کنترل توان و شکل دهی بیم در رادارهای آرایه فازی اکتیو با هدف دست‌یابی به احتمال شنود کم و با فرض عدم قطعیت در جهت شنودگر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل، ایران

چکیده

در این مقاله شکل‌دهی بیم و توان اختصاصی به ماژولهای فرستنده-گیرنده رادارهای آرایه فازی اکتیو به گونه ای بهینه‌سازی شده است ‏تا احتمال شنود رادار با فرض عدم قطعیت در جهت شنودگر کمینه گردد. مسئله کمینه‌سازی احتمال شنود به صورت تحلیلی حل ‏شده است و برای ضرایب شکل‌دهی بیم طرح‌های مختلفی پیشنهاد شده است. بدین منظور مساله بهینه‌سازی از دو دیدگاه متفاوت ‏طرح و بعد از تحلیل ریاضی، فرمول بسته‌ای همراه با الگوریتم تکراری‎ ‎ابتکاری برای تعیین ضرایب شکل دهی بیم ارائه گردیده است. ‏عملکرد الگوریتم های پیشنهادی از لحاظ احتمال شنود رادار و زمان محاسبات با الگوریتم عددی ‏Barrier‏ و‎ ‎رادار کلاسیک که بدون ‏در نظر گرفتن احتمال شنود در پی بیشینه کردن احتمال آشکارسازی اهداف است به عنوان معیار مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج ‏شبیه سازی نشان می دهد الگوریتم های پیشنهادی نه تنها احتمال شنود رادار را در کل راستای محتمل حضور شنودگر به شکل ‏قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهند بلکه قید احتمال آشکارسازی مطلوب و بودجه توان هر ماژول فرستنده-گیرنده را نیز رعایت می‌کنند‎.‎‏ ‏الگوریتم پیشنهادی هم از لحاظ میزان احتمال شنود و هم از لحاظ پیچیدگی محاسباتی بهتر از الگوریتم معیار عمل می‌کند.‏

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Power Control and Beamforming in Active Phased Array Radars to Reduce Interception Probability under Interceptor’s Direction Uncertainties

نویسندگان [English]

  • Mohammad Kazemirad 1
  • seyyed Mahdi Hoseini Andargholi 2
1 PhD student, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
چکیده [English]

n this paper, transmit beamforming and T/R modules' allocated power in active phased array radars are ‎optimized to reduce interception probability of radar under uncertainties in the interceptor’s direction. The LPI ‎problem is solved analytically and some theorems are extracted for optimum beamforming weights design. Two ‎LPI optimization problems from two perspectives are formulated and solved analytically in preparing two closed ‎form solutions in combination with heuristic iterative algorithms for designing transmit beamforming weights. ‎LPI performance and computation time of proposed algorithms are compared with the benchmark numerical ‎Barrier algorithm and with the conventional radar in which maximizing detection probability without ‎interception probability issues is considered. Simulation results show that proposed algorithms not only minimize ‎the interception probability of radar but also satisfy desired detection performance and power budget ‎constraints, simultaneously. The proposed algorithms outperform standard numerical barrier algorithm in ‎complexity and optimality.‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • Active phased array radar
  • Uncertainity in interceptor’s diretion
  • Detection probability
  • Low probability of interception
  • Beamforming

