Nuevas técnicas de localización, clasificación e identificación para radares en vigilancia superficial y alta resolución en escenarios LPI

Resumen

Los sensores radar son los elementos fundamentales de los presentes y futuros sistemas para la seguridad y la defensa por su papel en la obtención de los datos básicos que permiten el funcionamiento de los sistemas de control de tráfico terrestre, aéreo y marítimo, vigilancia, guiado de armas, mando y control, inteligencia, y un largo etc. que incluye numerosas las aplicaciones, tanto civiles como militares. En los últimos años, la introducción de los Radares de Alta Resolución (HRR: High Resolution Radar), que proporcionan mucha más información que sus equivalentes convencionales, ha permitido dotar a los mencionados sistemas de nuevas capacidades en la localización e identificación de blancos que están abriendo nuevos campos de aplicación hasta ahora reservados a los sensores electroópticos, aportando su característica fundamental de operación "todo tiempo", tanto diurna como nocturna, y en cualquier condición meteorológica. La ventaja básica que aporta el HRR es su gran resolución en distancia convirtiendo a los blancos en "extensos", ocupando muchas celdas en distancia, lo que permite obtener información útil sobre su estructura (forma, dimensiones principales, etc.) facilitando el reconocimiento de los mismos. Como contrapartida se hace necesario desarrollar nuevas técnicas y algoritmos de proceso de señal que exploten dicha información. En esta Tesis, tras describir los aspectos básicos de estos sensores y analizar con detalle las técnicas utilizadas hasta ahora, se propone un nuevo algoritmo, denominado de Retardo y Convolución, que se aplica tanto a la localización de los blancos como a su clasificación e identificación mediante la determinación precisa de sus "puntos calientes". El algoritmo, una modificación de otro que ya se está utilizando con éxito en la sincronización de receptores para comunicaciones digitales de espectro ensanchado, se ha caracterizado completamente mediante estudios analíticos, simulación y numerosos experimentos en campo. Los estudios realizados incluyen su comportamiento en condiciones LPI (Low Probability of Interceptation), en las que para ocultar la presencia del sensor, éste emite muy poca potencia, lo que se traduce en que su receptor debe trabajar con relaciones señal a ruido muy bajas. Además de la ventaja operativa comentada, el nuevo algoritmo propuesto aporta importantes ventajas adicionales: - Se aplica a radares no coherentes, es decir, no requiere que el sensor obtenga la fase de la señal reflejada por el blanco, simplificando enormemente la estructura y requisitos eléctricos de los transmisores y receptores empleados. - Su implementación práctica es sencilla y permite su operación "en tiempo real", trabajando en paralelo con las funciones convencionales de detección y localización de los radares de vigilancia. De hecho, puede aplicarse exclusivamente sobre un conjunto limitado de blancos - los de especial interés - sin interrumpir, ni siquiera afectar, a la operación normal de los actuales radares. - Su complejidad computacional y necesidad de almacenamiento de datos son muy inferiores a las de las actuales técnicas capaces de formar imágenes, SAR (Synthetic Aperture Radar) e ISAR (Inverse SAR) p. ej., y, lo que es más significativo en muchas aplicaciones, no requieren el movimiento relativo entre el blanco y el sensor. Los resultados teóricos obtenidos, avalados por numerosos experimentos realizados con un telémetro radar de CW-LFM (Continuous Wave-Linear Frequency Modulation) trabajando en bandas milimétricas y con el radar ARIES, un radar LPI para aplicaciones de navegación marítima y vigilancia costera desarrollado conjuntamente por INDRA SISTEMAS S. A., y el Grupo de Microondas y Radar del Dpto. de Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones de la Universidad Politécnica de Madrid, han permitido establecer las ventajas y limitaciones de la nueva técnica y demostrado las grandes posibilidades de la misma. De hecho, en estos momentos se están iniciando varios proyectos para incluirla con carácter operativo, entre ellos en los nuevos desarrollos del radar ARIES.