《基于新兴机会辐射源和软件定义无线电的无源雷达技术》2024最新112页博士论文

新型无线通信系统的部署，如新一代移动通信（即长期演进（LTE）和 5G）或低地轨道（LEO）通信卫星群（如 Starlink 或 OneWeb），为利用这些传输作为机会照明来开发具有增强功能的无源雷达提供了新的可能性。因此，本论文的重点是分析、开发和实验验证可利用这两种新兴照明设备的无源雷达技术： (i) LTE 移动通信系统，主要应用于城市或半城市地区；(ii) 新型宽带通信低地轨道卫星星座，如 Starlink 或 OneWeb，被认为对偏远地区的应用具有重大意义。此外，作为开发和验证无源雷达原型的有利技术，还考虑了新型商用现成（COTS）软件定义无线电（SRD）设备。

为了克服当前在关键基础设施监控方面面临的一些挑战，对下行链路 LTE 信号的潜在用途进行了分析，包括对可实现能力的估计、LTE 信号在无源雷达应用中的实验表征，以及系统架构和信号处理的设计。

在以无人机为合作目标的实地测试中，对所开发的基于 LTE 的无源雷达和所提出的自适应技术进行了验证，这些技术基于使用具有多个相干信道的 SDR 设备实现的数字阵列。测试结果表明，在距离接收器 250 米的范围内探测小型无人机是可行的。不过，也观察到了一些局限性，如信号在不同频率信道中的持续可用性（取决于用户有效载荷的传输），以及优化所考虑的几何形状以避免盲区的要求。由于所建议的架构被认为是可扩展的，因此，考虑到典型的高密度网络，这些限制以及目标定位和跟踪能力的改进可在未来通过采用利用多个 LTE 发射器的多静态配置或部署多个接收节点来解决。

关于利用新型宽带通信低地轨道卫星的全球和持续覆盖被动雷达应用，所进行的分析表明，与数字视频广播卫星或全球导航卫星系统等其他基于卫星的机会照明器相比，其技术可行性和可实现的能力前景广阔。此外，所开发的结构和系统已在两次实地测试中得到验证，重点分别是测量监测区域杂波或静态元素的散射信号，以及测量作为合作移动目标的中型无人机的散射信号。所取得的结果可以说是初步的，因为通过应用更先进的信号处理技术，例如基于运动补偿或通过选择优化双稳态几何的参考卫星，这些结果有望得到改进，这些结果已经证明了使用 30 度波束宽度的天线在至少 150 米的范围内探测监测区域的独特元素或中型无人机的可行性。

因此，本论文所取得的成果开辟了新的可能性，使基于利用移动通信信号的无源雷达节点的城市环境多静态监控应用，以及利用新型宽带通信低地轨道卫星部署地面接收器的持久性偏远地区或基础设施监控（例如雪崩探测）的新兴技术成为可能。