Luªn v«n tªp trung nghi¶n cùu v· gi£i thuªt xû lþ t½n hi»u Radar phöc vö cho ph¥nlîp nhªn d¤ng möc ti¶u.. Sü xû lþ t½n hi»u thængminh s³ ÷ñc x¥y düng cho ch½nh b£n th¥n Radar â trong vi»
MÐ U
Mửc ẵch chồn ã t i
Viằc nghiản cựu tối ữu hõa trong ng nh viạn thổng nõi chung v trong lắnh vỹc Radar nõi riảng văn luổn õng vai trỏ bực thiát v ỏi họi khổng ngứng phĂt triºn Do khÊ nông hoÔt ởng liản tửc cÊ ng y v ảm, trong nhiãu iãu kiằn mổi trữớng thới tiát khĂc nhau (nhữ mữa, nưng,bửi, sữỡng mũ ), Radar õng vai trỏ nhữ mởt cÊm bián giúp con ngữới trong nhiãu lắnh vỹc(nhữ quƠn sỹ, h ng khổng, thới tiát ) v l cĂnh tay phÊi ưc lỹc thay thá giĂc quan cừa con ngữới cho nhiãu cổng viằc nguy hiºm, khõ khôn Trong thới Ôi ng y nay, Radar  cõ nhỳng bữợc tián vữủt bêc trong cổng nghằ tứ phƯn cựng lăn phƯn mãm v ữủc Ăp dửng rởng khưp trong ới sống Vẳ thá ỏi họi ta phÊi luổn nghiản cựu phĂt triºn nhơm Ăp ựng v tối ữu cổng nghằ Bơng cĂch Ăp dửng cĂc giÊi thuêt cho viằc xƠy dỹng bở xỷ lỵ v phƠn lợp, Radar cõ thº tỹ ởng xĂc ành mửc tiảu Thổng thữớng, cổng viằc xĂc ành mửc tiảu thữớng do con ngữới l m thẳ chêm v ẵt hiằu quÊ trong nhỳng trữớng khân cĐp, nản mửc ẵch ã t i s³ thỹc hiằn nghiản cựu xỷ lỵ v huĐn luyằn dỹ oĂn phƠn lợp mửc tiảu tỹ ởng iãu n y nhơm cung cĐp thảm cỡ sð dỹ oĂn mửc tiảu cho ngữới vên h nh Radar qua viằc huĐn luyằn cĂc trữớng hủp ngău nhiản thu ữủc cừa mửc tiảu trản tẵn hiằu Doppler.
Mửc tiảu nghiản cựu
Mửc tiảu: Luên vôn têp trung v o giÊi thuêt xỷ lỵ nhơm tối ữu hõa phƠn lợp tẵn hiằu Radar Doppler º nƠng cao hiằu quÊ ngữới dũng vợi cĂc yảu cƯu °t ra nhữ sau:
• Ta s³ tẳm hiºu Radar mode CW ð 2.4 GHz Nởi dung khÊo sĂt bao gỗm cĐu trúc phƯn cựng, cĂch thực hoÔt ởng v nhỳng lội thữớng g°p trản Radar thẵ nhiằm n y Cũng õ l cĂc yáu tố khoÊng cĂch thu, nhiạu khi thu v tẳm hữợng khưc phửc Qua õ, ta s³ lêp trẳnh thỹc hiằn thu tẵn hiằu Doppler trản mửc tiảu.
• º Ôt ữủc hiằu quÊ cao trong xỷ lỵ, ã t i s³ tẳm hiºu lỵ thuyát, thuêt toĂn v cĂch hoÔt ởng cừa hai giÊi thuêt PCA, SVM Qua õ, ta s³ Ăp dửng, xem x²t thẵ dử minh
• Luên vôn têp trung v o xỷ lỵ v phĂt triºn giÊi thuêt phƠn lợp tẵn hiằu trản Radar Doppler Bơng cĂch xĂc ành cữớng ở phờ Doppler xuĐt hiằn cao nhĐt ð tƯn số nhĐt ành cho mội loÔi mửc tiảu Ta s³ dỹ oĂn tỹ ởng tƯn số Doppler xuĐt hiằn trản mội têp dỳ liằu thu v mang i huĐn luyằn ã t i s³ thỹc hiằn huĐn luyằn nhiãu trữớng hủp tƯn số Doppler xuĐt hiằn nhĐt cõ thº trản mửc tiảu iãu n y nhơm tÔo thữ viằn huĐn luyằn SVM cho dü o¡n nh¢n sau n y.
• Cuối cũng, ta s³ viát chữỡng trẳnh mổ phọng Ănh giĂ hiằu quÊ cừa giÊi thuêt phƠn lợp.
Thỹc hiằn Ănh giĂ mực ở chẵnh xĂc trản cĂc kát quÊ cho tứng loÔi trữớng hủp.