Smiley face

مراجع

[1]    Pandey, Nilay, "Beamforming in MIMO Radar," PhD diss Department of Electronics and Communication Engineering. National Institute of Technology Rourkela, pp. 17-25, 2014.
[2]    Lawrence, Daniel E, "Low probability of intercept antenna array beamforming," IEEE Transactions on Antennas and Propagation 58.9, pp. 2858-2865, 2010.
[3]    Denk, A, "Detection and jamming low probability of intercept (LPI) radars," Doctoral dissertation, Monterey California. Naval Postgraduate School. section II, pp. 5-11, 2006.
[4]    Adamy, D, EW 101: A first course in electronic warfare, Artech House, 2001(Vol. 101).
[5]    Carlson, Eric J, "Low probability of intercept (LPI) techniques and implementations for radar systems," In Proceedings of the 1988 IEEE National Radar Conference, pp. 56-60, 1988.
[6]    Pietrasinski, J. F., T. W. Brenner, and Czestaw J. Lesnik, "Selected tendencies of modern radars and radar systems development," In 12th International Conference on Microwaves and Radar, MIKON-98, Conference Proceedings, vol. IEEE Cat. No. 98EX195, pp. 133-137, 1998.
[7]    Liu, GuoSui, Hong Gu, WeiMin Su, & HongBo Sun, "The analysis and design of modern low probability of intercept radar," In 2001 CIE International Conference on Radar Proceedings, vol. Cat no. 01TH8559, pp. 120-124, IEEE, 2001.
[8]    Deng, Hai, & Braham Himed, "A virtual antenna beamforming (VAB) approach for radar systems by using orthogonal coding waveforms.," IEEE transactions on antennas and propagation 57.2, pp. 425-435, 2009.
[9]    Basit, Abdul, Ijaz Mansoor Qureshi, Wasim Khan, Ihsan Ulhaq, & Shafqat Ullah Khan, "Hybridization of cognitive radar and phased array radar having low probability of intercept transmit beamforming," International Journal of Antennas and Propagation, 2014.
[10]  Nusenu, Shaddrack Yaw, "Low Probability of Interception Beampattern Using Frequency Diverse Array Antenna," ASTES Journal, ISSN:2415-6698, Vols. Vol. 2, No. 3, pp. 24-29, 2017.
[11]  She, Ji, Zhou, Jianjiang, Wang, Fei & Li, Hailin, "LPI optimization framework for radar network based on minimum mean-square error estimation," Entropy, Vols. 19, no. 8, p. 397, 2017.
[12]  Andargoli, S. M. H., & Malekzadeh, J, "LPI optimization framework for search radar network based on information fusion," Aerospace Science and Technology, 67, pp. 206-214, 2017.
[13]  Andargoli, Seyed Mehdi Hosseini & Javad Malekzadeh, "LPI radar network optimization based on geometrical measurement fusion," Optimization and Engineering 20, no. 1, pp. 119-150, 2019.
[14]  Lu, C., Sheng, W., Han, Y., & Ma, X, " Robust adaptive phase‐only beamforming algorithm for interference suppression," International Journal of Adaptive Control and Signal Processing, vol. 29(9), pp. 1152-1164, 2014.
[15]  Babur, G., Aubry, P., & Le Chevalier, F, " Simple transmit diversity technique for phased array radar," IET Radar, Sonar & Navigation, Vols. 10(6), pp. 1046-1056, 2015.
[16]  Liu, L., Gao, Y., Wang, F., & Liu, X, "Real-Time Optronic Beamformer on Receive in Phased Array Radar," IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, Vols. 16(3), pp. 387-391, 2018.
[17]  Skolnik, M. I, "Radar handbook," New York, NY United States 10036: McGraw-Hill, Incorporated, 1970.
[18]  Mahafa, Bassem R, "Radar signal analysis and processing using MATLAB," vol. 1, Chapman and Hall/CRC, pp. 290-317, 2009.
[19]  V, Rabinovich & Alexandrov, n, “Antenna Arrays and Automotive Applications,” Springer, New York, Chapter 2, 2013.
[20]  Boyd, S & Vandenberghe, L, "Convex optimization," Cambridge university press, Mar 2004.
رادار
دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 26
شماره پیاپی26، فصلنامه پاییز و زمستان
آذر 1401
صفحه 1-14

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 10 شهریور 1399
  • تاریخ بازنگری: 24 آبان 1399
  • تاریخ پذیرش: 02 آذر 1399
  • تاریخ انتشار: 01 آذر 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار