شكل‌دهي بهينه پرتو در رادار روزنه مصنوعي چرخشي زمين‌پايه به منظور بيشينه نمودن نسبت سيگنال به نويز در تصوير

Optimal Beamforming for Maximization of the Image SNR in Ground-Based Circular Synthetic Aperture Radar

در اين مقاله روشي براي شكل‌دهي پرتو ديجيتال بهينه در رادار روزنه مصنوعي چرخشي زمين‌پايه به­ منظور بيشينه­ شدن نسبت سيگنال به نويز (SNR) در تصوير ارائه گرديده است. در اين روش با استفاده از يك آرايه از عناصر گيرنده، ضرايب مختلط وزن‌دهي كانال‌هاي مختلف گيرنده به ­منظور بيشينه ­شدن مقدار SNR با حل يك مسأله بهينه‌سازي و تجزيه مقادير ويژه محاسبه مي‌شود. مسأله بهينه‌سازي مذكور بر اساس مدل‌سازي داده در هر برد و تشكيل تصوير به روش فيلتر منطبق و محاسبه SNR در هر پيكسل تصوير بر حسب ضرايب وزن‌دهي كانال‌هاي گيرنده به­دست آمده و در نهايت ضرايب بهينه‌ هر برد به‌صورت بردار ويژه‌ متناظر با بزرگترين مقدار ويژه يك ماتريس حاصل از هندسه و پارامترهاي سامانه ارائه گرديده است. شبيه‌سازي‌ها، برتري روش پيشنهادي در افزايش SNR تصوير –به­ ويژه در بردهاي دور- در مقايسه با شكل‌دهي پرتو به روش‌هاي ديگر شكل‌دهي پرتو ديجيتال را نشان مي‌دهد.

In this paper a method for optimal digital beamforming in ground-based circular synthetic aperture radar in order to maximize the image signal to noise ratio (SNR) is proposed. In this method to maximize the image SNR, an array of receiver elements is used and the complex weighting coefficients of receiver channels are computed by solving an optimization problem and eigenvalue decomposition. The optimization problem is formed based on data modeling in each range and matched filter image formation and SNR computation in each image pixel versus excitation coefficients. Finally, optimal weighting coefficients of each range are computed as the eigenvector corresponding to the largest eigenvalue of a matrix related to the geometry and parameters of the system. Simulations illustrate the superiority of the proposed method in increasing image SNR over other digital beamforming methods, especially at long ranges.