مقاله تشخیص چند هدف برای رادار فعال سطوح هولوگرافی قابل تنظیم مجدد

چکیده

Multi-target detection is one of the primary tasks in radar-based localization and sensing, typically built on phased array antennas. However, the bulky hardware in the phased array restricts its potential for enhancing detection accuracy, since the cost and power of the phased array can become unaffordable as its physical aperture scales up to pursue higher beam shaping capabilities. To resolve this issue, we propose a radar system enabled by reconfigurable holographic surfaces (RHSs), a novel meta-surface antenna composed of meta-material elements with cost-effective and power-efficient hardware, which performs multi-target detection in an adaptive manner. Different from the phase-control structure in the phased array, the RHS is able to apply beamforming by controlling the radiation amplitudes of its elements. Consequently, traditional beamforming schemes designed for phased arrays cannot be directly applied to RHSs due to this structural difference. To tackle this challenge, a waveform and amplitude optimization algorithm (WAOA) is designed to jointly optimize the radar waveform and RHS amplitudes in order to improve the detection accuracy. Simulation results reveal that the proposed RHS-enabled radar increases the probability of detection by 0.13 compared to phased array radars when six iterations of adaptive detection are performed given the same hardware cost.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

تشخیص چند هدف یکی از وظایف اصلی در محلی سازی و سنجش مبتنی بر رادار است که به طور معمول بر روی آنتن های آرایه ای ساخته شده است.با این حال ، سخت افزار حجیم در آرایه فاز پتانسیل خود را برای افزایش دقت تشخیص محدود می کند ، زیرا هزینه و قدرت آرایه فاز می تواند غیرقابل تحمل شود زیرا مقیاس دیافراگم فیزیکی آن برای پیگیری قابلیت های شکل دهنده پرتو بالاتر است.برای حل این مسئله ، ما یک سیستم رادار را که توسط سطوح هولوگرافی قابل تنظیم (RHSS) فعال شده است ، پیشنهاد می کنیم ، یک آنتن با سطح متا جدید متشکل از عناصر متا ماده با سخت افزار مقرون به صرفه و کارآمد ، که در یک تشخیص چند هدف در یک تطبیقی انجام می شودشیوه.متفاوت از ساختار کنترل فاز در آرایه فاز ، RHS قادر است با کنترل دامنه تابش عناصر آن ، پرتوهای را اعمال کند.در نتیجه ، طرح های پرتوهای سنتی که برای آرایه های مرحله ای طراحی شده اند ، به دلیل این تفاوت ساختاری نمی توانند مستقیماً در RHSS اعمال شوند.برای مقابله با این چالش ، یک الگوریتم بهینه سازی موج و دامنه (WAOA) به منظور بهبود صحت تشخیص ، به طور مشترک شکل موج رادار و دامنه RHS را بهینه سازی می کند.نتایج شبیه سازی نشان می دهد که رادارهای پیشنهادی RHS با قابلیت تشخیص توسط 0.13 در مقایسه با رادارهای آرایه مرحله ای افزایش می یابد که شش تکرار تشخیص تطبیقی با توجه به همان هزینه سخت افزاری انجام می شود.