Эта статья написана по мотивам статей с сайта IEEE Spectrum и RTL-SDR.com посвященных пассивному радару, реализованному с помощью SDR-технологий. Давайте попробуем разобраться с тем как это устроено, а также преимуществами и недостатками этой технологии. Далее рассмотрим варианты практического применения этой технологии.
SDR и пассивный радар
Благодаря развитию SDR-технологии, реализация пассивного радара стала доступна широкому кругу энтузиастов. SDR даёт гибкий подход для обработки принимаемых сигналов, при этом можно объединять несколько источников(приёмников) сигнала и производить различные операции с ними.
Тут большой простор для разработки новых алгоритмов или оптимизации уже существующих, также на программном уровне можно адаптировать работу пассивного радара под свои нужды.
Всё это позволяет на относительно не дорогих устройствах собрать и реализовать пассивный радар. Этот подход не создаёт никакого излучения, поэтому для исследований нет необходимости получения лицензий на радиочастоты. Рассмотрим плюсы и минусы этого подхода
Пассивный радар — это тип радара, который для обнаружения объектов использует в своей работе сигналы от действующих источников, например таких как радиовещательные станции или сигналы спутников. В отличие от традиционных радаров, пассивные радары не излучают свои собственные сигналы, что делает их более скрытными и трудными для обнаружения. Далее разберёмся в этом детальнее.
Пример простейшего пассивного радар с двумя приёмниками.
- Приёмник 1 + его антенна (опорный приёмник) принимают прямой сигнал от DVB ретранслятора или вышки сотового оператора. Т.е. антенна направлена на сам источник сигнала.
- Приёмник 2 + его антенна (обзорная антенна) направлена в область пространства откуда ожидаем принимать отражённый сигнал от объектов, которые хотим увидеть.
Далее когда принят отражённый сигнал, его время сравнивается со временем приёма этого же сигнала, на первом приёмнике(который принимает прямой сигнал). Разница во времени приёма и сдвиге частоты (эффект Доплера) отражённого сигнала относительно прямого даёт информацию о расстоянии до объекта и его скорости.
На просторах интернета натыкался на статьи, где авторы делали реализации на нескольких SDR-RTL (RTL R820T2/R860) или нескольких HackRF, но сейчас есть более удобные решения Kerberos SDR (4 приёмника) и KrakenSDR (5 приёмников).
Схематически это выглядит так
На изображении пример где используется два приёмника, первый принимает прямой сигнал от ретранслятора на здании, второй приёмник принимает этот же сигнал, но уже отражённый от различных объектов. Т.о. на входе пассивного радара имеем два сигнала прямой и отражённый.
Сравнение времени между поступлением сигнала от вещательного передатчика и поступлением отражения этого сигнала позволяет обнаруживать такие объекты, как самолеты, и оценивать их дальность. Частотные сдвиги между двумя сигналами позволяют вам построить график скорости объекта по направлению к антеннам или от них, а также дальность. На графике сверху показан удаляющийся самолет, увеличивающий свою скорость.
Преимущества пассивного радара
• Скрытность: Пассивные радары не излучают сигналы, их не обнаружить по излучению
• Низкая стоимость: Пассивные радары могут быть реализованы с использованием доступных SDR-устройств и существующих в эфире радиосигналов.
• Широкое покрытие: Пассивные радары могут использовать сигналы от множества источников, что обеспечивает более широкое покрытие, чем традиционные радары.
• Избежание интерференции: Пассивные радары могут быть использованы для обнаружения объектов в средах с высокой степенью радиопомех.
Недостатки пассивного радара
• Зависимость от источника сигнала: Пассивные радары используют сторонний источник сигнала от мощности и стабильности которого зависит работа пассивного радара.
• Сложность обработки сигналов: Пассивные радары требуют сложных алгоритмов обработки сигналов как сравнения сигналов в режиме реального времени, так и для выделения сигналов из шума при низком уровне сигнала.
Применение пассивного радара
• Погода и мониторинг окружающей среды: Пассивные радары могут быть использованы для отслеживания движения облаков, метеоров, измерения осадков…
• Военная разведка: Пассивные радары могут использоваться для обнаружения вражеских самолетов, ракет и кораблей.
• Контроль воздушного движения: Пассивные радары могут быть использованы для отслеживания самолетов и дронов в районах с ограниченным радиопокрытием.
Изображение с сайта RTL-SDR, автор демонстрируется обнаружение самолётов и метеоров.
Заключение
Пассивный радар с использованием SDR — это перспективная технология с широким спектром применения. Хотя существует целый ряд технические проблем, которые необходимо решить, преимущества пассивного радара делают его привлекательной альтернативой традиционным радарам. В будущем, по мере того как SDR-устройства становятся более доступными и мощными, пассивные радары могут играть все более важную роль в различных областях.
+ Ещё интересный материал по данной теме: Статья (ENG)