PhÔm vi nghiản cựu v ối tữủng nghiản cựu
1.3.1 PhÔm vi nghiản cựu é mửc n y, chúng ta s³ ã cêp nhỳng iãu cỡ bÊn cƯn biát º phửc vử cho xỷ lỵ v phƠn lợp nhên dÔng mửc tiảu thỹc hiằn sau n y PhÔm vi nghiản cựu cừa ã t i bao gỗm 2 phƯn:
PhƯn tẳm hiºu Radar v lỵ thuyát thỹc hiằn
Khối kián thực nghiản cựu trong ã t i ỏi họi nãn tÊng kÿ thuêt siảu cao tƯn, thổng tin vổ tuyán nhơm hiºu ró cĐu trúc Radar 2.4 GHz v yáu tố Ênh hữðng án phƯn cựng Radar thu º cõ thº kiºm tra, Ănh giĂ dỳ liằu thu ữủc bà Ênh hữðng bði nhiãu yáu tố nhiạu gƠy ra trong mổi trữớng phƯn cựng lăn trong khổng gian truyãn Ngo i ra, khối kián thực thổng tin vổ tuyán giúp hiºu cĂch thực tẵn hiằu nhên vã Radar, cĂch dỳ liằu bián ời trong miãn thới gian sang tƯn số, hộ trủ tiãn xỷ lỵ dỳ liằu cho phƠn lợp mửc tiảu Nghiản cựu chú trồng chẵnh án xỷ lỵ tối ữu thổng tin nhên vã trản Radar, khưc phửc phƯn n o nhiạu xuĐt hiằn trản têp dỳ liằu thu gƠy sai lƯm khi phƠn lợp thu Vẳ vêy, viằc am hiºu ró khối kián thực tối ữu v ựng dửng l iãu kiằn bưt buởc giúp ã ra nhiãu phữỡng phĂp thỹc hiằn tốt phƠn lợp mửc tiảu cho ã t i.
PhƯn xỷ lỵ tẵn hiằu v phƠn lợp mửc tiảu
CĂc bữợc chẵnh thỹc hiằn bao gỗm:
• Phữỡng phĂp PCA, SVM Ăp dửng trong ã t i s³ ữủc tẳm hiºu ró khĂi niằm, cổng thực toĂn v xem x²t mổ phọng minh hồa giÊi thuêt trản mổi trữớng mĂy tẵnh iãu n y nhơm hiºu ró cĂch thực l m viằc cừa phữỡng phĂp trản dỳ liằu ta thiát lêp v l bữợc chuân bà tiáp theo cho xỷ lỵ trản tẵn hiằu ngău nhiản ta thu ữủc trản mửc tiảu thêt.
• Tẵn hiằu thu trản Radar 16.8 GHz v tẵn hiằu thu dỹa trản cĐu trúc Radar 2.4 GHz s³ ữủc bián ời FFT v chuân hõa theo ỡn và dB.
• Thiát lêp dỳ liằu Doppler thu ữủc v Ăp dửng phữỡng phĂp PCA º phƠn tẵch th nh phƯn chẵnh cừa dỳ liằu Tẵnh toĂn trung bẳnh dỳ liằu theo tứng h ng tƯn số XĂc ành và trẵ giĂ trà trung bẳnh lợn nhĐt tữỡng ựng vợi nỡi tƯn số cõ biản ở phờ xuĐt hiằn lợn.
• Ta tiáp tửc mang h ng tƯn số cõ giĂ trà trung bẳnh lợn nhĐt ta tẳm ữủc i huĐn luyằn trản SVM Vợi nhiãu têp huĐn luyằn ta thu ngău nhiản trản nhiãu loÔi mửc tiảu, ta s³ thỹc hiằn xỷ lỵ tữỡng tỹ v huĐn luyằn 3 loÔi mửc tiảu cho mội trữớng hủp Thữ viằn huĐn luyằn SVM s³ chựa to n bở cĂc giĂ trà cừa h ng tƯn số xuĐt hiằn biản ở lợn ð nhiãu trữớng hủp hoÔt ởng cừa mửc tiảu.
• Dỹa trản số lữủng nhÂn SVM dỹ oĂn ữủc cho têp dỳ liằu kiºm tra, ta cõ cð sð cho phƠn lợp v xĂc ành mửc tiảu dỳ liằu kiºm tra º Ănh giĂ hiằu quÊ phƠn lợp, ta s³ thỹc hiằn mổ phọng giÊi thuêt trản MATLAB, cụng nhữ xƠy dỹng giao diằn GUI trản lêp trẳnh cÊ thu v phƠn lợp dỳ liằu.
• Tẳm hiºu hằ thống Radar CW thỹc tá dũng º thu tẵn hiằu Doppler trản mửc tiảu ỡn.
• Nguyản lỵ v phữỡng thực xỷ lỵ tữỡng ựng loÔi Radar dũng º thu tẵn hiằu.
• CĂch thực thu v xỷ lỵ dỳ liằu Radar phũ hủp cho loÔi mửc tiảu thu dỳ liằu Doppler.
• CĂc phữỡng trẳnh thuêt toĂn liản quan cho xỷ lỵ v phƠn lợp tẵn hiằu Radar.
1.3.3 Phữỡng phĂp nghiản cựu p dửng Radar mode Doppler cho thu tẵn hiằu mửc tiảu ỡn p dửng lêp trẳnh MATLAB cho viằc thu tẵn hiằu Doppler, thỹc hiằn tiãn xỷ lỵ v phƠn lợp dỳ liằu bơng giÊi thuêt PCA v SVM Thỹc hiằn mổ phọng kát quÊ v Ănh giĂ phƠn lợp v cũng nhỳng sai số giỳa cĂc phƠn lợp.
CĐu trúc cừa luên vôn
CĐu trúc cừa luên vôn ữủc trẳnh b y bao gỗm cĂc chữỡng:
• Ch÷ìng 1: Mð ¦u Khði Ưu trẳnh b y ró vã mửc ẵch chồn ã t i, phÔm vi nghiản cựu, ối tữủng nghiản cựu, phữỡng phĂp nghiản cựu v cĐu trúc luên vôn Tứng mửc cừa chữỡng mong muốn tÔo ra cĂch nhẳn tờng quan nhĐt cho ã t i, ành hữợng cho cĂc chữỡng tiáp sau.
• Chữỡng 2: Tờng quan hẳnh th nh v phƠn lợp tẵn hiằu RadarTờng quan vã hằ thống Radar Làch sỷ phĂt triºn v hẳnh th nh hằ thống Radar CĐu trúc v hoÔt ởng Radar 2.4 GHz dũng trong ã t i Nhỳng tĂc nhƠn Ênh hữðng án viằc thu tẵn hiằu KhĂi quĂt vĐn ã cƯn thỹc hiằn Làch sỷ nghiản cựu phƠn lợp mửc tiảuRadar Kát luên chữỡng.
• Chữỡng 3: Cỡ sð lỵ thuyát xỷ lỵ v phƠn lợp tẵn hiằu Luên vôn s³ trẳnh b y tờng quan vã phữỡng phĂp, thuêt toĂn v mổ phọng minh hồa nhơm hiºu ró cĂch thực hoÔt ởng Chữỡng n y s³ trẳnh b y cử thº vã phữỡng phĂp phƠn tẵch th nh phƯn chẵnh, phữỡng phĂp phƠn lợp SVM, hiằu ựng Doppler v tẵn hiằu Radar Doppler Kát luên chữỡng
• Chữỡng 4: Xỷ lỵ v phƠn lợp tẵn hiằu Radar Doppler Trong chữỡng n y, luên vôn s³ trẳnh b y cĐu tÔo Radar dũng º thu ð tƯn số 16.8 GHz v 2.4 GHz bản cÔnh trẳnh b y và trẵ nỡi thu dỳ liằu CĂc dÔng mửc tiảu phƠn lợp trong ã t i v phữỡng thực Ăp dửng lỵ thuyát ð chữỡng 3 v o trong quĂ trẳnh lêp trẳnh v xỷ lỵ Giao diằn thu v phƠn lợp trản lêp trẳnh Matlab Mổ phọng thu v phƠn lợp dỳ liảu.
Kát quÊ phƠn lợp Kát luên chữỡng
• Chữỡng 5: Kát luên v hữợng nghiản cựu phĂt triºn ká tiápLuên vôn s³ trẳnh b y nhỳng iãu kát quÊ l m ữủc v nhỳng vĐn ã khi thỹc hiằn Bản cÔnh, chữỡng cuối s³ nảu mởt số hữợng i phĂt triºn mợi cÊ phƯn cựng lăn phƯn mãm
TÊNG QUAN HNH THNH V
Tờng quan vã hằ thống Radar
Radar ữủc viát tưt tứ cửm tứ RAdio Detection And Ranging l mởt thiát bà dũng cho viằc dỏ tẳm mửc tiảu gỗm: cĂc phữỡng tiằn trản khổng, dữợi thừy, m°t Đt v sinh vêt nhữ con ngữới, ởng vêt, Radar bực xÔ sõng vổ tuyán v o khổng gian v cĂc mửc tiảu trong tƯm Radar s³ cõ sõng phÊn hỗi lÔi Tẵn hiằu phÊn hỗi tứ mửc tiảu s³ ữủc thu lÔi tÔi Ưu thu dỏ tẳm Chúng ta cõ nhiãu dÔng Radar ữủc dũng bơng nhiãu mửc ẵch khĂc nhau Radar cõ thº sỷ dửng trong quƠn sỹ, iãu khiºn luỗng bay, tông ở an to n trản ữớng cao tốc, dỹ oĂn thới tiát v dỏ tẳm t u thõy g°p n¤n, [8].
