Radar multiestático

Un sistema de radar multiestático

Un sistema de radar multiestático contiene múltiples componentes de radar monoestático o biestático espacialmente diversos con un área de cobertura compartida. Una distinción importante de los sistemas basados en estas geometrías de radar individuales es el requisito adicional de que se produzca cierto nivel de fusión de datos entre los componentes. La diversidad espacial que ofrecen los sistemas multiestáticos permite ver simultáneamente diferentes aspectos de un objetivo. El potencial de ganancia de información puede dar lugar a una serie de ventajas sobre los sistemas convencionales.

El radar multiestático suele denominarse "multisitio" o "compensado" radar y es comparable con la idea de macrodiversidad en las comunicaciones. Otro subconjunto de radar multiestático con raíces en las comunicaciones es el radar MIMO.

Características

Dado que el radar multiestático puede contener componentes monoestáticos y biestáticos, las ventajas y desventajas de cada arreglo de radar también se aplicarán a sistemas multiestáticos. Un sistema con ${displaystyle N}$ transmisores y ${displaystyle M}$ receptores contendrán ${displaystyle NM!$ de estos pares de componentes, cada uno de los cuales puede implicar un ángulo biestático diferente y sección de radar de destino. Las siguientes características son únicas para el arreglo multiestático, donde están presentes múltiples pares receptor-transmisor:

Detección

Se puede obtener una mayor cobertura en el radar multiestático mediante la expansión de la geometría del radar en toda el área de vigilancia, de modo que es más probable que los objetivos estén físicamente más cerca de los pares de transmisores y receptores y, por lo tanto, alcancen una mayor relación señal-ruido..

La diversidad espacial también puede ser beneficiosa cuando se combina información de varios pares de transmisores y receptores que tienen una cobertura compartida. Al ponderar e integrar los retornos individuales (como a través de detectores basados en la relación de verosimilitud), la detección se puede optimizar para poner más énfasis en retornos más fuertes obtenidos de ciertos valores de sección transversal de radar monoestático o biestático, o de rutas de propagación favorables, al tomar una decisión sobre si un objetivo está presente. Esto es análogo al uso de la diversidad de antenas en un intento de mejorar los enlaces en las comunicaciones inalámbricas.

Esto es útil cuando los efectos de sombras o trayectos múltiples pueden conducir a un rendimiento de detección deficiente si solo se utiliza un único radar. Un área de interés notable es el eco parásito del mar y cómo la diversidad en la reflectividad y el desplazamiento Doppler pueden resultar beneficiosos para la detección en un entorno marítimo.

Muchos vehículos furtivos están diseñados para reflejar la energía del radar lejos de las fuentes de radar esperadas a fin de presentar un retorno a un sistema monoestático tan pequeño como sea posible. Esto lleva a que se irradie más energía en direcciones que solo están disponibles para los receptores multiestáticos.

Resolución

Resolución de múltiples objetivos mediante radar multiestático

La resolución puede beneficiarse de la diversidad espacial, debido a la disponibilidad de múltiples perfiles de rango inferior espacialmente diversos. El radar convencional normalmente tiene una resolución de rango cruzado mucho más pobre en comparación con la resolución de rango inferior, por lo que existe la posibilidad de ganancias a través de la intersección de elipses de rango biestático constante.

Esto implica un proceso de asociación de detecciones de objetivos individuales para formar una detección conjunta. Debido a la naturaleza no cooperativa de los objetivos, existe la posibilidad, si hay varios objetivos presentes, de ambigüedades u "objetivos fantasma" para ser formado. Estos pueden reducirse mediante un aumento de la información (por ejemplo, el uso de información Doppler, el aumento de la resolución de rango inferior o la adición de más radares espacialmente diversos al sistema multiestático).

Clasificación

Los pares transmisor-receptor dentro de un sistema multiestático pueden observar las características del objetivo, como la variación en la sección transversal del radar o la modulación del motor a reacción. La ganancia de información a través de la observación de diferentes aspectos de un objetivo puede mejorar la clasificación del objetivo. La mayoría de los sistemas de defensa aérea existentes utilizan una serie de radares monoestáticos en red, sin utilizar pares biestáticos dentro del sistema.

Robustez

Mayor capacidad de supervivencia y "degradación elegante" puede deberse a la naturaleza espacialmente distribuida del radar multiestático. Una falla en el transmisor o el receptor de un sistema monoestático o biestático provocará una pérdida total de la funcionalidad del radar. Desde un punto de vista táctico, un solo transmisor grande será más fácil de localizar y destruir en comparación con varios transmisores distribuidos. Del mismo modo, puede ser cada vez más difícil enfocar con éxito la interferencia en múltiples receptores en comparación con un solo sitio.

Sincronización espacio-temporal

Para deducir el alcance o la velocidad de un objetivo en relación con un sistema multiestático, es necesario conocer la ubicación espacial de los transmisores y receptores. También se debe mantener un estándar de tiempo y frecuencia compartido si el receptor no tiene una línea de visión directa del transmisor. Al igual que en el radar biestático, sin este conocimiento habría inexactitud en la información reportada por el radar. Para los sistemas que explotan la fusión de datos antes de la detección, existe la necesidad de una sincronización precisa en tiempo y/o fase de los diferentes receptores. Para la fusión a nivel de parcela, el etiquetado de tiempo usando un reloj GPS estándar (o similar) es más que suficiente.

Ancho de banda de comunicaciones

El aumento de información de los múltiples pares monoestáticos o biestáticos en el sistema multiestático debe combinarse para que se obtengan los beneficios. Este proceso de fusión puede variar desde el simple caso de seleccionar parcelas del receptor más cercano a un objetivo (ignorando a los demás), aumentando en complejidad hasta la formación efectiva de haces a través de la fusión de señales de radio. Dependiendo de esto, se puede requerir un amplio ancho de banda de comunicaciones para pasar los datos relevantes a un punto donde se puedan fusionar.

Requisitos de procesamiento

La fusión de datos siempre significará un aumento en el procesamiento en comparación con un solo radar. Sin embargo, puede ser particularmente costoso desde el punto de vista computacional si la fusión de datos involucra un procesamiento significativo, como los intentos de aumentar la resolución.

Ejemplos de sistemas de radar multiestático

• Massachusetts Institute of Technology’s Netted Radar System.
• Hamburg University of Technology’s Automotive Radar Network
• Jindalee Operational Radar Network
• EISCAT incoherent scatter radar
• Norwegian Defence Research Establishment's Experimental Bi-Multistatic CW Radar
• Sistema de radar pasivo, multiestático de SAIC
• University College London's NetRad System
• Xidian University of Coast-ship Bi/multistatic Onda terrestre Over-the-horizon Radar

Varios sistemas de radar pasivo utilizan múltiples transmisores espacialmente diversos y, por lo tanto, se puede considerar que funcionan de forma multiestática.