پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد مهندسی برق-مخابرات سیستم
 
طراحی و شبیه سازی گیرنده‌ی رادار دهانه ترکیبی برای پهپاد
 
 
اساتید راهنما:
دکتر رمضانعلی صادق‌زاده
دکتر رضا فاطمی مفرد
 
 
 
زمستان 1391
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
در این پایان‌نامه هدف طراحی و شبیه‌سازی رادار دهانه ترکیبی به مقصود بکارگیری در پهپاد می باشد. در طی این پایان‌نامه به مطالعه روابط و چگونگی عملکرد بعضی الگوریتم‌های بکار رفته در این رادارها ، مانند پردازش داپلر و الگوریتم‌های جبران‌سازی پرداخته و کوشش شده ‌می باشد که روابط مربوط به طراحی کلان این رادار ارائه گردد. بر اساس روابط و نیازمندی مطرح شده، رادار دهانه ترکیبی طراحی و نتایج حاصل از شبیه سازی ارائه شده می باشد. همچنین در طی این پژوهش الگوریتمی جدید برای جبران‌سازی حرکت غیر ایده‌ال سکوی حامل پیشنهاد شده می باشد. اساس این الگوریتم تخمین مسیر حرکت رادار با تقریب‌های خطی می باشد. تئوری و روابط این الگوریتم استخراج و با شبیه سازی و مقایسه با مسیرایده‌ال صحت عملکرد آن مطالعه شده می باشد.
 
 
کلید واژه: SAR ، FMCW، RDA ، RCM، جبرانسازی حرکت
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست مطالب
عنوان                                                  صفحه
 
فهرست شکل‌ها ت‌
فهرست علایم و نشانه‌ها خ‌
فصل1-  مقدمه 1
1-1- پیشگفتار 1
1-2- تاریخچه 4
1-3- انواع SAR 5
1-3-1- Strip-Map SAR 5
1-3-2- Spot SAR 5
1-3-3- Scan SAR 8
1-4- مروری بر کارهای انجام شده 10
1-5- هدف از انجام پژوهش 11
1-6- نوآوری پژوهش 12
1-7- ساختار پژوهش 12
فصل2-  مدل و روابط طراحی 13
2-1- تفکیک‌پذیری در راستای برد 14
2-2- پالس مدوله شده با سیگنال LFM 16
2-3- تفکیک‌پذیری در راستای زاویه سمت 19
2-4- مقایسه آرایه‌های واقعی با آرایه‌های مصنوعی 23
2-5- هندسه دید از کنار برای رادار دهانه ترکیبی 25
2-6- ویژگی‌های سیگنال SAR 28
2-7- طیف سیگنال 30
2-8- معیار انتخاب فرکانس تکرار پالس 36
2-9- معادله رادار در SAR 37
فصل3-  الگوریتم های تشکیل تصویر 41
3-1- الگوریتم RDA 42
3-2- الگوریتم CSA 47
3-2-1- شرحCS 49
3-2-2- بکارگیری CS در RCMC 53
3-3- جبران سازی‌حرکت 56
فصل4-  طراحی سیستمی رادار دهانه ترکیبی 59
4-1- مدولاسیون موج پیوسته‌ی LFM 60
4-2- الگوریتم پیشنهادی برای جبران‌سازی حرکت 61
4-2-1- بهره گیری از مسیر تقریب خطی در جبران‌سازی مسیر حرکت حامل 65
4-3- نیازمندی‌های طراحی 66
4-4- باند فرکانسی 68
4-5- فرستنده و گیرنده 71
4-5-1- فیلتر های گیرنده 72
4-5-2- نمونه برداری 76
4-5-3- سیگنال به نویز گیرنده 79
4-5-4- حساسیت گیرنده 81
4-6- بلوک دیاگرام سیستمی 82
4-7- واحد STC 85
4-8- حجم حافظه‌ی مورد نیاز 86
4-9- پردازش سیگنال 87
فصل5-  شبیه سازی و نتایج 89
5-1- شبیه سازی و نتایج الگوریتم RDA برای سه هدف نقطه‌ای 89
5-2- مدل اهداف 97
5-3- استخراج تصویر در محیط نویزی 98
5-4- شبیه سازی الگوریتم پیشنهادی برای جبرانسازی خطای حرکت 101
5-5- مسیر دو پاره خطی 103
5-5-1- مسیر چند پاره خطی 105
5-5-2- مسیرسینوسی 107
فصل6-  نتیجه گیری 115
6-1- پیشنهادات 116
فهرست مراجع‌ 119
واژه نامه‌ی انگلیسی به فارسی 123
واژه نامه‌ی فارسی به انگلیسی 125
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل‌ها
عنوان                                                صفحه
 
شکل ‏1-1- تصویر اپتیکی (تصویرسمت چپ)و تصویر تهیه شده توسط SAR(تصویر سمت راست) از یک مکان………………………………… 1
شکل ‏1-2- ارتباط بین حد تفکیک پذیری در سمت با پهنای پرتو آنتن 3
شکل ‏1-3- Strip-Map SAR…………………………………. 6
شکل ‏1-4- Spot SAR……………………………………. 7
شکل ‏1-5- بیشترین زمان پرتو افکنی(نظاره) در مد strip-map SAR… 7
شکل ‏1-6- Scan SAR…………………………………… 8
شکل ‏1-7- نمایش مسیر مرور آنتن……………………….. 9
شکل ‏2-1- نمایش تفکیک پذیری سلولی……………………. 13
شکل ‏2-2- تفکیک‌پذیری برد……………………………. 14
شکل ‏2-3- ایده اصلی فشرده سازی پالس در فرستنده…………. 16
شکل ‏2-4- (a) پالس LFM در حوزه زمان   (b) پالس LFM در حوزه زمان فرکانس  17
شکل ‏2-5- بلوک دیاگرام سیستم PLFM……………………. 17
شکل ‏2-6- پردازش سیگنال LFM بر اساس DFT……………… 18
شکل ‏2-7- نمایش فاصله رادار از یک پراکنده‌ساز خاص در هندسه دید از کنار  21
شکل ‏2-8- نمودار داپلری برای یک پراکنده‌ساز……………. 22
شکل ‏2-9- هندسه‌ی آرایه های واقعی یا مصنوعی……………. 24
شکل ‏2-10- الگوی تشعشعی برای آنتن روزنه واقعی و مصنوعی….. 25
شکل ‏2-11- مطالعه دید از کنار و دید عمودی……………… 26
شکل ‏2-12- هندسه دید از کنار SAR…………………….. 27
شکل ‏2-13- هندسه دید از کنار با وجود زاویه لوچی………… 28
شکل ‏2-14- تاثیر الگوی تشعشی آنتن در سیگنال دریافتی…….. 30
شکل ‏2-15- نمایش فاصله رادار از یک پراکنده‌ساز خاص بر حسب زمان 34
شکل ‏3-1- گام‌های پیاده سازی الگوریتم RDA[6]…………… 44
شکل ‏3-2- گسترش IRW بر حسب زاویه لوچی در حالت پیاده سازی SRC و عدم پیاده سازی [6]……………………………………… 48
شکل ‏3-3- گام‌های پیاده سازی الگوریتم CSA[6]……………. 50
شکل ‏3-4- تاثیر تابع اسکیل با فرکانس ثابت بر روی LFM[6]…. 51
شکل ‏3-5- عملکردتابع اسکیل با فرکانس خطی بر روی LFM[6]….. 52
شکل ‏3-6- مفهوم RCMC تفاضلی و فله‌ای [6]………………. 54
شکل ‏3-7- نمایش RCMC در فضای برد-داپلر [6]……………. 55
شکل ‏3-8- حرکت غیر ایده‌ال سکو……………………….. 56
شکل ‏4-1- نمایش ساده ای از طیف داده‌های سطری SAR………… 62
شکل ‏4-2- a -مسیر واقعی حرکت یک UAV تصویر b- مسیر تخمین زده شده با دوازده پاره خط[10]…………………………………… 66
شکل ‏4-3- بلوک دیاگرام پیشنهادی برای جبرانسازی حرکت سکو…. 67
شکل ‏4-4- منحنی‌های گاما برای عوارض مختلف برحسب فرکانس [1].. 68
شکل ‏4-5- نمایش رفتار عمومی ضریب انعکاس سطح با تغییر زاویه‌ی میل [1]    69
شکل ‏4-6- ضریب انعکاس سطح برحسب زاویه‌ی گریزینگ در چند باند فرکانسی مختلف [1]………………………………………….. 69
شکل ‏4-7- بلوک دیاگرام فرستنده و گیرنده FM-CW………….. 72
شکل ‏4-8- قسمت حقیقی سیگنال چیرپ…………………….. 75
شکل ‏4-9- قسمت موهومی سیگنال چیرپ……………………. 75
شکل ‏4-10- طیف‌نگاشت پالس ارسالی در زمان دو PRF…………. 75
شکل ‏4-11- طیف سیگنال میانگذر بعد از نمونه برداری با نرخ     77
شکل ‏4-12- پاسخ فرکانسی فیلتر دیجیتال……………….. 78
شکل ‏4-13- برحسب برد…………………………… 79
شکل ‏4-14- الگوی تشعشی آنتن بر حسب زاویه گرزینگ………… 80
شکل ‏4-15- ضریب انعکاس سطح برای باند X……………….. 80
شکل ‏4-16- توان دریافتی در برد مطلوب…………………. 82
شکل ‏4-17- بلوک دیاگرام سیستمی………………………. 84
شکل ‏4-18- بهره‌ی STC بر حسب برد……………………… 85
شکل ‏4-19- بلوک دیاگرام پردازش سیگنال………………… 87
شکل ‏5-1- بلوک دیاگرام پردازش سیگنال………………… 91
شکل ‏5-2- سیکنال فشرده شده در برد……………………. 91
شکل ‏5-3- نمایش داده‌های فشرده شده در برد برای سه هدف نقطه‌ای 92
شکل ‏5-4- کانتور داده‌های فشرده شده در برد برای سه هدف نقطه‌ای 92
شکل ‏5-5- سیگنال‌های دریافتی از هدف سه نقطه‌ای در حوزه‌ی برد داپلر   93
شکل ‏5-6- کانتور داده‌های حوزه‌ی برد-داپلر برای سه هدف نقطه‌ای 94
شکل ‏5-7- طیف داپلر سیگنال دریافت شده از هدف A بعد از RCMC. 94
شکل ‏5-8- نتیجه حاصل از RCMC در حوزه‌ی برد -داپلر……….. 95
شکل ‏5-9- کانتور داده‌ها در حوزه‌ی برد –داپلر بعد از RCMC…. 95
شکل ‏5-10- نتیجه حاصل از فشرده سازی در سمت……………. 96
شکل ‏5-11- کانتور داده‌های فشرده شده در برد و سمت……….. 97
شکل ‏5-12- RCS مدل شده برای هواپیما………………….. 98
شکل ‏5-13- سیگنال‌های دریافتی از هواپیمای مدل شده که در برد فشرده شده می باشد…………………………………………….. 99
شکل ‏5-14-کانتور سیگنال‌های دریافتی از هواپیمای مدل شده که در برد فشرده شده می باشد………………………………………….. 99
شکل ‏5-15- سیگنال‌های دریافتی از هواپیمای مدل شده در حوزه‌ی برد –داپلر قبل از RCMC………………………………………… 100
شکل ‏5-16- سیگنال‌های دریافتی از هواپیمای مدل شده در حوزه‌ی برد –داپلر بعد از RCMC………………………………………… 100
شکل ‏5-17- استخراج تصویر هواپیما……………………. 101
شکل ‏5-18- شیفت داپلر سیگنال در مسیر غیر ایده‌ال خطی……. 102
شکل ‏5-19- سناریوی مسیر دو پاره‌خطی………………….. 103
شکل ‏5-20- طیف داپلر سیگنال دریافت شده a) سیگنال جبران نشده b) سیگنال جبران شده…………………………………………. 104
شکل ‏5-21- سیگنال فشرده شده در سمت a) سیگنال جبران نشده b) سیگنال جبران شده……………………………………………. 104
شکل ‏5-22- نمایش سیگنال جبران شده در مسیر دو پاره خطی در محدوده‌ی کوچکتر……………………………………………. 105
شکل ‏5-23- سناریوی مسیر چند پاره خطی………………… 105
شکل ‏5-24- طیف داپلر سیگنال دریافت شده a) سیگنال جبران نشده b) سیگنال جبران شده…………………………………………. 106
شکل ‏5-25- سیگنال فشرده شده در سمت a) سیگنال جبران نشده b) سیگنال جبران شده…………………………………………. 106
شکل ‏5-26- نمایش سیگنال جبران شده در مسیر چند پاره خطی در محدوده‌ی کوچکتر……………………………………………. 107
شکل ‏5-27- سناریوی مسیر سینوسی……………………… 107
شکل ‏5-28- طیف داپلر سیگنال دریافت شده a) سیگنال دریافت شده درمسیر سینوسی b) سیگنال دریافت شده در………………………… 108
شکل ‏5-29- سیگنال فشرده شده در سمت بدون جبران سازی…….. 109
شکل ‏5-30- سیگنال فشرده شده در سمت جبرانسازی شده با هفت پاره خط   109
شکل ‏5-31- مسیر تقریب زده شده سینوسی با هفت پاره خط……. 110
شکل ‏5-32- سیگنال بکار رفته برای جبرانسازی مسیر سینوسی( تقریب با هفت پاره خط)…………………………………………. 110
شکل ‏5-33- طیف داپلر سیگنال جبران شده با چهل پاره خط…… 111
شکل ‏5-34- سیگنال فشرده شده در سمت ، جبران شده با چهل پاره خط 111
شکل ‏5-35- سیگنال فشرده شده در سمت ، جبران شده با چهل پاره خط، نمایش داده شده در محدوده‌ی کوچکتر………………………….. 112
شکل ‏5-36- تصویر تشکیل شده از سه هدف نقطه‌ای بعد از جبرانسازی مسیر سینوسی……………………………………………. 112
شکل ‏5-37- نمایش سیگنال فشرده شده a) سیگنال فشرده شده با مسیر ایده‌ال b) سیگنال فشرده شده‌ی……………………………… 113
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جدول‌ها
عنوان                                                  صفحه
جدول ‏2‑1- خواص سیگنال در حوزه زمان [6]……………….. 35
جدول ‏2‑2- خواص سیگنال در حوزه برد-داپلر[6]……………. 35
جدول ‏2‑3- خواص سیگنال در حوزه فرکانس [6]……………… 36
جدول ‏4‑1- ضرایب فیلتر دیجیتال شاخه‌های I و Q…………… 78
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست علایم و نشانه‌ها
عنوان                                    علامت اختصاری

