Electromagnetic and statistical approach to improve radar performance in multipath environments
Çok yollu ortamlarda radar performansını artırmak için elektromanyetik ve istatistiksel yaklaşım
- Tez No: 917669
- Danışmanlar: PROF. DR. DANILO ERRICOLO
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: University of Illinois at Chicago
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Bu tezde, yalnızca doğrudan yol yansımalarını kullanan geleneksel bir sistemle karşılaştırıldığında, çok yollu yansımaları (multipath) kullanan bir radar sisteminin performans iyileştirmesini değerlendirmek için yeni bir yaklaşım sunulmaktadır. Çok yollu yansımaları kullanmaya yönelik bu yeni yaklaşım, radar hedef ortamı hakkında ön bilgi gerektirmektedir. 2. Bölümde, maksimum olasılık (maximum likelihood) prensibi kullanılarak zaman gecikmesi tahmini ele alınmakta ve ilgili Cramér-Rao sınırları türetilmektedir. Tek bir geniş bant radarın ve bilinen yansıtıcı bir geometrinin içinde bulunan bir hedefin var olduğu varsayılmaktadır. Eğer çok yollu sinyal bileşenleri algılanabilir ve ayrıştırılabilir durumdaysa, çok yollu yansımaların kullanımı sayesinde tek bir sensörle hedefin geliş açısının (Angle of Arrival - AoA) tahmin edilmesine ve doğrudan yol zaman gecikmesi tahmin doğruluğunun artırılmasına olanak tanıdığı gösterilmektedir. Bunun nedeni, burada gösterildiği gibi, çok yollu zaman gecikmesinin doğrudan yolun zaman gecikmesinin ve geliş açısının belirlenmiş bir fonksiyonu olmasıdır. Yansıtıcı yüzeylerden kaynaklanan çok yollu sinyaller, hedefi farklı açılardan gözlemleyen sanal radar sensörleri oluşturur ve böylece geliş açısının tahmin edilmesini sağlar. 3. Bölümde, çok yollu ortamlarda radar hedef tespiti problemlerini ele almak için yeni bir yöntem ele alınmaktadır. Önerilen yöntemin yeniliği, çevre hakkında ön bilgiyi kullanarak elektromanyetik modelleme ile birleştirmesi ve olası çok yollu yapıya ilişkin bazı bilgiler elde etmesidir. Bu bilgiler, çok yollu bileşenlerin davranışına bağlı olarak ortamın farklı bölgelere ayrılmasına yardımcı olur. Özellikle bir vaka çalışması olarak, yansıtıcı bir zemin varlığında bir radar ve bir hedef ele alınmaktadır. Bu ortamda, çok yollu bileşenler arasındaki örtüşme miktarına bağlı olarak üç bölge belirlenmiştir. Her bölge için, çok yollu yapıyı kullanarak alıcılar tasarlanmıştır. Böylece, radar tespit problemlerini analiz etmek için farklı bir bakış açısı önerilmektedir. İki ana sonuç elde edilmiştir: Birincisi, çok yollu sinyallerin doğru şekilde hesaba katılmasıyla hedef tespit olasılığının artırılmasıdır. İkincisi ise, hedefin konumu ve mevcut sinyal-gürültü oranına (SNR) bağlı olarak en iyi performans gösteren dedektörün önceden belirlenebilmesidir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a novel approach is presented to evaluate the performance improvement of a radar system exploiting multipath, as compared to a conventional system that exploits only the direct path return. This novel approach to exploit multipath requires prior knowledge of the radar target environment. In Chapter 2, time delay estimation using the maximum likelihood principle is addressed for the multipath exploitation problem and the corresponding Cram´er-Rao bounds are derived. A single wideband radar and a target in a known reflecting geometry are assumed. If the multipath is indeed detectable and resolvable, it is show that multipath exploitation permits estimating the angle of arrival (AoA) of the target with a single sensor and improves estimation accuracy of the direct path time delay. These are both possible because the multipath time delay is a deterministic function of the time delay of the direct path as well as its AoA, as it is demonstrated here. The multipath caused from reflections from surfaces yields virtual radar sensors observing the target from different aspects, thereby allowing AoA estimation. In Chapter 3, a new method to address radar target detection problems in multipath environments is considered. The novelty of the proposed method is that it exploits prior knowledge on the environment and combines it with electromagnetic modeling to determine some information about the possible multipath structure. This information is used to separate the environment into different regions based upon the behavior of the multipath components. Specifically, as a case study, we consider a radar and a target in the presence of a reflecting ground. For this environment, three regions are determined based upon the amount of overlap among the multipath components. For each region, receivers are designed exploiting the multipath structure. Thus, a different viewpoint to analyze radar detection problems is suggested. The two main results are the improvement in the target probability of detection, by properly accounting for the multipath, and the a priori determination of the best performing detector based upon the location of the target and the available signal-to-noise ratio.
Benzer Tezler
- Çift darbe testi ile güç MOSFETlerinde, parazitik etki ve anahtarlama kayıplarının uygulamalı tespiti ve Monte Carlo yöntemi ile güvenilirlik analizi
Practical detection of parasitic effects and switching losses in power MOSFETs by double pulse test and reliability analysis by Monte Carlo method
ABDULKERİM ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Karanlık enerji adayları için genelleştirilmiş holografik durum denklemlerinin istatistiksel analizi
Statistical analysis of the generalized holographic equations of state for the candidates of the dark energy
EMRE DEMİR
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERTAN GÜDEKLİ
- Enerji sistemlerinde geçici olayların analizinde bilgisayar desteğinin etkisi
The Effect of computer aid on analysis of power system transients
ERKAN MEŞE
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. NESRİN TARKAN
- Uydu verileri ile İstanbul Boğazı ve Haliç'de su kirliliğinin makro düzeyde belirlenmesi
Intrepretation at macro level as pollution of water resources of remotely sensed data of Bosphorus and golden horn estuary by an unsupervised and supervised classification method
H.GONCA COŞKUN
- Novel complex dielectric permittivity measurement methods with open ended coaxial probes
Açık uçlu eşeksenel pboblarla kompleks dielektrik geçirgenliği ölçümü için özgün yöntemler
İSMAİL DİLMAN
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÇAYÖREN