منهجية جديدة لمحاكاة خوارزميات الرادار عالي التردد باستخدام منصات الراديو المُعرّف برمجياً

الملخص

تقدم هذه الدراسة منهجية جديدة تتيح تطوير خوارزميات عمل الرادارات عالية التردد 77GHz كالمستخدمة في أنظمة المركبات ذاتية القيادة، باستخدام منصات راديو مُعرّف برمجياً SDR منخفضة التكلفة تعمل بترددات لا تتجاوز 6GHz. حيث تمثل الفجوة بين قدرات أجهزة SDR التجارية ومتطلبات رادارات الموجات المليمترية 77GHz تحدياً جوهرياً يعيق اختبار وتطوير خوارزميات عمل هذه الرادارات.

للتغلب على هذه المشكلة، تقترح هذه الدراسة استراتيجية تمديد زمني_مكاني لبارامترات نظام الرادار. ويتم تحديد معامل التحجيم وفقاً لتردد الحامل لنظام الرادار المرجعي ، وتردد الحامل الذي يتوافق مع منصة SDR المختارة  كـ . فكل بارامتر زمني نجري له تمدد وفق معامل التحجيم المعتمد، وكل بارامتر ترددي نجري له ضغط وفقاً لنفس المعامل. وكذلك الأمر بالنسبة لبارامترات المسافة في مصفوفة هوائيات الاستقبال لنظام الرادار، فنطبق عليها تمدد مكاني وفق المعامل السابق ذاته.

تقدم هذه الدراسة إطاراً رياضياً يثبت صحة النهج المقترح، الذي يحافظ على مواقع أقطاب الأهداف في خريطة المدى_دوبلر وطيف الزاوية. وتدعم نتائج المحاكاة التي تم إجراؤها باستخدام بيئة Matlab صحة النهج المقترح بالنسبة لهدف مفرد، وأيضاً بحالة وجود أهداف متعددة.

تُظهر النتائج تطابقاً تاماً في تقديرات السرعة والزاوية، بينما يظهر انحياز صغير في المدى يبلغ حوالي 0.87m للأهداف السريعة، وهو ناتج عن هجرة المدى Range Migration خلال زمن التماسك الطويل لنظام SDR (~102ms). تمثل المنهجية المقترحة حل عملي منخفض التكلفة لتسريع دورة تطوير خوارزميات رادارات المركبات، واختبارها في بيئة مختبرية قبل الانتقال إلى مرحلة النماذج الأولية عالية التردد. مما يفتح آفاقاً مناسبة لتسريع الابتكار في هذا المجال وتخفيض التكاليف.