bài báo cáo MTI radar và công nghệ MTI

Đại học giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh
Đại học giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh
Khoa điện- điện tử viễn thông
Khoa điện- điện tử viễn thông
BÀI THUY T TRÌNHẾ
BÀI THUY T TRÌNHẾ
MÔN: VÔ TUY N Đ NH VẾ Ị Ị
Đ TÀI: T NG QUAN MTI RADARỀ Ổ
Danh sách nhóm 13:
Danh sách nhóm 13:
1. Nguyễn Thị Các Linh
2. Thạch Sa Mây
3. Nguyễn Văn May
4. Đỗ Văn Vũ
1. giới thiệu
1. giới thiệu
MTI radar phát hiện mục tiêu các đối tượng di chuyển như
máy bay trong không khí hoặc vận động các tàu nổi trên biển
và từ chối tín hiệu trở lại từ các đối tượng đứng yên như các
tòa nhà, những ngọn đồi và các đảo.
Hình minh họa sự thay đổi giai đoạn của tín hiệu trở về từ một
mục tiêu di động và một giai đoạn liên tục từ một mục tiêu cố
định
2.
2.
Những bước phát triển của
Những bước phát triển của
radar
radar
Trước đây, các hệ thống radar rất đơn giản. Không có
anten riêng biệt cho máy phát và nhận. Chỉ 1 anten duy

nhất được sử dụng để truyền và nhận
-Một thiết bị được gọi là song công sử dụng để tách các máy
phát và thu hệ thống. Trong thời gian nhất định anten duy
nhất được sử dụng để làm việc như một máy phát trong khi
thời gian khác nó được sử dụng với chức năng như một máy
thu
-Các chức năng truyền và nhận được ghép thời gian. Tiếng
vang nhận được giải điều chế, khuếch đại và so sánh với
mức ngưỡng
 Vì vậy, một hệ thống radar đặc biệt để phát hiện mục tiêu
di động được phát triển gọi là MTI (di chuyển mục tiêu Chỉ
định) RADAR. Radar được sử dụng để phát hiện các mục
tiêu di động cũng được gọi là 1 xung Doppler radar. Cả 2 hệ
thống radar sử dụng các khái niệm về Doppler thay đổi tần
số hoặc ảnh hưởng doppler để phát hiện các mục tiêu di động

Thay đổi tần số doppler
Thay đổi tần số doppler
-Dịch chuyển Doppler là một sự thay đổi rõ ràng trong tần
số (hay bước sóng) do chuyển động tương đối của hai đối
tượng
Khi hai đối tượng đang tiếp cận nhau, sự thay đổi Doppler
gây ra một sự rút ngắn bước sóng - hoặc tăng không thường
xuyên. Khi hai đối tượng này được rút xuống với nhau, sự
thay đổi Doppler gây ra sự kéo dài của bước sóng - hoặc
giảm tần số
Trong trường hợp của một radar MTI, khi mục tiêu đang di
chuyển về phía RADAR, tần số của tiếng vọng nhận được từ
mục tiêu tăng trong khi nếu các mục tiêu đang chuyển dần
từ các radar ra xa, tần số của tiếng vọng nhận được từ mục

tiêu giảm. Sự khác biệt trong tần số truyền và tần số nhận
được từ các mục tiêu được gọi là tần số Doppler và được ký
hiệu là fd
Hình mô tả sự thay đổi vị trí ảnh hưởng đến thay đổi tần số
Hình mô tả sự thay đổi vị trí ảnh hưởng đến thay đổi tần số
hiệu ứng Doppler
hiệu ứng Doppler
Sự khác biệt giữa xung radar Doppler và
Sự khác biệt giữa xung radar Doppler và
MTI RADAR
MTI RADAR
-Cả hai radar này về cơ bản phụ thuộc vào cùng một nguyên
tắc thay đổi tần số Doppler.
Nhưng có một số khác biệt đó là: MTI radar sử dụng xung
thấp tần số lặp lại trong khi xung Doppler sử dụng tần số cao
và trung bình lặp lại xung.
MTI RADAR nhận được tín hiệu sạch hơn trong khi xung
Doppler radar nhận được nhiều tín hiệu tạp dội.
3. Hoạt động của MTI radar
3. Hoạt động của MTI radar

Nguyên lý hoạt động của kỹ thuật chỉ báo mục tiêu di
động MTI, chủ yếu dựa trên quá trình phân tích và xử lý
Doppler
Dạng sóng tín hiệu phản hồi từ mục tiêu
 Giải pháp điển hình thực hiện cụ thể nguyên lý này
là :
Bộ khử triệt đường dây trễ (Delay Line Canceller) một
khâu và nhiều khâu.
Để khắc phục một số hạn chế của bộ khử triệt đường dây

trễ, giải pháp hoàn thiện hơn là Bank lọc Doppler (Doppler
Filter Bank)
3.1 BỘ KHỬ TRIỆT DÂY TRỄ TRONG KỸ THUẬT
3.1 BỘ KHỬ TRIỆT DÂY TRỄ TRONG KỸ THUẬT
MTI
MTI

Khoảng thời gian trễ của khối trễ đúng bằng một khoảng
lặp xung Tp. Tín hiệu đầu vào được nhân với trọng
số thành tín hiệu và sau khi đi qua khối trễ được
nhân với trọng số thành tín hiệu Các tín hiệu
và được đưa đến các đầu vào của bộ cộng và kết
quả ở đầu ra có tín hiệu sai pha
(t)
in
S
0
w
0
(t)S
1
w
1
(t)S
0
(t)S
1
(t)S
(t)
out

S
3.1.1 BỘ KHỬ TRIỆT DÂY TRỄ 1 KHÂU
3.1.1 BỘ KHỬ TRIỆT DÂY TRỄ 1 KHÂU
◦
Bộ khử này chỉ áp dụng cho dãy xung
gồm 2 xung sóng sin M=2 cho nên cũng
còn có tên gọi khác là bộ khử triệt 2
xung. Nếu bỏ qua hiệu ứng co dãn đường
bao Doppler và giả thiết là biên độ xung
đường bao h=1,thì tín hiệu đầu vào bộ
khử triệt dây trễ 1 khâu chính là tín hiệu
phản xạ thu được có dạng:

khi đó năng lượng tăng 2 lần hay nói cách khác
SNR đầu ra lớn gấp 2 lần SNR đầu vào. Vận tốc của mục tiêu tương ứng với các
tần số Doppler, mà tại đó S out max, được gọi là vận tốc tối ưu. Đối với nhiều
tần số Doppler khác,khi < 1 thì SNR đầu ra nhỏ hơn so với SNR đầu vào
và hiệu quả phát hiện mục tiêu của bộ khử triệt dây trễ 1 khâu không có tác
dụng.

Đặc biệt chú ý tới các giá trị biên độ  out = 0 khi tần số Doppler tại đó khác
0 và tương ứng với các vận tốc của mục tiêu cũng khác 0. Nghĩa là bộ khử triệt
đường dây trễ đã khử triệt cả các mục tiêu chuyển động với vận tốc nhất định
nào đó. Các vận tốc có giá trị như thế được gọi là vận tốc mù, vì với vận tốc đó
radar không thể phát hiện được.
3.1.2 BỘ KHỬ TRIỆT DÂY TRỄ NHIỀU KHÂU
3.1.2 BỘ KHỬ TRIỆT DÂY TRỄ NHIỀU KHÂU

Giải pháp tăng cự ly hoạt động (khoảng phát hiện cực đại) của radar
thông thường là phát đi một dãy xung sóng sin. Trong trường hợp bộ

khử triệt đường dây trễ 1 khâu trên áp dụng cho xử lý tín hiệu có 2
xung sóng sin. Khi đó giá trị đỉnh của  max = và đạt được
SNR đầu ra lớn gấp 2 lần SNR đầu vào. Như vậy nếu tổng quát hoá cho
một dãy M xung sóng sin, ta sẽ có một sơ đồ của bộ khử triệt đường dây
trễ M-1 khâu:
2
3.1.3 Các thông số:
3.1.3 Các thông số:

Tỷ số suy giảm nhiễu phản xạ CA(Clutter Attenuation Ratio):
Trong đó : Công suất nhiễu phản xạ đầu ra
Công suất nhiễu phản xạ đầu vào
tỷ số suy giảm nhiễu phản xạ của bộ khử triệt đường dây trễ 1
khâu:
tỷ số suy giảm nhiễu phản xạ của bộ khử triệt đường dây trễ 2
khâu:
Kết luận:việc tăng số khâu trễ lên đã đem lại một sự cải thiện rất lớn
trong hiệu quả nén triệt nhiễu phản xạ. Kết quả, khả năng phát
hiện mục tiêu có tốc độ chậm hay lân cận tần số mù được nâng
cao.
3.1.4 Đánh giá
3.1.4 Đánh giá

Ưu điểm:
Bộ khử triệt dây trễ là giải pháp cơ bản và có ý nghĩa nền tảng
về mặt lý thuyết của Kỹ thuật Phát hiện mục tiêu di động
(MTI) vì tính đơn giản về kết cấu cũng như nguyên tắc hoạt
động.

Hạn chế:

Khả năng phân biệt các mục tiêu chuyển động có vận tốc tương
đối chậm là rất thấp
3.2. BANK LỌC DOPPLER TRONG KỸ THUẬT MTI
3.2. BANK LỌC DOPPLER TRONG KỸ THUẬT MTI
Bộ khử triệt dây trễ là giải pháp đơn giản và rất cơ bản của kỹ
thuật MTI nhưng nó cũng còn tồn tại nhiều hạn chế. Đặc biệt để
có thể ứng dụng trong các radar hoạt động trên biển với tốc độ
dịch chuyển của mục tiêu khá chậm, người ta đã đưa ra giải
pháp bank lọc Doppler.
3.2.1 Nguyên lý:
3.2.1 Nguyên lý:
Nguyên lý của bank lọc Doppler hoàn toàn có dạng cấu trúc như bộ khử
triệt đường dây trễ nhiều khâu, nhưng nguyên lý hoạt động của nó khác
hẳn với 2 đặc điểm cơ bản đối với các trọng số là:
1. Các trọng số sẽ tạo ra các di pha riêng cho từng vector , là gọi là
góc lái pha, để sao cho các vector này hoàn toàn trùng pha nhau khi đưa
tới bộ cộng.
2. Các trọng số phụ thuộc tần số. Hay nói cách khác mỗi trọng số là
một mạch lọc thông thấp hay thông dải, với các tần số trung tâm khác
nhau và độ rộng dải thông xấp xỉ bằng , t .Trong đó M là số lượng
xung sóng sin.
Để t
Để t
hỏa mãn 2 đặc điểm đó, trọng số
hỏa mãn 2 đặc điểm đó, trọng số


là
là
số

số
phức
phức


và có dạng
và có dạng
Như vậy ngược lại với bộ khử triệt đường dây trễ là làm cực
tiểu hoá đáp ứng (bằng sự bù trừ triệt tiêu các vecto) theo tần số
Doppler của nhiễu phản xạ, thì bank lọc Doppler lại làm cực đại
hoá đáp ứng theo tần số Doppler của nhiễu phản xạ.
*
k
w
*
k
w
3.2.2 Đánh giá
3.2.2 Đánh giá

Ưu điểm

Bank lọc Doppler là giải pháp hoàn thiện hơn, loại bỏ được một số
hạn chế của bộ khử triệt đường dây trễ, thể hiện là:
- Không sử dụng mạch trừ (hay mạch bù trừ vecto để tổng
vecto bằng 0) mà sử dụng mạch cộng các tín hiệu phản hồi thu
được đồng pha, do đó không có việc nén triệt tín hiệu tại các tần
số mù hay tần số Doppler 0.
- Có hệ số khuyếch đại SNR lớn (xấp xỉ bằng M đối với dãy M).
Có các tần số mù, nhưng các tần số mù này nằm trên khoảng

cách khác xa so với các tần số Doppler của các khoảng cách phát
hiện lẫn lộn.

Nhược điểm

Kết cấu khá phức tạp và việc phát hiện mục tiêu nhất thiết phải kết
hợp với kỹ thuật chỉ thị theo tỷ số báo động sai hằng số (CFAR).
4. Đặc điểm của MTI radar
4. Đặc điểm của MTI radar

Xác suất dò tìm (Pd)
Khả năng phát hiện mục tiêu đưa ra tại một phạm vi nhất
định bất cứ lúc nào chùm tia radar quét qua nó, Pd được
xác định bởi các yếu tố bao gồm kích thước của ăng-ten và
lượng điện năng phát ra nó. Một ăng-ten lớn bức xạ ở công
suất cao cung cấp hiệu suất tốt nhất. Đối với thông tin chất
lượng cao vào các mục tiêu di chuyển Pd phải rất cao.

Xác định vị trí mục tiêu chính xác:
Vị trí chính xác của mục tiêu phụ thuộc vào vị trí của
radar, tính chính xác radar chỉ thị, độ phân giải góc
phương vị và độ phân giải phạm vi. Một ăng-ten dài hoặc
bước sóng rất ngắn có thể cung cấp độ phân giải góc
phương vị tốt. Ăng-ten ngắn làm xuất hiện lỗi góc phương
vị lớn hơn, làm tăng phạm vi đến mục tiêu bởi vì tỉ lệ tín
hiệu nhiễu tỷ lệ nghịch với phạm vi. Vị trí chính xác là
quan trọng để thực hiện dò tìm khi có nhiều mục tiêu và có
thể để xác định đường phương tiện nếu mục tiêu được di
chuyển trong một khu vực có nhiều tuyến đường.
Độ chính xác vị trí mục tiêu là tỷ lệ thuận với độ xiên, tần

số và thời gian khẩu độ.

Phân giải phạm vi mục tiêu(độ phân giải cao hoặc HRR)
Độ phân giải phạm vi mục tiêu xác định hai hay nhiều mục
tiêu di động ở gần sẽ được phát hiện như là mục tiêu duy
nhất. Với radar có hiệu suất cao hơn, độ phân giải phạm vi
mục tiêu cao được gọi là độ phân giải (HRR) rất chính xác
vì nó có thể dò ra một mục tiêu cụ thể (ví dụ, mục tiêu đã
được thấy trước đây) và đặt nó vào một lớp .Điều này sẽ
cho phép việc theo dõi phương tiện đáng tin cậy hơn hoặc
theo dõi một nhóm phương tiện cụ thể, ngay cả khi họ đang
di chuyển trong giao thông dày đặc hoặc biến mất trong
một thời gian kiểm tra.