Signal modeling and foundations of Near-field naval MIMO radar: for small targets discrimination
Authors
Obriot, Nicolas ; Hamet, Bastien
Term
10. term
Publication year
2012
Submitted on
2012-05-31
Pages
200
Abstract
Pirateri involverer ofte små gummibåde, som bølgerne kan skjule for skibenes radarer. Overraskelsesmomentet er vigtigt, så tidlig varsling er afgørende. Dette speciale undersøger, om en stor antenneopsætning på et større fartøj, der danner en MIMO‑radar (med flere sendere og modtagere, som udsender og modtager flere signaler samtidig), kan forbedre detektionen af små, nærliggende mål. Vi bygger og afprøver en komplet simuleringsmodel af et maritimt radarsystem med fokus på nærfeltsdrift (mål tæt på skibet), uønskede ekkoer fra havoverfladen (sea clutter), signalmodellering og polarisering (radarbølgers orientering). Resultaterne viser, at en statistisk model kaldet Tsallis‑fordelingen beskriver amplituden af hav‑ekkoer bedre end den ofte anvendte K‑fordeling. Polarisationsanalyser peger på, at våben ombord har tydelige polarimetriske signaturer, men at de ofte skjules af varierende hav‑ekkoer og bådenes egne refleksioner, hvilket gør dem svære at opdage i praksis. Samlet set giver MIMO‑radar et markant højere signal‑til‑baggrundsekko‑forhold (SCR) end SIMO‑radar og finder små mål mere pålideligt i grov sø.
Maritime piracy often uses small inflatable boats that waves can hide from ship radars. The element of surprise matters, so early detection is critical. This thesis examines whether using a large antenna array on a big vessel to form a MIMO radar—multiple transmitters and receivers sending and receiving several signals at once—can improve detection of small, nearby targets. We build and test a full naval radar simulation focused on near‑field operation (targets close to the ship), sea clutter (unwanted echoes from the sea surface), signal modeling, and polarization (the orientation of radar waves). Our results show that a statistical model called the Tsallis distribution fits sea‑clutter amplitudes better than the commonly used K distribution. Polarization analysis indicates that onboard weapons have clear polarimetric signatures, but these are often masked by variable sea clutter and boat reflections, making them hard to detect in practice. Overall, a MIMO radar achieves a much higher signal‑to‑clutter ratio (SCR) than a SIMO radar and detects small targets more reliably in rough seas.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents