一个基于FMCW的相位编码集成传感和通信系统设计,用于海上搜救

科学领域:

• 电气工程 电气工程
• 海洋工程 海洋工程
• 信号处理 信号处理

背景情况:

• 海上搜索和救援 (SAR) 面临海上混乱影响传感和通信可靠性的挑战.
• 综合传感和通信 (ISAC) 技术为海上无线电系统提供了进步,特别是SAR操作.
• 现有系统需要现代化,以提高在具有挑战性的海洋环境中检测和通信能力.

研究的目的:

• 调查用于海上SAR的相位编码频率调制连续波 (FMCW) 系统的双重功能能力.
• 通过使用FMCW声的相调代码,在海上杂乱的存在下增强生命迹象的检测.
• 评估系统在传感和以雷达为中心的通信方面的有效性.

主要方法:

• 通过使用模糊函数属性评估各种阶段编码方案 (Barker,Frank,Zadoff-Chu (ZC),Costas).
• 模拟使用复合K分布的海浪干扰.
• 采用多输入多输出 (MIMO) 架构,使用 ZC 代码进行高分辨率物体检测和微多普勒分析.
• 通过蒙特卡洛模拟,通过ZC编码的FMCW信号在4×4 MIMO设置上验证了系统.

主要成果:

• 在Zadoff-Chu (ZC) 编码的FMCW系统中,在各种信号噪声比 (SNR) 设置中,在范围估计中,平均平方误差 (MSE) 很低.
• 发现通信性能与基线直角频率分割复杂化 (OFDM) 系统可比.
• 采用 ZC 代码的多输入多输出 (MIMO) 配置使得高分辨率检测和微多普勒测定成为可能.

结论:

• 拟议的阶段编码FMCW系统,特别是具有MIMO架构和ZC代码,是海上SAR的高效解决方案.
• 传感和通信的双重功能能力在视力受限的海上场景中解决了关键需求.
• 这项技术推动了海上无线电通信的现代化,以改善搜救行动.