Есть активная и пассивная локации. Я пишу про первую, вы про вторую. Это разные группы методов, каждый со своими достоинствами. Сравнивать их в общем случае некорректно. Применительно к ситуации, когда человек зажат, лучше искать излучение мобильника. В других конкретных ситуациях лучше использовать активные методы.
Продается на Авито и Алиэкспресс, цена меняется в зависимости от сезона. Летом желающих купить больше и цена будет выше. Мощность можно увеличить, но при этом нужно разносить передающую и приёмную антенны. Размеры увеличиваются, эргономика страдает. Перед разработчиком стояла задача разработать компактный и удобный прибор для археологов. Подробнее про приборы можно почитать https://habr.com/ru/articles/598671/ https://habr.com/ru/articles/723816/
Сигналов от неподвижных объектов очень много (пол, потолок, металлическая арматура, бытовая техника и т.д.), из-за чего разобрать сигналы на отдельные составляющие невозможно. Самое простое в этом случае - удалить все сигналы от неподвижных объектов вычитанием среднего. Всё оставшееся после вычитания - сигналы от подвижных объектов, которые наблюдаем и идентифицируем как человека. Можно применить фильтрацию по частоте Допплера, эффект будет тот же
Интересная идея. Приемник нужен ещё более широкополосный (вырастет уровень шумов), будет хватать дополнительные помехи из эфира. Ослабление сигнала с частотой 2f, 3f в земле резко увеличивается. Поэтому метод можно рассматривать для неглубоких целей. Ещё нужно учиться разделять гармоники, возникающие на цели и в георадаре. Можно заниматься таким исследованием, потратить придётся много времени и сил. Будет ли значимый практический положительный результат, пока не могу сказать
1 в нелинейной радиолокации играют роль не только элементы с нелинейной ВАХ, но и выводы элементов и дорожки печатных плат — паразитные приемопередающие антенны, которые излучают регистрируемый приёмником радара сигнал. При этом, размеры паразитных антенн должны быть кратны половине длины волны излучаемых волн.
2 Сами по себе полупроводники не проявляют нелинейных свойств, нужны p-n-переходы в достаточной концентрации, либо барьеры Шоттки
Учитывая эти обстоятельства, полагаю маловероятным обнаружение методами георадиолокации нелинейных свойств окисленных металлов. Если и хватит чувствительности метода, полезной информации извлечь не удастся.
Всегда пожалуйста. График в децибеллах на рисунке 7 не изменится, независимо от того, считать его по мощности или по напряжению. может, я не понял вопрос, но 10*log(p2/p1)=20*log(u2/u1).
по фильтрам — использую стандартную линейку lfcn и hfcn от MS.
1 динамический диапазон (ДД) импульсных георадаров обычно составляет (с учетом накопления и усреднений) около 70 дБ (см. ссылку на работу 2 из списка литературы), что является ответом на вопрос о требуемом ДД для практических задач.
Масштаб вы оценили верно, 1 кГц по частоте, равен 1 метру по дальности. Предлагаю рассмотреть требуемый ДД на Вашем же примере: пусть требуется одновременное обнаружение двух целей, находящихся на дальностях 1 м и 7 м. предположим, что ЭПР целей отличаются в 1000 раз (ближняя цель дает более мощный сигнал). различия в уровне (по мощности) принятого сигнала оценим по основному уравнению радиолокации: 10*log((7/1)**4) + 10*log(1000)=64 дБ. Таким образом, для обнаружения целей в диапазоне (1-7)м не требуется ДД, больший 70 дБ. Увеличение ДД необходимо для обнаружения целей с большей дальностью (из-за закона обратной 4-й степени расстояния).
Граница раздела двух сред воздух-грунт действительно дает сильные помехи, как и пролаз сигнала с передающей антенны на приемную, с которыми борются следующим образом. после смесителя перед АЦП устанавливается ВЧ фильтр с АЧХ, снижающей уровни низкочастотных паразитных составляющих до приемлемых величин. Как пример, АЧХ может иметь наклон 12дБ/октава.
2 «На мой взгляд в работе не раскрыты и вопрос практически полученных характеристик передатчика: экспериментально измеренное значение нелинейности, неравномерность АЧХ, фазовые шумы передатчика. На сколько моделирование совпало с результатами эксперимента?»
Значения нелинейности, неравномерность АЧХ и фазовые шумы — составляющие, полностью определяющие динамический диапазон (рис. 7). Полагаю, что данные, приведенные на рис. 7, исключают необходимость непростой дополнительной экспериментальной проверки.
3 «Со спиральными антеннами несмотря на их хорошие частотные характеристики есть одна маленькая проблема связанная с приемом отраженных сигналов. Их надо две- левой и правой поляризации.»
Их надо две — левой (на передачу) и правой (на прием) поляризации. в этом и заключается преимущество антенн с круговой поляризацией — только эти антенны позволяют снизить пролаз с передающей антенны в приемную (увеличить развязку) из-за кроссполяризации. При наличии интереса можете посмотреть: J. Martínez, S. Alvarez and M. A. Yarlequé, «Assessing the performance of three type of UWB antennas for FMCW GPR imaging,» 2018 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), Cartagena, Colombia, 2018, pp. 620-622
4 «Несколько смущает и лёгкость с какой автор берётся за диапазон как за диапазон (1-1001)МГц, так и за (2000-3000)МГц».
