Desarrollo software y simulación radar pasivo

Abstract

Este trabajo consiste en el diseño de algoritmos de procesado digital de señal aplicados a un sistema de radar pasivo (basado en el estándar DVB-T). Un radar convencional es capaz de detectar e identificar la posición de un blanco a partir de los ecos electromagnéticos de la señal transmitida. El receptor, partiendo del conocimiento de dicha señal, maximiza la relación señal a ruido de la señal reflejada mediante la aplicación de un filtro adaptado a la misma. Sin embargo, los radares pasivos no emiten radiación electromagnética y se aprovechan de fuentes de señal no cooperativas, denominadas iluminadores de oportunidad (como es el caso de los emisores de radiodifusión terrestre DVB-T). Debido a ello, el receptor deberá reconstruir la señal de referencia para poder posteriormente compararla con los ecos recibidos. En este proyecto se han desarrollado las etapas de: adaptación de la frecuencia de muestreo, reconstrucción de la señal de referencia y generación de la matriz radar. El objetivo del remuestreo es adaptar la frecuencia de reloj del convertidor analógico-digital a un múltiplo de la tasa de muestras por segundo empleada por el iluminador de oportunidad. La generación de la matriz radar se obtiene mediante el cómputo de la matriz de ambigüedad cruzada entre la señal de referencia reconstruida y la señal de observación (ecos no contaminados por la señal de referencia). Los radares pasivos tradicionales obtienen las señales de referencia y observación con cadenas de recepción independientes. Para minimizar la interferencia entre ambos canales, la señal de referencia se obtiene con una antena directiva que apunta hacia el iluminador de oportunidad; y la señal de observación, mediante una antena semi-omnidireccional con un nulo en la dirección de llegada de la señal de referencia. En el sistema radar pasivo presentado en este documento, se propone emplear una única cadena de recepción. Y a partir de la señal recibida se separan las señales de referencia y observación mediante técnicas digitales.

This work consists of the design of digital signal processing algorithms applied to a passive radar system (based on the DVB-T standard [1]). A conventional radar is capable of detecting and identifying the position of a target from the electromagnetic echoes of the transmitted signal. The receiver, based on knowledge of said signal, maximizes the signal-to-noise ratio of the reflected signal by applying a filter adapted to it. However, passive radars do not emit electromagnetic radiation and take advantage of non-cooperative signal sources, called opportunity illuminators (as is the case with DVB-T terrestrial broadcasters). Due to this, the receiver will have to reconstruct the reference signal to be able to later compare it with the received echoes. In this project, the following stages have been developed: adaptation of the sampling frequency, reconstruction of the reference signal and generation of the radar matrix. The purpose of resampling is to adapt the clock frequency of the analog-to-digital converter to a multiple of the sample rate per second used by the opportunity illuminator. The generation of the radar matrix is obtained by computing the cross-ambiguity matrix between the reconstructed reference signal and the observation signal (echoes not contaminated by the reference signal). Traditional passive radars obtain the reference and observation signals with separate receive chains. To minimize the interference between both channels, the reference signal is obtained with a directional antenna pointing towards the illuminator of opportunity; and the observation signal, by means of a semi-omnidirectional antenna with a null in the direction of arrival of the reference signal. In the passive radar system presented in this document, it is proposed to use a single receive chain. And from the received signal, the reference and observation signals are separated using digital techniques.