رادار

[hamid_67]

در مورد برد این رادارمون که به نوبه خودش توان فرستنده رو تعیین میکنه هم باید بگم که شاید حتا برد 100 متر برای چیزی که من توی ذهنم دارم هم کاملا مناسب باشه چون پرنده ای که قصد ساختش رو دارم(ایشالا حتمن تابستون) سرعت زیادی نداره و اگه بتونه فضای 100 متر جلوی خودش رو ببینه ایده آله

[hamid_67]

انتن رادار هواپیما رو من دیدم. انتن تقریبن دایره ای با قطر حدود 1-1.5 متر هست و برد رادار هم بستگی به تکنولوژی مورد استفاده داره اما در جنگنده های نیروی هوایی خودمون(که تکنولوژی 5 دهه قبل هست!) در حدود 150 کیلومتر هست و به خاطر برد زیادی که داره، فرستنده ای با توان بسیار زیاد داره. بطوریکه مهندس ها و تکنسین های نیروی هوایی که روی رادار هواپیما کار میکنن توی فیش حقوقیشون مبلغی به عنوان حق اشعه دریافت میکنن! چون اثرات مخربی روی بدنشون داره.

[hamid_67]

فرض رو بر این بذاریم که راداری با برد 100 متر قراره داشته باشیم و محاسبات و سخت افزار لازم رو محاسبه کنیم.
راستی من هنوز نفهمیدم که تولید موج رو چه قطعه ای انجام میده. توی رادارهای زمینی(وشاید هوایی) از لامپ مگنترون استفاده میشه اگه اشتباه نکنم. برای رادارهای ساده تر چی؟ آیا قطعه دیگه ای هس؟
به زودی خودم هم با رجوع به کتابهای درسیم وارد محاسبات میشم و همچنین طی هفته آینده با یکی از اساتید مخابرات که خودش هم رادار تدریس میکنه صحبت میکنم و امیدوارم اطلاعات مفیدی بدست بیارم و به اشتراک بذارم.

[hamid_67]

راستی یه چالش اساسی در رادار پردازش سیگنالهای دریافتیه و این کار رو یه نرم افزار انجام میده. حالا سوالم اینه که آیا روی میکرو کنترلر میشه نرم افزار نصب کرد؟! اون بوردهایی که قابلیت نصب لینوکس دارن رو میشه برای نصب نرم افزار هم بکار برد؟
فکر نکنم با یه برنامه به زبان c بشه کار پردازش سیگنال رو انجام داد

[abolfazld]

سلام
در مورد سخت فركانس كاري فكر ميكنم بتوانيم با مدارات pll به فركانس مورد نظر دست يافت.

در مورد لامپ مگنترون اطلاعاتي ندارم اگه شما اطلاعاتي داريد بزاريد.

يك نكته خيلي مهم در مورد راداهاي پالسي كه در يك زمان سيستم فرستنده ودر زمان ديگر سيستم گيرنده ميشود حداقل فاصله اي كه رادار قادر به تشخيص اهداف نيست تعريف ميشود وآن بستگي به زمان فرستندگي دارد چون در اين حالت گيرنده خفه است و قادر به دريافت اكو هاي برگشتي نيست.به فرض اگر زمان فرستندگي برابر 10 ميكروثانيه تعريف گردد بر اساس سرعت امواج الكترومغناطيس (هر يك ميكروثانيه 300متر و با توجه به رفت و برگشت 150 متر)1500 متر را از دست خواهيم داد يعني رادار قادر به تشخيص اهداف تا فاصله 1500 متري نيست چون ديگر اكوهاي اين اهداف دريافت نمي گردند.

براي آنكه بتوان اهداف خيلي نزديك را آشكار نمود بايستي فركانس كاري را آنقدر بالا ببريم تا بتوان به فاصله هاي كمتر دست يافت مثلا با ارسال پالس در فاصله زماني 100 نانو ثانيه اين فاصله به 15 متر كاهش مي يابد

[abolfazld]

براي حل اين مشكل رادارهاي cw(continus wave) ,و FMCW طراحي شده اند كه به طور مداوم و بدون قطعي فضا را اسكن ميكنند كه نوع دوم FMCW كاملتر از نوع اول است.

به نظر من ما بايد يك مدار ابتدايي خيلي ساده كه شامل يك فرستنده و يك گيرنده باشه و يك نرم افزار تحليل رو طراحي و بسازيم تا قلق و روش كار دستمون بياد.

در مورد نرم افزار اگر فركانس ارساليمون بزرگ نباشه ميتونيم از همين بردهاي مارس كه روش لينوكس و اندرويد تصب ميشه استفاده كنيم.و براش نرم افزار بنويسيم.
من چند سال پيش نوعي رادار آموزشي كوچك با آنتن بشقابي مثل ديش ماهواره ولي در حد نصف ابعاد آن ديدم كه حدود فضاي 100 متري رو اسكن ميكرد و روي مانيتور نمايش ميداد پس ميشه راداري در اين حد و ابعاد ساخت .

[abolfazld]

البته نمونه خيلي پيش پا افتاده رادار كه از اكو برگشتي جهت شناسايي استفاده ميكنه همين سنسورهاي اولتراسونيك هست كه تا فاصله 10 متري يا بيشر جلوي خودش رو اسكن ميكنه.من ميگم فركانس پايه رو از كم شروع كنيم مثلا فركانس 100 مگاهرتز و فركانس پردازش 1 گيگا هرتز كه با همين بردهاي مارس هم بتونيم كار كنيم و براش نرم افزار تحليل بنويسيم.

[hamid_67]

درود
آره فکر خوبیه که بیاییم از یه رادار ساده شروع کنیم و کم کم و با سعی و خطا ارتقاش بدیم. پس باید به فکر خرید یه مارس برد باشم. این برد مارس و یه سری قطعات دیگه رو برای یه پروژه دیگه هم نیاز دارم و فکر خریدش بودم. بهرحال همین زودی ها میخرمش. تا اونموقع بهتره بیکار نمونیم و به نرم افزار بپردازیم. در مورد نرم افزار چه ایده ای دارید؟

[hamid_67]

يك نكته خيلي مهم در مورد راداهاي پالسي كه در يك زمان سيستم فرستنده ودر زمان ديگر سيستم گيرنده ميشود حداقل فاصله اي كه رادار قادر به تشخيص اهداف نيست تعريف ميشود وآن بستگي به زمان فرستندگي دارد چون در اين حالت گيرنده خفه است و قادر به دريافت اكو هاي برگشتي نيست.به فرض اگر زمان فرستندگي برابر 10 ميكروثانيه تعريف گردد بر اساس سرعت امواج الكترومغناطيس (هر يك ميكروثانيه 300متر و با توجه به رفت و برگشت 150 متر)1500 متر را از دست خواهيم داد يعني رادار قادر به تشخيص اهداف تا فاصله 1500 متري نيست چون ديگر اكوهاي اين اهداف دريافت نمي گردند.

براي آنكه بتوان اهداف خيلي نزديك را آشكار نمود بايستي فركانس كاري را آنقدر بالا ببريم تا بتوان به فاصله هاي كمتر دست يافت مثلا با ارسال پالس در فاصله زماني 100 نانو ثانيه اين فاصله به 15 متر كاهش مي يابد

درسته همینطوره. من به این فکر نکرده بودم. توی اون اسلایدهای انگلیسی که لینکشو گذاشته بودین هم این نکته رو گفته بود. و همونطور که گفتید فرکانس کاری بالاتر قطعات قوی تر و در نتیجه گرونتر (و سنگینتر) میخواد. یه فکر دیگه دارم: برای راحتی با فرکانس پایینتر کار کنیم، عوضش چون سرعت حرکت پرنده رو میدونیم (و سرعتش هم ثابته) میتونیم برخورد به مانع رو برای t ثانیه بعد برای میکرویی که پرنده رو کنترل میکنه پیش بینی کنیم تا در موقع مناسب تغییر ارتفاع یا تغییر جهت بده. البته 1500 متر گاف زیادیه و شاید تا حدود 500 متر مناسب باشه. اما چون اینطوری دقت زیادی نداریم باید در کنارش در جلوی پرنده از یک یا دو تا سنسور اولتراسونیک هم برای اطمینان از عدم برخورد استفاده کنیم. البته این دیگه یه مساله بهینه سازیه و باید دید کدوم ترکیب از نظر وزن و ابعاد و هزینه به صرفه تره. شما نظری دارید؟

