as efficiency and stealth against hidden targets. Another prominent feature is that unlike active radars, they do not have their own transmitters. The system uses transmitters that are already broadcasting, called illuminator of opportunity. Because it uses a transmitter in this way, they have the function of conducting their operations undetected. Passive bistatic radars have gained popularity in military and civilian areas as a result of these advantages.

Passive radars do not have their own receivers, which also brings some disadvantages. The fact that the transmitted signal cannot be controlled by the radar complicates the passive bistatic radar concept in terms of signal processing. The clutter signal created by environmental factors and caused by the reflection of the signal from objects other than the target is also one of the most important factors that increase the complexity. Therefore, it causes a problem in target detection.

Since the transmitted signal is not controlled in passive radars, it is not suitable for the use of conventional filters in the pulse compression stage. Conventional filters generate time-varying signals and do not serve passive radar purposes. For this reason, filters that do not change over time, such as match or reciprocal filters, should be used. First, a matched filter was used in the pulse compression stage to suppress unwanted clutter in the signal and to ensure target detection. Secondly, by using the beamforming method, it was ensured that the signal could be used in accordance with the purposes. The effects of different Clutter-to-Noise Ratios (CNR) and the number of antennas in the beamforming phase on the improvement factor were investigated. The clutter was suppressed in the parts where the Doppler frequency was 0 Hz, that is, the clutter signal was generated due to the motionless behavior of the detected object. It has been shown that moving targets on the Doppler frequency axis can be detected through the improvement factor.