Employing the fractional autocorrelation and cross-correlation operations in target detection and range estimation using polyphase pulse compression waveforms

Abstract

Radarlar genellikle hedef tesbiti ve hedef uzaklığının belirlenmesi için kullanılır. Gönderilensinyal genellikle sinusoidal bir sinyaldir. Fakat, radarlarda darbe sıkıştırmaya yatkın olandoğrusal frekans modulasyon (DFM) sinyali de gönderilen sinyal olarak sıklıkla kullanılır.DFM sinyali yanında basamaklı DFM ve çok fazlı kodlamalı sinyaller olarak adlandırılanFrank, P1, P2, P3 ve P4 sinyalleri de benzer amaçla kullanılabilir. DFM sinyalinin anlıkfrekansı zamanla değiştiği için zaman ? frekans düzleminde doğrusal bir izdüşümü oluşturur.DFM'nin bu özelliğinden yararlanıp Radon ? Belirsizlik Fonksiyonu kullanılarak DFMsinyalinin tesbiti yapılabilir. Fakat, DFM'yi kesirli otokorelasyon fonksiyonunu kullanan biryöntemle de tesbit edebileceğimiz yakın zamanda önerilmiştir. Basamaklı DFM ve çok fazlıkodlamalı sinyallerin DFM'ye benzeyen özelliğini kullanarak, bu sinyalleri de kesirliotokorelasyon yöntemiyle tesbit edebileceğimizi MATLAB numerik analiz yazılım paketiüzerinde yaptığımız simülasyonlarla gösteriyoruz.Radarlarda hedefin yerinin tespitini gönderilen ve algılanan sinyallerin çapraz korelasyonuyardımıyla yapabiliriz. Biz, DFM, basamaklı DFM ve çok fazlı kodlamalı sinyallerikullanarak hedefin yerinin tespitini kesirli çapraz korelasyon ile yapabileceğimiz yeni biryöntem öneriyoruz. Klasik ve kesirli çapraz korelasyon yöntemlerinin performanslarını çeşitlisimülasyon örnekleri aracılığıyla yapıyoruz.

Radars are mostly used for detection and ranging of a target. The transmitted signal isgenerally a sinusoidal waveform. However, it is known that linear frequency modulated(LFM) signals are commonly employed in radars to perform pulse compression. Beside theLFM signal, step LFM and polyphase coded signals such as, Frank, P1, P2, P3 and P4 codesare also used. Since the instantenous frequency of the LFM signal is changing in time linearly,it has a linear support region on the time ? frequency plane. Using this property of the LFM,we can detect it using the Radon ? ambiguity transform as suggested in some previous works.It was also proposed and shown that LFM signals can be detected using the fractionalautocorrelation function. Using the similarity of ambiguity functions of polyphase codedsignals with the LFM we suggested to detect these codes applying the fractionalautocorrelation function. In this thesis,we show that the fractional autocorrelation also worksfor the detection and ranging applications of these codes via simulations using the MATLABsoftware.In radars, estimation of a target?s position can also be accomplished using cross ? correlationof the received and transmitted waveforms. We suggested using fractional cross ? correlationfor estimating the delay of the received waveform when the transmitted signal is the LFM,step LFM or polyphase codes. We compare the performance of conventional and fractionalcross ? correlations through simulations.