[abolfazld]

درود
آره فکر خوبیه که بیاییم از یه رادار ساده شروع کنیم و کم کم و با سعی و خطا ارتقاش بدیم. پس باید به فکر خرید یه مارس برد باشم. این برد مارس و یه سری قطعات دیگه رو برای یه پروژه دیگه هم نیاز دارم و فکر خریدش بودم. بهرحال همین زودی ها میخرمش. تا اونموقع بهتره بیکار نمونیم و به نرم افزار بپردازیم. در مورد نرم افزار چه ایده ای دارید؟

نرم افزار هم داستاني ميشه
ما الكترونيكي ها عادت كرديم با ميكرو كار كنيم و با نرم افزارهايي مبتني بر C يا basic كار كنيم و كوچ كردن از ان برامون قدري دشوار هست كه بياييم زبان هاي ديگر خصوصا اينكه بخواهيم در محيط لينوكس برنامه بنويسيم ولي اين تغيير را بايد هر چه سريعتر انجام بديم اينو حداقل برا خودم ميگم
برد مارس يا كوبي براي پروژه كنوني گزينه خيلي خوبي هست من يه دونش رو گرفتم و فقط يه تست زدم روش سيستم عامل اندرويد نصبه و همه جور امكاناتي از قبيل پورت USB,LAN,HDMI,USB OTG,,Vورودي و خروجي صوت و محل اتصال هارد ساتا و ميكرو اس دي.خلاصه يه ميني كامپيوتر خوب محسوب ميشه و ميتونيم روش حساب ميشه.يه مشكل كوچولو كه داره خروجي تصويرش HDMIهست كه با يه مدار ساده ميتوان به VGA تغيرش داد تا از روي مانيتور هم قابل استفاده باشه.
قدم بعدي هم نرم افزار نويسي براي رادار هست كه بتونه اطلاعات رو پردازش كنه.

[hamid_67]

من یکم تحقیق کردم دیدم برای پردازش سیگنالهای رادار از تراشه های dsp استفاده میکنن. Dspهای فرکانس پایین 40 مگاهرتزی رو میشه گیر آورد ولی اینطور که چند جا گفته بودن فرکانسهای بالاتر رو بدلیل اینکه کاربرد نظامی پیدا میکنه رو به ایران نمیفروشن. باید دید میکروکنترلر هم از پس پردازش این سیگنالها بر میاد یا نه

[hamid_67]

برد مارس يا كوبي براي پروژه كنوني گزينه خيلي خوبي هست من يه دونش رو گرفتم و فقط يه تست زدم روش سيستم عامل اندرويد نصبه و همه جور امكاناتي از قبيل پورت usb,lan,hdmi,usb otg,,vورودي و خروجي صوت و محل اتصال هارد ساتا و ميكرو اس دي.خلاصه يه ميني كامپيوتر خوب محسوب ميشه و ميتونيم روش حساب ميشه.يه مشكل كوچولو كه داره خروجي تصويرش hdmiهست كه با يه مدار ساده ميتوان به vga تغيرش داد تا از روي مانيتور هم قابل استفاده باشه.
قدم بعدي هم نرم افزار نويسي براي رادار هست كه بتونه اطلاعات رو پردازش كنه.

