تحليل أداء رادار الموجة المستمرة المعدلة ترددياً القائم على الراديو المُعرّف برمجياً باستخدام برنامج GNU Radio

الملخص

يدرس هذا البحث تصميم ومحاكاة رادار موجة مستمرة مُعدّلة ترددياً FMCW مُعتمد على راديو مُعرّف برمجياً SDR باستخدام GNU Radio يمكن استخدامه كحل منخفض التكلفة لتحديد مواقع الأهداف. تم تصميم النظام باستخدام برنامج GNU Radio Companion، وبالاستفادة من إمكانيات معالجة الإشارات الرقمية DSP لمحاكاة توليد إشارة FMCW، وانعكاس الهدف، وفك التعديل. تم تحليل البارامترات الرئيسية مثل عرض المجال الترددي، وزمن المسح، ومسافة/سرعة الهدف. كما تم تقييم أشكال موجات سن المنشار والموجة المثلثية في ظروف متشابهة لتقييم مدى ملاءمتها لتطبيقات الرادار.

أجريت معالجة إشارة رادار FMCW باستخدام وحدات تم برمجتها بلغة Python للحصول على طيف الإشارة المستقبلة وبالتالي مسافة الهدف الثابت، ومسافة وسرعة الهدف المتحرك سواء المقترب من الرادار أو المبتعد عنه. كما تم دراسة تأثير الضجيج على تحديد بارامترات الهدف.

أظهرت عمليات المحاكاة أن شكل موجة سن المنشار يوفر معالجة أبسط لتقدير المدى بفضل مسحه الخطي وتبسيط استخراج تردد النبض، بينما يتيح شكل موجة المثلثية قياس المدى وقياس دوبلر في وقت واحد من خلال استغلال المسح لأعلى ولأسفل، مع زيادة تكلفة المعالجة. يُفضَّل شكل موجة سن المنشار للأهداف الثابتة أو بطيئة الحركة، بينما تُفضَّل أشكال الموجة المثلثية للسيناريوهات الديناميكية التي تتطلب بيانات السرعة.