Диапазон определяется частотой гетеродина и фильтрацией после преобразования. Смена диапазона не является программной опцией, а требует вмешательства в плату — замену LTCC фильтров. ну и имеются некоторые проблемы (решаемые) в диапазоне (1-1001)МГц, связанные с неравномерностью АЧХ.
5 про китайцев.
можно потратить много денег и годы исследований и прийти к результату, который окажется не нужным. поэтому любая разработка несет в себе риск оказаться невостребованной. вариантов реализации передатчиков для FMCW радаров множество — DDS, DDS + PLL, Look up table + VCO и др., но далеко не все они работоспособны.
в статье приводится вариант реализации передатчика, который гарантированно приведет к конкурентному преимуществу на рынке георадаров, в этом и состоит ценность приведенных технических решений. дальнейшую проработку можно выполнить и самостоятельно, тем более, что риск неудачи сводится к нулю.
Через почву проходят и узкополосные, и широкополосные сигналы с достаточной энергией. полоса сигнала лишь определяет разрешение радара по глубине, а распределение энергии по частотам спектра определяет ослабление сигнала в почве.
В импульсных радарах короткие (сверхширокополосные) импульсы имеют малую энергетику, поэтому амплитуду импульса приходится увеличивать до десятков киловольт, но в этом случае возникает ряд технических проблем — пробой воздуха, насыщение приемника. В случае FMCW радара энергия киловольтного наносекундного импульса «размазана» по миллисекундному свипу (при этом энергия и спектр сигнала аналогичны сигналу импульсного радара), в связи с чем указанные проблемы (пробой и насыщение) отсутствуют, повышая тем самым чувствительность приемника и динамический диапазон радара.
Говоря о непрерывности сигнала, имеют ввиду его непрерывность во временной области. В частотной же области спектр может изменяться как непрерывно, так и скачками. В моем случае частота меняется около 30 000 раз за период свипирования, что можно принять за непрерывное изменение.
интерпретация результатов измерений заключаются в поиске гипербол на радарограмме и измерении параметров этих самых гипербол. гиперболы возникают при перемещении антенны георадара над любыми неоднородностями среды. По параметрам гипербол можно определить скорость распространения сигнала в среде, затем вычисляется диэлектрическая проницаемость среды, по которой, собственно, и идентифицируется среда. по интенсивности сигнала и поведению фазы сигнала в вершине гиперболы можно судить о типе цели — металл, пустота, включения другого диэлектрика. Золото от железа отличить таким образом невозможно. получилось сумбурно, но все же…
Есть активная и пассивная локации. Я пишу про первую, вы про вторую. Это разные группы методов, каждый со своими достоинствами. Сравнивать их в общем случае некорректно. Применительно к ситуации, когда человек зажат, лучше искать излучение мобильника. В других конкретных ситуациях лучше использовать активные методы.
Продается на Авито и Алиэкспресс, цена меняется в зависимости от сезона. Летом желающих купить больше и цена будет выше.
Мощность можно увеличить, но при этом нужно разносить передающую и приёмную антенны. Размеры увеличиваются, эргономика страдает. Перед разработчиком стояла задача разработать компактный и удобный прибор для археологов.
Подробнее про приборы можно почитать
https://habr.com/ru/articles/598671/
https://habr.com/ru/articles/723816/
Программой собственной разработки на python, идёт в комплекте с георадаром. При необходимости, исходники программы могут также поставляться
Сигналов от неподвижных объектов очень много (пол, потолок, металлическая арматура, бытовая техника и т.д.), из-за чего разобрать сигналы на отдельные составляющие невозможно. Самое простое в этом случае - удалить все сигналы от неподвижных объектов вычитанием среднего. Всё оставшееся после вычитания - сигналы от подвижных объектов, которые наблюдаем и идентифицируем как человека. Можно применить фильтрацию по частоте Допплера, эффект будет тот же
Снег почти не ослабляет сигнал, поэтому дальность обнаружения будет такой же как для воздуха - 30 метров
Интересная идея. Приемник нужен ещё более широкополосный (вырастет уровень шумов), будет хватать дополнительные помехи из эфира. Ослабление сигнала с частотой 2f, 3f в земле резко увеличивается. Поэтому метод можно рассматривать для неглубоких целей. Ещё нужно учиться разделять гармоники, возникающие на цели и в георадаре. Можно заниматься таким исследованием, потратить придётся много времени и сил. Будет ли значимый практический положительный результат, пока не могу сказать
Опечатка. Действительно, в корень из К. Про циркулятор могу в личке написать, если очень интересует
Беру с собой ребёнка, который также в восторге от процесса и результата)
В сухом песке максимальная глубина составит 10 метров, во влажной глине - несколько сантиметров. В среднем, в сухой почве - 3-4 метра
1 в нелинейной радиолокации играют роль не только элементы с нелинейной ВАХ, но и выводы элементов и дорожки печатных плат — паразитные приемопередающие антенны, которые излучают регистрируемый приёмником радара сигнал. При этом, размеры паразитных антенн должны быть кратны половине длины волны излучаемых волн.