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار ارشد رشته برق قدرت: تحلیل بهینه ورود و خروج واحدهای نیروگاهی برای سیستم با ابعاد بزرگ

CS Chirp Scaling
CSA Chirp Scaling Algorithm
DDS Direct Digital Synthesizer
GPS Global Positioning System
INS Inertial Navigation System
LFM Linear Frequency Modulation
LOS Line Of Sight
PGD Phase Gradient Algorithm
PLFM Pulsed Linear Frequency Modulation
POSP Principle Of Stationary Phase
PRF Pulse Repetition Frequency
QPE Quadratic Phase Error
RCM Range Curvature Motion
RCS Radar Cross Section
RCMC Range Curvature Motion Compensation
RD Range Doppler
RDA Range Doppler algorithm
SAR Synthetic Aperture Radar
SOS Second–Order Sections
SRC Secondary Range Compression
STC Sensitive Time Control
  Algorithm

 
 
 
 
 
 
 
 

فصل1-    مقدمه

1-1- پیشگفتار

سیستم‌های SAR[1]برای تهیه‌ی عکس‌های دو بعدی و سه بعدی با کیفیت بالا از عوارض زمین، در هر شرایط آب وهوائی بکارمی‌طریقه. تصویر شکل ‏1-1 نمونه‌ای از عکس تهیه شده توسط رادار SAR می باشد. همانطور که ملاحظه می گردد تصویر تهیه شده توسط رادار SAR، متفاوت از تصاویر اپتیکی می باشد. بدست آوردن اطلاعات از این تصاویر نیاز به مهارت می باشد. در حقیقت تصویر تشکیل شده توسط رادار SAR استخراج پروفایل [2]RCS سطح زمین می باشد. در تصویر تهیه شده توسط SAR ، هرجا که RCS سطح زمین بیشتر بوده تصویر روشن‌تر و برعکس برای نقاطی با RCS
کمتر، تصویر تاریک تر می باشد. در این سیستم‌ها رادار بر روی یک هواپیما یا یک ماهواره که سکو[3]
شکل ‏1-1- تصویر اپتیکی (تصویرسمت چپ)و تصویر تهیه شده توسط SAR(تصویر سمت راست) از یک مکان
نامیده خواهد گردید، سوار می گردد. به خاطر حجم بسیار بالای پردازش سیگنال مورد نیاز برای سیستم SAR معمولا پس از جمع آوری سیگنال‌های لازم توسط رادار، پردازش و استخراج تصویر در ایستگاه زمینی صورت می‌گیرد.
تشکیل تصویر از سطح زمین نیازمند داشتن حد تفکیک‌پذیری[4] مناسب در دو بعد عمود بر هم(برد[5] و متقاطع برد[6]) می باشد. تفکیک ‌پذیری در راستای برد با بکارگیری سیگنال با پهنای باند بالا، قابل دستیابی می باشد. در بعد متقاطع ، حد تفکیک‌پذیری به طول آنتن وابسته می باشد. برای داشتن تفکیک‌پذیری بالا در این بعد، آنتی با طول فیزیکی بزرگ نیاز می باشد تا انرژی دریافتی را در یک پرتو باریک متمرکز کند. پهنای پرتو آنتن در راستای سمت[7] یا بعبارتی بعد متقاطع بر برد، حد تفکیک پذیری را تعیین می کند. در شکل ‏1-2 ارتباط بین حد تفکیک پذیری در سمت با پهنای پرتو آنتن نشان داده شده‌می باشد.