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同期インパルス再構成（SIRE）レーダーは、地雷や即席爆発装置（IED）を検知するために設計された、多入力多出力（MIMO）レーダーシステムです。[1]このシステムは、2メートル幅の受信アレイの両端に2つの送信機を備えた16台の受信機を使用する低周波のインパルスベースの超広帯域（UWB）レーダーで構成されており、交互の直交波形を地面に送信し、指定されたエリア内のターゲットから反射された信号を返します。SIREレーダーシステムは車両の上部に取り付けられ、送信機が向いている方向で最大33メートルを明らかにする画像を形成する信号を受信します。[2]このシステムは、低速（40MHz）ですが安価なアナログ-デジタル（A/D）コンバーターで広帯域のレーダー信号をサンプリングするため、手頃な価格の軽量パッケージの一部としてデータを収集および処理できます。 [1] [3] GPSと拡張現実（AR）技術をカメラと組み合わせて使用し、ターゲットのより包括的な視覚表示を備えたライブビデオストリームを作成します。[4]
SIREレーダーは、1990年代初頭から米国陸軍研究所（ARL）によって開発された長い世代のUWBおよび合成開口レーダー（SAR）システムの一部です。過去のシステムには、レールSARシステムやブームSARシステム、さらに最近のスペクトルアジャイル周波数増加再構成可能（SAFIRE）レーダーシステムなどがあります。[5] SIREレーダーは最終的にバージニア州フォートベルボアの通信電子研究開発エンジニアリングセンター（CERDEC）に移行されました。そこで、送信機を1つ減らし、100MHzから1.5GHzの帯域幅で動作するように変更されたALARICレーダーシステムとして再設計されました。[6]
手術
SIRE レーダーは、主に周囲の環境を評価し、通過する経路が車両ナビゲーションにとって安全かどうかを判断する方法として機能します。一般的に、レーダーシステムは、視界を遮る霧やほこりの存在によって妨げられないため、光学センサーシステムやレーザーセンサーシステムよりも優れています。ただし、ほとんどのレーダーシステムは高周波マイクロ波放射を使用しているため、草やその他の葉を貫通することは困難です。対照的に、SIRE レーダーは低周波マイクロ波放射を使用しているため、葉、さまざまな媒体、さらには地面を貫通して、隠されたまたは埋められた IED を検出できます。[1] [2]
SIREレーダーのデータ取得サイクルは次のステップから構成される: [2]
- 中央コンピューターは、SIRE 回路内のタイミングおよび制御ボードにコマンドを送信し、左側の送信機からレーダーパルスを発信します。
- 受信機アレイは返ってきたレーダー信号を受信し、その信号はフィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA)取得モジュールによってデジタル化され、GPS 受信機からの時間タグ情報とともに中央コンピュータに送信されます。
- データは統合され、スケーリングされ、周波数領域に変換されてから、グラフィカル ユーザー インターフェイスに送信され、表示されます。
- データ収集サイクルは、適切な送信機で繰り返されます。
送信機
SIRE レーダーで使用される送信機は、1 MHz のパルス繰り返し周波数 (PRF) と 300 ～ 2500 MHz の周波数帯域を持つ 1 ナノ秒の短いレーダーパルスを生成するトランスバーサル電磁 (TEM) ホーンです。[7]送信機のピーク電力出力は 6 ワットですが、干渉の可能性を減らすために平均電力は 5 ワットです。TEM ホーンは 200 オームの特性インピーダンスを処理でき、優れたパルス忠実度と低い反射電力を提供するため選択されました。2 つの送信機は、データ取得プロセスの各サイクルで交互に動作します。[2]
受信機
SIREレーダーに使用されている受信機は、車両の幅に渡って均一な直線アレイに配置されたヴィヴァルディノッチアンテナです。各受信機は個別の受信機チャネルに接続されています。画像化方法は、バックプロジェクションアルゴリズムに依存しており、車両が前進するにつれて、16の受信機チャネルからのデータが連続した距離で統合されます。[7]
無線周波数干渉抑制
SIREレーダーは、無線周波数帯域におけるラジオ、テレビ、無線通信信号などの外部ソースからの無線周波数干渉（RFI）を防ぐために、UWBレーダーデータからこれらの信号を抑制または抽出するためのいくつかの技術を採用しています。[3]ノッチフィルタリングアプローチなどの従来のスクリーニング方法の代わりに、SIREレーダーの狭帯域および広帯域RFIスクリーニングプロセスでは、同じ距離プロファイルからの繰り返し測定を平均化します。[1]
モード
搭載された SIRE レーダー システムには、車両上部の向きに応じて 2 つのモードがあります。最も一般的に使用されるモードは前方監視モードで、レーダーは車両の進行方向の前方を向いています。もう 1 つのモードは側方監視モードで、SIRE レーダー システムをサポートするアンテナ フレームが 90 度回転し、レーダーの方向が車両の進路に対して垂直になります。側方監視モードは、壁の後ろの領域を調査し、密閉された建物の内部をマッピングするように設計されています。[3]
参照
参考文献
- ^ abcd Ojowu, Ode (2013年4月30日). 「SIRE: 地雷/IED検出用MIMOレーダー」。Ranney, Kenneth I; Doerry, Armin (編).レーダーセンサー技術 XVII 。SPIEの議事録。第8714巻。pp . 87140O。Bibcode :2013SPIE.8714E..0OO。doi : 10.1117/12.2015618。S2CID 1552558。 2017年6月18日時点のオリジナルよりアーカイブ – Defense Technical Information Center経由。
- ^ abcd Ressler, Marc; Nguyen, Lam; Koenig, Francois; Wong, David; Smith, Gregory (2007). 「陸軍研究所 (ARL) 同期インパルス再構成 (SIRE) 前方監視レーダー」。Grant R Gerhart; Douglas W Gage; Charles M Shoemaker (編)。無人システム技術 IX。SPIE議事録。第6561巻。656105 ページ。Bibcode :2007SPIE.6561E..05R。doi :10.1117/12.719688。S2CID 109944483。
- ^ abc Nguyen, Lam (2009 年 4 月)。「米国陸軍研究所の超広帯域 (UWB) 同期インパルス再構成 (SIRE) レーダー用の信号および画像処理アルゴリズム」(PDF)。陸軍研究所。
- ^ フィリップ・サポナロ;カンバメット、チャンドラ。ラニー、ケネス。アンダース・サリバン（2013年5月31日）。 「SIRE レーダーによる拡張現実を使用した隠蔽目標の検出」。ラニーでは、ケネス1世。ドリー、アルミン（編）。レーダーセンサー技術 XVII . SPIEの議事録。 Vol. 8714。87140S ページ。Bibcode :2013SPIE.8714E..0SS。土井：10.1117/12.2015133。S2CID 121659957。
- ^ Dogaru, Traian (2019年3月)。「小型無人航空機(UAV)搭載型地中探知レーダーの画像研究：パートI - 方法論と解析定式化」(PDF)。CCDC陸軍研究所。ARL-TR-8654。
- ^ Phelan, Brian; Ranney, Kenneth; Gallagher, Kyle; Clark, John; Sherbondy, Kelly; Narayanan, Ram (2017 年 7 月 15 日)。「隠れたターゲットを画像化する超広帯域ステップ周波数レーダーの設計」IEEE Sensors Journal。17 ( 14): 4435–4446。Bibcode :2017ISenJ..17.4435P。doi : 10.1109 /JSEN.2017.2707340。ISSN 1558-1748。S2CID 12721792 。
- ^ ab Dogaru、Traian（2015年8月）。「近接場レーダー画像システムシミュレーションにおけるアンテナ実装へのホイヘンス面アプローチ」。米国陸軍研究所。