Terma合作开发的一种新雷达系统可以做到这两点,甚至更多。该雷达分辨率高、视野广,可同时跟踪多架无人机。无人机很难被发现,因为它们可能很小并且来自四面八方。此外,它们通常由不能很好地反射雷达波的塑料材料制成。
“探测无人机的市场很大,例如在军事环境和机场,”雷达项目负责人DTUSpace的JørgenDall教授说。他还提到了瑞典当局在非法无人机飞行方面的问题。尤其是在2022年初,无人机在核电站、军区、机场、皇宫上空多次出现。
为避免机场、保护关键基础设施、保守军事机密等,很多地方都不允许无人机飞行。打击非法无人机飞行的第一步是检测、跟踪和分类无人机。在这里,新雷达可以提供帮助。
许多天线提供更高的分辨率
一般来说,雷达的工作原理是发射被物体反射的微波信号,然后拾取回波并与输出信号进行比较。知道信号以光速运动,很容易计算到物体的距离。你只需要衡量它已经进行了多长时间。
这在理论上很容易,但在现实世界中却更加困难,尤其是如果您不仅想知道与物体的距离,还想知道它在三个维度上的确切位置以及它的速度。但是在这里,来自DTUSpace的研究人员利用了雷达的巨大优势,该雷达不仅有一个用于发送和接收信号的天线,而且总共有16个天线。
使用多天线的原理称为MIMO,即多输入多输出。该原理在无线通信中尤其广为人知,其优势首先在于确保高带宽。
如果在最新的WiFi标准和移动网络(4G和5G)中没有MIMO技术,笔记本电脑和手机之间的数据传输速度将比现在略低。DTU研究人员着手研究具有多天线的技术是否也可用于改进雷达系统,事实证明确实如此。
无需旋转即可工作
“借助MIMO,我们可以在相当宽的角度范围内(例如120度)同时看到所有方向,并且我们可以在不旋转雷达的情况下以相对低成本的方式获得良好的水平角度分辨率,”JørgenDall说并继续说道:
“我们的雷达有八个发射器和八个接收器。如果所有的发射器同时发送相同的信号,我们只需要一个大天线向特定方向发送信号。相反,我们确保发射器以交错的方式发送相同的信号或发送不同的信号。”
“八个信号中的每一个都由所有八个接收器收集并相互分离,这为我们提供了总共64个虚拟通道,尽管我们只有16个物理通道。”
当来自发射器的信号击中无人机时,信号会反射回所有八个接收器,并且根据回波的时间,可以计算到无人机的距离和方向。但是通过八个发射器和接收器以正确的方式相互定位,可以更准确地确定无人机的位置和速度。
范围可能会增加
如果无人机靠近,则可以识别类型。所谓的微多普勒信号——由转子叶片的运动引起——可以揭示它是什么类型的无人机。
该雷达项目自2018年以来一直在运行,产生的演示模型清楚地表明该概念有效。另一个MIMO雷达正在建造中。
原型的射程只有100米,因为更长的射程需要更高的功率、当局的传输许可以及更昂贵的放大器。最初,该项目专注于展示该技术可以使用,并且可以在以后的版本中轻松增加范围。
JørgenDall还强调,MIMO雷达可以用于检测小型飞行物体以外的其他目的。该项目的主要目的是对雷达技术进行研究,而无人机探测是这方面的适当应用。
该项目将继续进行,两名博士生将继续进行,第三名博士生将继续进行,其主要资金来自ThomasB.Thrige基金会的580万丹麦克朗赠款。
假设Terma选择继续使用该技术进行MIMO雷达的实际产品开发和商业化。在这种情况下,这些系统有可能有助于保护机场安全免受来自地面和空中的威胁,作为Terma全球机场雷达的能力扩展。