خوبه پس. برای برنامه نویسی چه پیشنهادی دارید؟

[abolfazld]

خوب در مورد نرم افزار بياييد صحبت كنيم تا ببينيم چي ميخواهيم تا كاملش كنيم

ورودي ها:زمان ارسال-زمان دريافت-پالس ارسالي-چك پالس برگشتي كه از خود آنتن ما ارسال شده باشد.زمان بندي ها و در اوردن فاصله نسبت به موانع-چك انكه هدف متحرك هست يا نه و در آوردن سرعت و فاصله تا هدف با توجه به سرعت و جهت حركت خودمون

اين نرم افزار فقط براي پردازش انتهايي است و سگنالينگ جهت ارسال و دريافت در بخش فرستنده و گيرنده بايستي از همان dsp و يا ميكروكنترلر هاي قدرتمند كنوني نظير arm استفاده كنيم

[abolfazld]

درسته همینطوره. من به این فکر نکرده بودم. توی اون اسلایدهای انگلیسی که لینکشو گذاشته بودین هم این نکته رو گفته بود. و همونطور که گفتید فرکانس کاری بالاتر قطعات قوی تر و در نتیجه گرونتر (و سنگینتر) میخواد. یه فکر دیگه دارم: برای راحتی با فرکانس پایینتر کار کنیم، عوضش چون سرعت حرکت پرنده رو میدونیم (و سرعتش هم ثابته) میتونیم برخورد به مانع رو برای t ثانیه بعد برای میکرویی که پرنده رو کنترل میکنه پیش بینی کنیم تا در موقع مناسب تغییر ارتفاع یا تغییر جهت بده. البته 1500 متر گاف زیادیه و شاید تا حدود 500 متر مناسب باشه. اما چون اینطوری دقت زیادی نداریم باید در کنارش در جلوی پرنده از یک یا دو تا سنسور اولتراسونیک هم برای اطمینان از عدم برخورد استفاده کنیم. البته این دیگه یه مساله بهینه سازیه و باید دید کدوم ترکیب از نظر وزن و ابعاد و هزینه به صرفه تره. شما نظری دارید؟

در مورد اسکن کوتاه برد منم با شما موافقم فکر میکنم استفاده از چندین سنسو رالتراسونیک در اطراف پرنده بتونه مشکل رو حل کنه

[hamid_67]

خوب در مورد نرم افزار بياييد صحبت كنيم تا ببينيم چي ميخواهيم تا كاملش كنيم

ورودي ها:زمان ارسال-زمان دريافت-پالس ارسالي-چك پالس برگشتي كه از خود آنتن ما ارسال شده باشد.زمان بندي ها و در اوردن فاصله نسبت به موانع-چك انكه هدف متحرك هست يا نه و در آوردن سرعت و فاصله تا هدف با توجه به سرعت و جهت حركت خودمون

اين نرم افزار فقط براي پردازش انتهايي است و سگنالينگ جهت ارسال و دريافت در بخش فرستنده و گيرنده بايستي از همان dsp و يا ميكروكنترلر هاي قدرتمند كنوني نظير arm استفاده كنيم

زمان ارسال و زمان دریافت رو چرا باید در برنامه پردازش سیگنال لحاظ کنیم؟

برای زمانبندی ارسال و دریافت موج باید از تایمر داخلی میکروکنترلر استفاده کنیم. در مورد مارس برد چیز زیادی نمیدونم ولی به طور کلی سریعترین تایمر میکروکنترلر آرم با فرکانسی برابر با نصف فرکانس کلاک اصلی کار میکنه. یعنی اگر فرکانس میکروی بکار رفته در مارس برد 1 گیگاهرتز هست، فرکانس سریعترین تایمر 500 مگاهرتز خواهد بود. معنیش اینه که ما نهایتن میتونیم در هر ثانیه 250 ملیون بار عمل ارسال موج رو انجام بدیم و 250 ملیون بار موج ارسالی رو دریافت کنیم. پس فرکانس موج ارسالی ما 250 مگاهرتز هست که با محاسبه، طول موج اون میشه 1.2 متر.(برای طراحی آنتن) و همینطور چون زمان فرستندگی 4 نانو ثانیه هست، با محاسبه مسافتی که موج در مدتی که آنتن روی مد گیرندگی کار میکنه، طی میکنه برابر 1.2 متر میشه و این گاف رادارمونه. خصوصن گاف رادار یخورده غیر معقول به نظر میاد، اگه اشتباهی رخ داده بگید

[abolfazld]