Radar ữủc lưp °t v o nhỳng chiác mĂy bay nhọ khổng ngữới lĂi º cung cĐp cĂc hẳnh Ênh trỹc tiáp trong quƠn sỹ ð mồi iãu kiằn mổi trữớng Radar õng vai trỏ l xữỡng sống chẵnh cừa hằ thống phỏng khổng chống tản lỷa Nhữ Rick Yuse tứng nõi (phõ chừ tàch cừa bở quốc phỏng Mÿ) Radar cõ thº l m mồi thự tứ giĂm sĂt phÔm vi quy mổ lợn cho tợi nhên dÔng mởt cĂ thº e dồa cụng nhữ ành hữợng tản lỷa Ănh ch°n M°c dũ Radar c ng ng y c ng nhọ nhữ loÔi SAR mini cõ thº dũng º ành hữợng bom chẵnh xĂc khi cĂc hằ thống nhữ GPS khổng hoÔt ởng.
Khổng nhỳng thá, Radar cỏn ữủc Ăp dửng sƠu v o trong ới sống vẳ Radar thá hằ mợi gồn nhà, dạ sÊn xuĐt v chi phẵ thĐp Tứ vằ tinh xoay vỏng quanh quÿ Ôo trĂi Đt, Radar ng y n y cõ thº dũng º khÊo sĂt bản dữợi bã m°t sa mÔc cừa Ai Cêp v tẳm thĐy nhỳng dỏng sổng cờ, phá tẵch khÊo cờ Tứ cĂch xa nhiãu kilomet, chúng ta ho n to n cõ thº oĂn biát qua cĂc ởng cừa nõ Vã thº thao v thới tiát, ngữới ta Ăp dửng nõ º phĂt hiằn cĂc lội thữớng g°p nhữ giao bõng nhƯm ổ tÔi cĂc giÊi tennis ho°c dỹ bĂo thới tiát chẵnh xĂc hỡn Hiằn nay, Radar cung cĐp dỹ bĂo thới tiát trữợc bÊy ng y vợi ở chẵnh xĂc cao Vã giao thổng, Radar ữủc thiát lêp trản xe hỡi º cÊnh bĂo tai nÔn, tông mực ở an to n trong giao thổng v l bÔn ỗng h nh cho lắnh vỹc khẵ tữủng hồc nhữ nổng nghiằp.
Mổi trữớng Radar hoÔt ởng ð nhiãu iãu kiằn khĂc nhau, nản ỏi họi Radar phÊi cõ khÊ nông thẵch nghi ng y c ng cao Trong hằ thống thiát ká Radar ng y nay, sỹ thẵch nghi n y thữớng dũng cho thiát ká nỡi thu [9] Tứ õ, chúng ta cõ 3 mửc tiảu chẵnh mong muốn gỗm:
• Yảu cƯu mực ở thổng minh ối vợi sỹ nhên thực cừa Radar Sỹ xỷ lỵ tẵn hiằu thổng minh s³ ữủc xƠy dỹng cho chẵnh bÊn thƠn Radar õ trong viằc huĐn luyằn xuyản suốt trong lúc tữỡng tĂc cừa Radar vợi mổi trữớng xung quanh.
• Mực ở phÊn hỗi tứ nỡi nhên án nỡi phĂt dạ d ng cho xỷ lỵ tẵn hiằu hay nõi cĂch khĂc tẵn hiằu phÊn hỗi tứ mửc tiảu vã Radar mang ừ thổng tin °c trững mửc tiảu Đy.
• Thiát lêp thổng tin cừa Radar phÊn hỗi l iãu vổ cũng quan trồng cho hoÔt ởng khai thĂc cừa nỡi nhên.
Trong õ, mực ở nhên thực cừa mởt Radar ữủc quyát ành bði 3 yảu cƯu khÊ nông sau:
• Tẵnh chĐt riảng biằt cừa bở cÊm bián Radar phĂt v thu v o mổi trữớng trản sỹ liản kát cỡ bÊn nhơm nhên thực ữủc mửc tiảu, trĂnh sỹ gƠy nhiạu qua lÔi.
• Tẵnh chĐt pha v truyãn tia cừa anten Radar cho viằc qu²t mổi trữớng dữợi dÔng iằn phÊi nhanh º thu ữủc nhiãu thổng tin chi tiát nhĐt vã mửc tiảu
• Tông cổng suĐt tối a cho viằc tẵnh toĂn xỷ lỵ tẵn hiằu số bơng cĂc phữỡng phĂp v giÊi thuêt tối ựu.
