マルチスタティックレーダー

マルチスタティック レーダーシステムには、空間的に異なる複数のモノスタティック レーダーコンポーネントまたはバイスタティック レーダーコンポーネントが含まれており、カバー範囲が共有されています。これらの個別のレーダージオメトリに基づくシステムの重要な違いは、コンポーネント パーツ間で一定レベルのデータ融合を行う必要があることです。マルチスタティック システムによって実現される空間的多様性により、ターゲットのさまざまな側面を同時に表示できます。情報取得の可能性により、従来のシステムに比べて多くの利点が得られます。

マルチスタティック レーダーは、「マルチサイト」または「ネット」レーダーと呼ばれることが多く、通信におけるマクロ多様性の考え方に似ています。通信にルーツを持つマルチスタティック レーダーのさらなるサブセットは、 MIMO レーダーです。

マルチスタティック レーダーにはモノスタティック コンポーネントとバイスタティック コンポーネントの両方が含まれる場合があるため、各レーダー配置の長所と短所はマルチスタティック システムにも適用されます。送信機と受信機を備えたシステムには、これらのコンポーネント ペアが含まれ、それぞれに異なるバイスタティック角度とターゲットレーダー断面積が含まれる場合があります。次の特性は、複数の送信機と受信機のペアが存在するマルチスタティック配置に固有のものです。 ${\displaystyle N}$${\displaystyle M}$${\displaystyle NM}$

マルチスタティックレーダーのカバレッジの拡大は、監視エリア全体にレーダージオメトリを広げることで実現できます。これにより、ターゲットが送信機と受信機のペアに物理的に近づく可能性が高くなり、より高い信号対雑音比を実現できます。

空間ダイバーシティは、カバレッジを共有する複数の送信機と受信機のペアからの情報を組み合わせる場合にも役立ちます。個々のリターンを重み付けして統合することにより (尤度比ベースの検出器などを通じて)、ターゲットが存在するかどうかを判断する際に、特定のモノスタティックまたはバイスタティックのレーダー断面積値から、または好ましい伝播経路から取得されたより強いリターンに重点を置くように検出を最適化できます。これは、無線通信のリンクを改善するために アンテナ ダイバーシティを使用するのと似ています。

これは、マルチパスやシャドウイング効果により、単一のレーダーのみを使用した場合に検出性能が低下する可能性がある場合に便利です。注目すべき関心領域の 1 つは海面の乱反射であり、反射率とドップラーシフトの多様性が海洋環境での検出にどのようなメリットをもたらすかが問題となっています。

多くのステルス車両は、モノスタティック システムへの反射を可能な限り小さくするために、想定されるレーダー ソースからレーダー エネルギーを反射するように設計されています。これにより、マルチスタティック レシーバーでのみ利用可能な方向に、より多くのエネルギーが放射されます。

空間的に多様な複数のダウンレンジ プロファイルを利用できるため、空間的多様性によって解像度が向上する可能性があります。従来のレーダーは、通常、ダウンレンジ解像度に比べてクロスレンジ解像度がはるかに劣るため、一定のバイスタティック レンジ楕円の交差によって解像度が向上する可能性があります。

これには、個々のターゲット検出を関連付けて、共同検出を形成するプロセスが含まれます。ターゲットの非協力的な性質により、複数のターゲットが存在する場合、あいまいさや「ゴースト ターゲット」が形成される可能性があります。これらは、情報の増加 (ドップラー情報の使用、ダウンレンジ解像度の向上、またはマルチスタティック システムへの空間的に多様なレーダーの追加など) によって軽減できます。

レーダー断面積の変化やジェット エンジンの変調などのターゲットの特徴は、マルチスタティック システム内の送信機と受信機のペアによって観測できます。ターゲットのさまざまな側面を観測することで得られる情報により、ターゲットの分類が向上します。既存の防空システムのほとんどは、システム内でバイスタティック ペアを使用せずに、ネットワーク化された一連のモノスタティック レーダーを使用しています。

マルチスタティック レーダーの空間的に分散された性質により、生存性が向上し、「段階的な劣化」が生じる可能性があります。モノスタティック システムまたはバイスタティック システムの送信機または受信機のいずれかに障害が発生すると、レーダーの機能が完全に失われます。戦術的な観点からは、分散された複数の送信機に比べて、単一の大型送信機の方が位置を特定して破壊するのが簡単です。同様に、単一のサイトに比べて、複数の受信機にジャミングを集中させることがますます困難になる可能性があります。

マルチスタティック システムに対するターゲットの距離または速度を推定するには、送信機と受信機の空間的な位置に関する知識が必要です。受信機が送信機を直接見通せない場合は、共通の時間および周波数標準も維持する必要があります。バイスタティック レーダーの場合と同様に、この知識がなければ、レーダーによって報告される情報は不正確になります。検出前にデータ融合を利用するシステムでは、異なる受信機の正確な時間および位相同期が必要です。プロット レベルの融合では、標準の GPS クロック (または同様のもの) を使用した時間タグ付けで十分です。

マルチスタティック システム内の複数のモノスタティックまたはバイスタティック ペアからの情報の増加は、メリットを実現するために組み合わせる必要があります。この融合プロセスは、ターゲットに最も近い受信機からプロットを選択する (他のものを無視する) という単純なケースから、無線信号融合による効果的なビーム形成まで複雑性が増すケースまで多岐にわたります。これに応じて、関連データを融合できるポイントに渡すために、広い通信帯域幅が必要になる場合があります。

データ融合は、単一のレーダーと比較して、常に処理の増加を意味します。ただし、解像度の向上などの重要な処理がデータ融合に関係する場合は、特に計算コストが高くなる可能性があります。

• マサチューセッツ工科大学のネットレーダーシステム。^[1]
• ハンブルク工科大学の自動車レーダーネットワーク^[2]
• ジンダリー運用レーダーネットワーク
• EISCAT 非干渉散乱レーダー^[3]
• ノルウェー防衛研究機関の実験用バイマルチスタティックCWレーダー^[4]
• SAICのパッシブマルチスタティックレーダーシステム^[5]
• ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのNetRadシステム^{[6] [7]}
• 西安大学の沿岸船舶用バイ/マルチスタティック地上波水平線レーダー^[8]

いくつかのパッシブ レーダーシステムは、複数の空間的に多様な送信機を使用しているため、マルチスタティックに動作すると考えられます。

• Chernyak, VS (1998)。「マルチサイト レーダー システムの基礎」。Gordon and Breach Science Publishers。ISBN 90-5699-165-5。 
• Li, J. Stoica, P. (編) (2008). 「MIMO レーダー信号処理」 Wiley-IEEE プレスISBN 0-470-17898-1 . 
• MM Naghsh、M. Modarres-Hashemi、S. Shahbazpanahi、M. Soltanalian、P. Stoica、「情報理論的基準を使用したマルチスタティックレーダーコード設計の統合最適化フレームワーク」、IEEE Transactions on Signal Processing、vol. 61、no. 21、pp. 5401–5416、2013 年 11 月 1 日。