حد تفکیک پذیری در سمت به کمترین فاصله بین دو هدف در سمت اطلاق می گردد که آن دو هدف توسط رادار از هم قابل فرق باشند. پهنای پرتو در آنتن ، با توزیع جریان یکنواخت از ارتباط زیر بدست می‌آید[1]:
(‏1‑1)
در این ارتباط برابر با طول موج کاری آنتن و طول روزنه آنتن می باشد. بعنوان مثال برای داشتن تفکیک‌پذیری 1m ، در فاصله 10km برای راداری در باند x ( ) به آنتی با طول 300m نیاز خواهیم داشت! که با در نظر داشتن محدودیت‌های فیزیکی امکان پذیر نیست. پس نیازمند به روشی هستیم که در طیِ طولِ مورد نیاز، داده های لازم را جمع آوری کرده و سپس با پردازش
شکل ‏1-2- ارتباط بین حد تفکیک پذیری در سمت با پهنای پرتو آنتن
 
این داده‌ها آنتن دهانه ترکیبی را پیاده سازی نماید. این روش اساس کار رادار های دهانه ترکیبی می باشد.
کیفیت عکس‌های تهیه شده توسط SAR، با تفکیک‌پذیری سلولی در سطح زمین تعیین می گردد. تفکیک پذیری سلولی، با تفکیک‌پذیری سمت و تفکیک‌پذیری فاصله مشخص می گردد. هر سلول در سطح زمین، بیانگر یک پیکسل از تصویر SAR می باشد. عوامل دیگری که که به غیر از محدودیت‌های سیستمی و فیزیکی بر تفکیک پذیری سلولی تاثیر دارد عبارت می باشد از [2]:
1) اندازه نقشه‌ای که قرار می باشد تهیه گردد
2) عوارضی که قرار می باشد در تصویر بدست‌آمده معلوم باشند (بعنوان مثال در نقشه آیا قرار می باشد تنها جاده‌ها و کوه‌ها و عوارض بزرگ زمین معلوم باشد ویا جزئیات بیشتری مانند ساختمان‌ها و وسایل نقلیه و … مد نظر می باشد)
3) هزینه در نظر گرفته شده برای طرح
در رادار SAR برای داشتن پالس باریک در برد از مدولاسیون‌ فرکانسی بهره گیری می گردد. پس فرکانس سیگنال در طی زمان تغییر می‌یابد. در سنسورهای نوری وقتی سنسور به هدف نزدیک باشد در بعد متقاطع، اطلاعات بیشتری را از هدف می‌توان استخراج نمود. اما در سیستم‌های SAR اینگونه نیست چراکه پهنای باند در بعد متقاطع مستقل از فاصله و متناسب با زمان پرتو افکنی می باشد.
[1] Synthetic Aperture Radar
[2] Radar Cross Section
[3] Platform
[4] Resolution
[5] Range
[6] Cross Range
[7] Azimuth
***ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه :145

قیمت : 14700 تومان

***

—-

پشتیبانی سایت :       ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

—  — —

دسته‌ها: مهندسی برق