Làch sỷ phĂt triºn v hẳnh th nh hằ thống Radar
Nhỳng giai oÔn Ưu làch sỷ cừa Radar bưt nguỗn tứ nhỳng bữợc khĂm phĂ vã lỵ thuyát trữớng iằn tứ dăn án rĐt nhiãu thỷ nghiằm vã lắnh vỹc Radar trản ựng dửng k²o d i xuyản suốt tứ thá k 19 án Ưu thá k 20 Nõ ữủc nghiản cựu phĂt triºn mÔnh m³ nhĐt l khoÊng trong khi v sau khi thá chián thự 2 kát thúc Nhỳng giai oÔn làch sỷ tiãn ã nghiản cựu hẳnh th nh Radar b t ¦u nh÷ sau:
• Khði Ưu tứ nôm 1842, Christian Andreas Doppler cổng bố nghiản cựu cừa mẳnh vã phĂt hiằn sõng Ơm ặng nhên thĐy v phĂt biºu rơng khi cõ mởt nguỗn phĂt Ơm thanh di chuyºn lÔi gƯn mởt nguỗn thu Ơm thanh trong trÔng thĂi ựng yản, thẳ nguỗn thu Ơm thanh õ s³ thu ữủc tẵn hiằu Ơm thanh cõ tƯn số cao hỡn nhiãu so vợi tƯn số cừa nguỗn phĂt v ngữủc lÔi khi nguỗn phĂt Ơm thanh di chuyºn ra xa nguỗn thu Ơm thanh ð trÔng thĂi ựng yản thẳ nguỗn thu Ơm thanh õ s³ thu ữủc tẵn hiằu Ơm thanh cõ tƯn số thĐp hỡn nhiãu so vợi tƯn số cừa nguỗn phĂt Hiằn tữủng trản cụng ữủc thỷ nghiằm v chựng minh úng vợi sõng iằn tứ Hiằn tữủng n y ữủc gồi l hiằu ựng Doppler [10].
• án nôm 1864, cĂc phữỡng trẳnh toĂn hồc vã iằn tứ ữủc ữa ra bði James Clark Maxwell Ta cõ thº biát án vợi tản gồi l phữỡng trẳnh Maxwell [11] V sau 22 nôm, nhỳng lỵ thuyát cừa ổng ữủc mang thỷ nghiằm trản thỹc tá Heinrich Hertz  chựng minh nhỳng lỵ thuyát cừa Maxwell khổng nhỳng úng trản cÊ sõng iằn tứ m cỏn trản sâng ¡nh s¡ng [12].
• Tiáp õ nôm 1888, Heinrich Hertz chựng minh sõng vổ tuyán bà phÊn xÔ lÔi sau khi g°p bã m°t kim loÔi [12] Cuối cũng nôm 1900, nh phĂt minh Nikola Tesla  ữa ra ỵ tữðng vã thiát bà gƯn giống Radar [13] Khổng ngứng ð õ nôm 1904, nhỳng thẵ nghiằm phĂt hiằn vêt thº bơng sõng vổ tuyán ữủc l m trong thỹc tá do Christian Hulsmeyer thỹc hiằn Nh phĂt minh ngữới ực n y  chựng tọ khÊ nông oĂn biát vêt thº lợn nhữ t u trong mổi trữớng sữỡng mũ d y °c, những nghiản cựu cừa ổng chữa thº dỹ oĂn khoÊng cĂch mửc tiảu so vợi nguỗn phĂt Qua õ, ổng ữủc cổng nhên v cĐp bơng sĂng chá cho phĂt minh trản v o nôm 1904 Hulsmeyer  tiáp tửc cÊi tián khÊ nông ữợc lữủng khoÊng c¡ch ngay sau â [14].
• Khði Ưu nôm 1922, Guglielmo Marconi chựng minh cõ thº Ăp dửng º phĂt hiằn t u trản biºn v truyãn thổng tin bơng sõng vổ tuyán xuyản qua cĂc lửc àa Albert Hoyt Taylor v Leo C.Young  Ăp dửng Continuous Wave Radar º thỹc hiằn tữỡng tỹ phĂt hiằn mởt con t u bơng gộ trản biºn cụng v o nôm Đy [15] Trong suốt cĂc nôm 1920 án 1930, cĂc nữợc Mÿ, ực, PhĂp, Liản Xổ, Anh  têp trung ây mÔnh nghiản cựu vã Radar.
Cho án nay, cổng nghằ Radar văn luổn ữủc xem l bẵ mêt quƠn sỹ Tuy vêy, m°c dũ cĂc nữợc n y  tốn nhiãu thới gian v cổng sực cho viằc nghiản cựu, nhỳng Radar lúc bĐy giớ ch¿ cung cĐp ữủc phữỡng hữợng cừa cĂc vêt thº lợn xuĐt hiằn trong mởt và trẵ gƯn v vã khoÊng cĂch, ở cao so vợi m°t biºn văn chữa thº ữợc lữủng ữủc.
• Robert Watson Watt  ữủc mới án ban chián tranh cừa Anh º Ănh giĂ mởt chũm tia chát trản lỵ thuyát CƠu họi ữủc °t ra liản quan án nõ l mởt chũm hÔt hay l mởt loÔi vụ khẵ iằn tứ ặng lúc n y l mởt nh cố vĐn khoa hồc trong lắnh vỹc truyãn thổng.
Tứ õ, ổng  phĂt minh thiát bà Radar ho n ch¿nh, sỷ dửng trong lắnh vỹc quƠn sỹ v o thới gian 26/2/1935 [16] Radar  phĂt huy hiằu quÊ tĂc dửng cừa nõ trong trên chián ð Anh nôm 1940 Cỹ ly hoÔt ởng Radar lúc n y trong khoÊng 16 km những hằ thống cõ ở phƠn giÊi ừ lợn º cõ thº phĂt hiằn mởt mĂy bay tiảm kẵch, n²m bom ang tợi gƯn.
Hiằn nay, Radar  phĂt triºn a dÔng ð nhiãu dÊi sõng khĂc nhau nhữ sõng Ơm, vổ tuyán iằn,lazer (quang hồc) Bản cÔnh cĂc siảu radar cõ kẵch thữợc lợn, cĂc Radar siảu nhọ cụng ữủc chá tÔo trữợc hát dũng cho cĂc vêt bay do thĂm kẵch thữợc nhọ Mội hằ thống Radar ữủc thiát ká phửc vử cho tứng nhiằm vử khĂc nhau, mửc ẵch riảng biằt Thảm v o õ, cĂch thực hoÔt ởng cừa mởt hằ thống Radar cõ thº thay ời theo nhỳng cÊi tián vã cổng nghằ Cũng ời mợi phĂt triºn liản tửc theo a dÔng cĂc ng nh vợi nhiãu dÊi sõng khĂc nhau nhữ iằn tỷ,cổng nghằ thổng tin, vêt liằu mợi, tỹ ởng hõa, cổng nghằ nano Radar  v ang ữủc thiát ká v triºn khai theo hữợng ựng dửng dƠn dửng trong ới sống.
CĐu trúc v hoÔt ởng Radar 2.4 GHz dũng trong
Radar ữủc Ăp dửng trong luên vôn l Radar thẵ nghiằm CW 2.4 GHz do nhõm sinh viản cừa thƯy TS Trành XuƠn Dụng thỹc hiằn Vẳ vêy, ã t i xin ữủc tẳm hiºu trản nãn tÊng nghiản cựu trữợc õ theo luên vôn [2] Mửc n y s³ tõm tưt ngưn gồn vã cĐu trúc phƯn cựng cừa Radar trản, iãu n y nhơm mong muốn hiºu ró cĂch thực tẵn hiằu Doppler nhên vã trong cĂc khối cõa Radar.
Radar ữủc dũng thu dỳ liằu bao gỗm 3 khối chẵnh: khối phĂt, khối thu v khối xỷ lỵ theo hẳnh 2.1 Nhiằm vử chẵnh cừa 3 khối l :
• Khối phĂt cõ nhiằm vử chuyºn tẵn hiằu tứ trung lản cao tƯn, khuyách Ôi rỗi bực xÔ nông lữủng iằn tứ án mửc tiảu cƯn quan sĂt.
• Khối thu cõ nhiằm vử thu nhên nông lữủng iằn tứ phÊn xÔ lai tứ vêt thº, chuyºn tẵn hiằu vã lÔi trung tƯn.
• Khối xỷ lỵ, thỹc hiằn nhiằm vử lồc lĐy dỳ liằu mẳnh mong muốn Nõ cụng giĂm sĂt thới gian thu dỳ liằu, bián ời dỳ liằu tứ miãn thới gian sang tƯn số, chồn khoÊng tƯn số dỳ liằu xuĐt hiằn °c trững nhơm giÊm kẵch cù huĐn luyằn phƠn lợp sau n y.
Hẳnh 2.1: Sỡ ỗ khối cĐu tÔo Radar
2.3.2 HoÔt ởng cừa bở phĂt
Bở phĂt hoÔt ởng ð tƯn số nghiản cựu 2.4 GHz Theo hẳnh 2.2, Radar bản phĂt cõ cĐu tÔo gỗm : Bở tÔo sõng, bở trởn tƯn, bở tÔo dao ởng v bở khuách Ôi Bở tÔo sõng s³ tÔo ra tẵn
Hẳnh 2.2: Sỡ ỗ khối phĂt Radar hiằu khoÊng 5(V), tẵn hiằu s³ truyãn i kát hủp bở tÔo dao ởng qua bở trởn tƯn nhơm ữa tẵn hiằu lản dÂy tƯn số 2.4GHz, sau õ ữủc khuách Ôi nhiạu thĐp v ữủc anten bực xÔ ra khổng gian vợi tƯn số F RF
2.3.3 HoÔt ởng cừa bở thu
Hẳnh 2.3: Sỡ ỗ khối bở thu Radar
Hẳnh 2.4: Bông thổng anten Radar thu trẵch tứ [2]
Theo hẳnh 2.4, bở thu hoÔt ởng trản dÂy tƯn 2.2 án 2.5Ghz, vẳ khi õ mực ở phÊn xÔ ngữủc cừa anten l tữỡng ối thĐp cõ khÊ nông truyãn tÊi cao ð cao tƯn Radar bản thu cõ cĐu tÔo gỗm: Bở giÊm cổng suĐt, bở lồc dÊi tƯn, bở khuyách Ôi, bở trởn tƯn v bở xỷ lỵ tẵn hiằu CĐu
• Bở giÊm cổng suĐt cõ chực nông khổng l m tẵn hiằu thu bà x²n v mĐt dỳ liằu vẳ bở thu ch¿ khÊ nông thu ữủc tẵn hiằu cõ cữớng ở cho ph²p.