2 Сами по себе полупроводники не проявляют нелинейных свойств, нужны p-n-переходы в достаточной концентрации, либо барьеры Шоттки
Учитывая эти обстоятельства, полагаю маловероятным обнаружение методами георадиолокации нелинейных свойств окисленных металлов. Если и хватит чувствительности метода, полезной информации извлечь не удастся.
по фильтрам — использую стандартную линейку lfcn и hfcn от MS.
Масштаб вы оценили верно, 1 кГц по частоте, равен 1 метру по дальности. Предлагаю рассмотреть требуемый ДД на Вашем же примере: пусть требуется одновременное обнаружение двух целей, находящихся на дальностях 1 м и 7 м. предположим, что ЭПР целей отличаются в 1000 раз (ближняя цель дает более мощный сигнал). различия в уровне (по мощности) принятого сигнала оценим по основному уравнению радиолокации: 10*log((7/1)**4) + 10*log(1000)=64 дБ. Таким образом, для обнаружения целей в диапазоне (1-7)м не требуется ДД, больший 70 дБ. Увеличение ДД необходимо для обнаружения целей с большей дальностью (из-за закона обратной 4-й степени расстояния).
Граница раздела двух сред воздух-грунт действительно дает сильные помехи, как и пролаз сигнала с передающей антенны на приемную, с которыми борются следующим образом. после смесителя перед АЦП устанавливается ВЧ фильтр с АЧХ, снижающей уровни низкочастотных паразитных составляющих до приемлемых величин. Как пример, АЧХ может иметь наклон 12дБ/октава.
2 «На мой взгляд в работе не раскрыты и вопрос практически полученных характеристик передатчика: экспериментально измеренное значение нелинейности, неравномерность АЧХ, фазовые шумы передатчика. На сколько моделирование совпало с результатами эксперимента?»
Значения нелинейности, неравномерность АЧХ и фазовые шумы — составляющие, полностью определяющие динамический диапазон (рис. 7). Полагаю, что данные, приведенные на рис. 7, исключают необходимость непростой дополнительной экспериментальной проверки.
3 «Со спиральными антеннами несмотря на их хорошие частотные характеристики есть одна маленькая проблема связанная с приемом отраженных сигналов. Их надо две- левой и правой поляризации.»
Их надо две — левой (на передачу) и правой (на прием) поляризации. в этом и заключается преимущество антенн с круговой поляризацией — только эти антенны позволяют снизить пролаз с передающей антенны в приемную (увеличить развязку) из-за кроссполяризации. При наличии интереса можете посмотреть: J. Martínez, S. Alvarez and M. A. Yarlequé, «Assessing the performance of three type of UWB antennas for FMCW GPR imaging,» 2018 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), Cartagena, Colombia, 2018, pp. 620-622
4 «Несколько смущает и лёгкость с какой автор берётся за диапазон как за диапазон (1-1001)МГц, так и за (2000-3000)МГц».
Диапазон определяется частотой гетеродина и фильтрацией после преобразования. Смена диапазона не является программной опцией, а требует вмешательства в плату — замену LTCC фильтров. ну и имеются некоторые проблемы (решаемые) в диапазоне (1-1001)МГц, связанные с неравномерностью АЧХ.
5 про китайцев.
можно потратить много денег и годы исследований и прийти к результату, который окажется не нужным. поэтому любая разработка несет в себе риск оказаться невостребованной. вариантов реализации передатчиков для FMCW радаров множество — DDS, DDS + PLL, Look up table + VCO и др., но далеко не все они работоспособны.
в статье приводится вариант реализации передатчика, который гарантированно приведет к конкурентному преимуществу на рынке георадаров, в этом и состоит ценность приведенных технических решений. дальнейшую проработку можно выполнить и самостоятельно, тем более, что риск неудачи сводится к нулю.
В импульсных радарах короткие (сверхширокополосные) импульсы имеют малую энергетику, поэтому амплитуду импульса приходится увеличивать до десятков киловольт, но в этом случае возникает ряд технических проблем — пробой воздуха, насыщение приемника. В случае FMCW радара энергия киловольтного наносекундного импульса «размазана» по миллисекундному свипу (при этом энергия и спектр сигнала аналогичны сигналу импульсного радара), в связи с чем указанные проблемы (пробой и насыщение) отсутствуют, повышая тем самым чувствительность приемника и динамический диапазон радара.
интерпретация результатов измерений заключаются в поиске гипербол на радарограмме и измерении параметров этих самых гипербол. гиперболы возникают при перемещении антенны георадара над любыми неоднородностями среды. По параметрам гипербол можно определить скорость распространения сигнала в среде, затем вычисляется диэлектрическая проницаемость среды, по которой, собственно, и идентифицируется среда. по интенсивности сигнала и поведению фазы сигнала в вершине гиперболы можно судить о типе цели — металл, пустота, включения другого диэлектрика. Золото от железа отличить таким образом невозможно. получилось сумбурно, но все же…