ببينيد من مد فرستندگي رو تشريح كنم
ما در مد فرستندگي يك نوع پالس مخصوص خودمون رو ميفرستيم كه درون اين پالس سيگنال ديگري قرار دارد به فرض مثال دو عدد پالس مربعي با پهناي پالس 1 ميكرو ثانيه كه بين آن دو 3 ميكروثانيه صفر داريم حالا درون اين پالس مربعي سيگنال ديگري با پهناي پالس 1 نانو قرار ميگيرد اسن نوع پالسها ميتوانند سينوسي باشند
علت اينكه 2 پالس ارسال ميكنيم با فاصله 3 ميكر ثانيه off شناسايي اين سيگنال هنگام بازگشت در گيرنده است كه گيرنده پالسهاي برگشتي را آناليز كند در صورتي كه از فرستنده خودي پخش شده باشد اجازه پردازشهاي بعدي دهد وگرنه انرا حذف نمايد.اين فاصله ميتواند در هر ارسال متغير باشد و گيرنده تشخيص دهد كه اكوي برگشتي مربوط به كدام ارسالش بوده و زمان بندي نمايد.

البته فاصله خاموشي دست خودمون هست و ميتونيم كم و زيادش كنيم همچنين طول پالسهاي ارسالي.

بلوك زير نحوه كار رو بهتر نشون ميده

[abolfazld]

اين تصوير متحرك تقريبا كل كار ما را به همراه نمودار زمان با اكوي برگشتي نشون ميده

Pulse radar: The round-trip time for the radar pulse to get to the target and return is measured. The distance is proportional to this time.

[abolfazld]

در اين تصوير يك محاسبه كوچك براي در اوردن فاصله انجام دادم

[hamid_67]

این که گفتید دو پالس با فاصله مشخص میفرستیم خیلی جالبه و کارایی رو بالا میبره.

شما مدولاسیون رو توضیح دادید. اما من متوجه نمیشم که اصلن ما چرا باید مدولاسیون رو بکار ببریم؟ درواقع ما که نمیخوایم پیامی رو به جایی منتقل کنیم که اون رو مدوله کنیم تا بردش بیشتر بشه و نویز نگیره. فرض کنید ما سیگنالی رو روی یه موج سینوسی سوار کنیم و ارسال کنیم و بعد از برخورد به شئ اون رو دریافت کنیم، حالا فرکانس موج حامل تغییر کرده و ما این تغییر فرکانس و همینطور زمان بازگشت رو باید برای بدست آوردن سرعت و مکان شئ پردازش می کنیم، پس نقش سیگنال مدوله شده اینجا چیه؟ فکر نکنم مدولاسیون توی رادار انجام بشه

[hamid_67]

پس الگوریتم کار اینطوریه:

-میکرو کنترلر به واحد تولید موج دستور ایجاد یه موج سینوسی با فرکانس f رو میده (از این به بعد این موج دائمن تولید میشه) و به آنتن دستور ارسال موج رو میده. این لحظه رو به عنوان مبنای زمان در نظر میگیره.
برنامه پردازشگر f رو ثبت میکنه

-بعد از گذشت زمان t میکروکنترلر دستور ارسال سیگنال دوم رو میده

-میکروکنترلر به مدت مشخص اجازه ارسال هیچ موجی رو نمیده، در این مدت آنتن رو روی مدار گیرنده سوییچ میکنه

-اگر مدار گیرنده سیگنال موجی رو دریافت کنه، میکروکنترلر فرکانس موج و همچنین ساعت دریافت رو ثبت میکنه و منتظر میمونه تا سیگنال موج دوم هم برسه. اگر موج دوم رسید، فاصله بین این دو سیگنال رو چک میکنه و اگر با t برابر بود آنگاه فرکانس و ساعت دریافت رو به برنامه میده
در غیر اینصورت بعد گذشت زمان مشخص مجددن آنتن رو در اختیار فرستنده قرار میده

-برنامه ساعت دریافت رو برای بدست آوردن فاصله و فرکانس موج دریافتی رو برای بدست آوردن سرعت شئ بکار میبره

-این سیکل ادامه پیدا میکنه