• Bở lồc dÊi tƯn xuống nhơm mong muốn lồc lĐy bông tƯn tẵn hiằu mong muốn.
• Bở khuyách Ôi nhiạu thĐp cõ chực nông khuyách Ôi lÔi tẵn hiằu v mong muốn nhiạu th§p.
• Bở trởn tƯn s³ ữa tẵn hiằu tứ cao sang trung tƯn Theo cổng thực: F IF =|F LO ±F RF |. Tứ õ, ta s³ thu ữủc hai tẵn hiằu:
Hẳnh 2.5: Sỡ ỗ bián ời cao tƯn sang trung tƯn ð bở thu Radar
Theo hiằu ựng Doppler, sau khi tẵn hiằu thu vã s³ cõ dÔng F RF =|F RF ±F d | Theo hẳnh 2.5, ta s³ thu ữủc tẵn hiằu sau khi qua bở trởn tƯn:
F IF ( FIF 1 =FRF ±Fd−FRF
• Cuối cũng, bở xỷ lỵ tẵn hiằu gỗm bở lồc phong thĐp cõ tƯn số cưt F c = 20(KHz) Ta ho n to n loÔi bọ ữủc th nh phƯn F IF 2 v thu ữủcF IF 1 =±F d Tẵn hiằu Doppler cừa mửc tiảu s³ nhên ữủc theo hẳnh2.6 nhữ sau
Tứ cĐu trúc bở phĂt v thu nảu trản, ta cõ Radar CW dũng º thu cõ cĐu trúc phƯn cựng nhữ hẳnh 2.7 Hẳnh Ênh ữủc trẵch tứ [2].
Hẳnh 2.6: Tẵn hiằu Doppler nhên vã tứ mửc tiảu tứ Radar
Hẳnh 2.7: Hẳnh Ênh Radar dũng º thu dỳ liằu
Nhỳng tĂc nhƠn Ênh hữðng án viằc thu tẵn hiằu
Mửc n y, ta s³ xem x²t nhỳng yáu tố nhiạu cõ thº xuĐt hiằn trong Radar 2.4 GHz ã t i s³ trẳnh b y mởt số dÔng nhiạu cõ thº xuĐt hiằn trong phƯn cựng [17] v phƯn vổ tuyán PhƯn cựng do  ữủc thiát ká sđn, nản ta ch¿ cõ thº xem x²t cĂc yáu tố nhiạu nhơm mong muốn hiºu ữủc tẵn hiằu sau khi qua hằ thống Radar ngo i mang tẵn hiằu Doppler chẵnh thẳ cỏn nhỳng dÔng nhiạu cƯn phÊi xỷ lỵ khưc phửc hay thẵch nghi trản nản nhiạu ð mực ở cho ph²p.
2.4.1 Nhiạu truyãn trong phƯn cựng Nhiạu nhiằt
Nguỗn nhiạu nhiằt thữớng xuĐt hiằn do iằn trð, cỏn ữủc biát án l nhiạu Johnson Nõ bưt nguỗn bði nông lữủng nhiằt ngău nhiản do vên ởng cừa cĂc electron, nõ ữủc xem coi nhữ l nhiạu trưng trong cĂc bông tƯn Nhiạu n y cụng cõ thº gồi l nhiạu Gaussian bði biản ở cừa tẵn hiằu nhiạu cõ tẵnh chĐt phƠn bố Gaussian Mêt ở phờ nhiạu nhiằt trong iằn trð ữủc tẵnh bơng:
Nresistor(W/Hz) = 4kT R (2.2) k l hơng số Boltzmann( 1,38.10 −23 J/K) T l nhiằt ở Kelvin trản trð ( o F)
Do thiát ká mÔch gỗm nhiãu khối nản ta cụng khổng thº trĂnh vĐn ã nhiạu nãn Khi tẵn hiằu k±m theo nhiạu truyãn qua cĂc khối nhĐt l qua bở khuyách Ôi, ta s³ vổ tẳnh khuyách Ôi tẵn hiằu khổng mong muốn º hiºu ró hỡn vã vĐn ã n y, ta s³ xem x²t mởt trữớng hủp ỡn giÊn bao gỗm 3 khối nhữ hẳnh2.8 sau:
Hẳnh 2.8: Mổ hẳnh mÔch gỗm 3 khối
Ta thĐy rơng tẵn hiằu Ưu ra:
Do 4kR l mởt giĂ trà cố ành trong cổng thực2.2 Nhiạu nguỗn v o s³ ữủc tữỡng ữỡng:
Nhiạu tờng cởng cừa mÔch:
Noutput(total)=Ninput(source).G 1 G 2 G 3 +N o1 G 2 G 3 +N o2 G 3 +N o3 (2.5) Nhiạu Ưu ra:
Tẵn hiằu trản nhiạu ð Ưu v o:
(2.7) Tẵn hiằu trản nhiạu ð Ưu ra:
Qua õ, chúng ta cõ thº Ănh giĂ giỳa nhiạu vợi tẵn hiằu cụng nhữ tẳm cĂch giÊm nhiạu v khuyách Ôi tẵn hiằu mong muốn º hÔn chá nhiạu, ta nản thiát ká hÔn chá nhiạu khối Ưu tiản Chúng ta cõ thº dũng mÔch khuyách Ôi LNA cho khối Ưu tiản, thiát ká mÔch phối hủp trð khĂng º cõ thº truyãn tẵn hiằu mởt cĂch tốt nhĐt Tuy nhiản, do Radar 2.4 GHz ữủc thiát ká văn chữa ho n thiằn, nản khưc phửc nhiạu bơng cĂch xỷ lỵ trản phƯn mãm cũng vợi cĂc giÊi thuêt tối ữu º khưc phửc.
Do bở phên xỷ lỵ ữủc thỹc hiằn bơng laptop v bở phên Radar thu l 2 khối tĂch riảng biằt.
Tẵn hiằu Doppler buởc phÊi thổng qua ữớng truyãn trung gian º v o mĂy tẵnh xỷ lỵ, hay nõi cĂch khĂc tẵn hiằu thu nhên vã Radar s³ thổng qua jack cĐm ữủc thiát ká sđng vã mĂy tẵnh xỷ lỵ MĂy tẵnh s³ thỹc hiằn to n bở cĂc hoÔt ởng: thiát lêp thới gian thu dỳ liằu, bián ời tẵn hiằu thới gian sang tƯn số, sưp xáp dỳ liằu tuƯn tỹ theo thới gian lĐy mău dỳ liằu cừa mĂy tẵnh, lữu giỳ tẵn hiằu mửc tiảu phƠn lợp, Do ữớng truyãn chữa ữủc tối ữu, nản gƠy ra nhiạu trong têp dỳ liằu thu Theo hẳnh 2.9, dƠy truyãn dăn ữủc cĐu tÔo gỗm 3 dƠy riảng r³ (left, right, ground) Tẵn hiằu truyãn vã mĂy chừ yáu trản 2 dƠy left v right Do khÊ nông cĂch ly khổng tốt giỳa cĂc dƠy truyãn, chúng ta xuĐt hiằn 3 ữớng nhiạu tuyán tẵnh trong phờ tẵn hiằu.
Hẳnh 2.9: CĂc loÔi jack º phĂt hiằn tẵn hiằu nhiạu n y, ta thỹc hiằn cĐm ữớng dƠy v o mĂy v thu dỳ liằu khi chữa liản kát vợi Radar Ta nhên biát ữủc nhiạu xÊy ra trong tẵn hiằu do ữớng truyãn nhữ hẳnh sau
Hẳnh 2.10: Lợp nhiạu nãn xuĐt hiằn khi thỹc hiằn thu é hẳnh2.10, ta thĐy xuĐt hiằn nhiạu cố ành ð tƯn số 50, 100 v 200(Hz) tữỡng ựng vợi 3 Ưu dƠy v o mĂy Do nhiạu n y tuyán tẵnh, ta cõ thº xĂc ành mởt cĂch chừ ởng Ngo i ra, ta cõ 1 lợp nãn nhiạu do nhiạu nhiằt, nhiạu tƯng, nhiạu coupling, xuĐt hiằn mởt cĂch phi tuyán ð dÂy tƯn tứ 0 án 100(Hz) Ta s³ chừ ởng loÔi bọ lợp nhiạu nãn n y º thu dỳ liằu 1 cĂch tốt nh§t
2.4.2 Yáu tố Ênh hữðng trong vổ tuyán [1].
Trong mổi trữớng vổ tuyán, tẵn hiằu ữủc truyãn tứ iºm n y án iºm khĂc trản m°t Đt ho°c v o nhỳng vũng mổi trữớng khĂc nhau Chúng ta thữớng xem x²t cĂc tẵnh chĐt lan truyãn chẵnh Ênh hữðng án tẵn hiằu truyãn nhữ: Suy hao (Path Loss), che khuĐt (Shadowing) hay fading a ữớng (Multipath Fading) Suy hao l do sỹ suy giÊm cổng suĐt truyãn bði nỡi truyãn, cụng nhữ bði Ênh hữðng cừa kảnh lan truyãn Che khuĐt l do chữợng ngÔi vêt giỳa nỡi thu v phĂt,cổng suĐt tẵn hiằu giÊm i bði hĐp thử, phÊn xÔ, nhiạu xÔ v tĂn xÔ.
Tẵn hiằu trong vổ tuyán khổng dƠy ð dÂy bông UHF v SHF, tứ 0.3-3 GHz v 3-30 GHz Chúng ta cõ mổ hẳnh hõa tẵn hiằu truyãn nhữ sau: s(t) =