HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
Nguyễn Mạnh Thắng
NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HIỆN TƯỢNG BÓNG MA RADAR
DO PHẢN XẠ ĐA ĐƯỜNG VÀ DO NHIỄU GIỮA CÁC RADAR
FMCW CỦA Ô TÔ TRÊN ĐƯỜNG CAO TỐC
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ: 8.52.02.03
TÓM TẮT ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ
HÀ NỘI – NĂM 2024
Đề án tốt nghiệp được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Trung Hiếu
Phản biện 1: …………………………………………………………………
Phản biện 2: …………………………………………………………………
Đề án tốt nghiệp sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm đề án tốt nghiệp thạc sĩ
tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: ....... giờ ....... ngày ....... tháng ....... .. năm ...............
Có thể tìm hiểu đề án tốt nghiệp tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông.
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Bóng ma ra đa là một hiện tượng thường gặp trong truyền sóng vô tuyến, đặc biệt là đối
với hệ thống ra đa của ô tô khi di chuyển trên đường cao tốc. Bởi trên thực tế, vùng không
gian quan sát xung quanh ra đa trên ô tô thường có các chướng ngại vật gây phản xạ sóng ra
đa (các địa vật tự nhiên như cây cối, các tòa nhà cao tầng, các cột điện thép, các dải phân cách
giao thông, các thanh chắn đường bằng thép,..). Điều này gây ra các vị trí mục tiêu ma trên
màn hình ra đa, làm giảm độ tin cậy của hệ thống, và đặc biệt là ảnh hưởng đến sự an toàn
của người ngồi trong xe.
Ngoài ra, với sự phát triển ngày càng cao, lưu lượng giao thông tham gia trên đường
ngày càng lớn, thì sự ảnh hưởng giao thoa của các ra đa trên ô tô trên đường càng lớn, đặc
biệt là khi ô tô di chuyển trên đường cao tốc. Sự giao thoa nhiễu lẫn nhau giữa các ra đa ô tô
này gây ra tỷ số tín trên tạp của tín hiệu thu bị giảm xuống, nhiễu hệ thống tăng lên làm che
mất mục tiêu thật, thậm chí có trường hợp sự giao thoa lẫn nhau còn gây ra xuất hiện mục
tiêu ma trên màn hình ra đa.
Do vậy, việc nghiên cứu, phân tích sâu về nhiễu do phản xạ đa đường và nhiễu do giao
thoa giữa các ô tô khi di chuyển trên đường cao tốc là lĩnh vực kỹ thuật rất được quan tâm và
cần thiết của các hãng xe hơi.
2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Ra đa là một công nghệ nổi tiếng sử dụng sóng điện từ để đo, phát hiện và định vị các
chướng ngại vật trong môi trường. Ra đa đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng ô tô vì xe cộ là
vật phản xạ tốt của sóng điện từ, cho phép xác định chính xác khoảng cách, vị trí và vận tốc.
Tín hiệu thu được trên màn hình ra đa ngoài tín hiệu trực xạ từ mục tiêu thật, còn có các
tín hiệu phản xạ từ các chướng ngại vật gây phản xạ sóng ra đa và từ các nguồn nhiễu từ chính
ra đa của các xe trong cùng phạm vi. Điều này dẫn đến khả năng phát hiện của ra đa bị suy
giảm, dẫn đến việc các đối tượng thường xuất hiện như một điểm duy nhất trong kết quả thu
về, hoặc có thể là không có điểm nào, hoặc có thể là quá nhiều điểm do bị nhiễu. Đặc biệt là
khi ô tô di chuyển trên đường cao tốc với mật độ lưu lượng giao thông dày đặc.
3. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu mô phỏng được hiện tượng bóng ma ra đa ô tô do phản xạ đa đường và
nhiễu lần nhau giữa các ra đa FMCW của ô tô khi di chuyển trên đường cao tốc.
- Đề xuất phương pháp giảm thiểu nhiễu giao thoa giữa các ra đa trong điều kiện mật độ
ô tô dày đặc khi di chuyển trên đường.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
2
- Hiện tượng bóng ma ra đa FMCW trên ô tô do phản xạ đa đường khi ô tô di chuyển
trên đường cao tốc.
- Hiện tượng nhiễu giao thoa giữa các ra đa FMCW trên ô tô khi các ra đa này hoạt động
trong cùng phạm vi quan sát.
Phạm vi nghiên cứu:
- Đề án tập trung vào nghiên cứu hệ thống ra đa FMCW trên ô tô, hiện tượng bóng ma
ra đa trên ô tô khi đang di chuyển trên đường cao tốc, và nhiễu giữa các ra đa ô tô khi chúng
hoạt động trong cùng phạm vi quan sát.
Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu đề đạt được mục tiêu, đề án dự kiến sử dụng phương pháp:
- Tiếp cận bằng lý thuyết: sử dụng các công thức toán học và cơ sở lý thuyết để đặt vấn
đề và giải quyết vấn đề.
- Tiếp cận bằng mô phỏng: sử dụng công cụ MATLAB để mô phỏng, thiết kế phần mềm
trên cơ sở các công thức toán học và lý thuyết. Từ đó mở ra phương hướng nghiên cứu các
thuật toán loại bỏ các bóng ma ra đa do phản xạ đa đường, cũng như loại bỏ ảnh hưởng nhiễu
giao thoa của các ra đa FMCW trên ô tô, đảm bảo độ tin cậy của ra đa ứng dụng trên ô tô.
5. Cấu trúc đề án
Ngoài phần mở đầu, mục lục, kết luận, danh mục hình vẽ, danh mục bảng biểu, tài liệu
tham khảo, phụ lục, nội dung chính của đề án được trình bày trong 4 chương như sau:
Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RA ĐA
Chương 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG RA ĐA FMCW TRÊN Ô TÔ
Chương 3: NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG HIỆN TƯỢNG BÓNG MA RA ĐA DO
PHẢN XẠ ĐA ĐƯỜNG CỦA RA ĐA Ô TÔ TRÊN ĐƯỜNG CAO TỐC
Chương 4: NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG NHIỄU FMCW GIỮA CÁC RA ĐA Ô TÔ DI
CHUYỂN TRÊN ĐƯỜNG CAO TỐC
3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RA ĐA
1. Khái niệm và phân loại hệ thống ra đa
- Khái niệm: Ra đa là thuật ngữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh radio detection and
ranging (dò tìm và định vị bằng sóng vô tuyến). Đây là một lĩnh vực kĩ thuật mà trong đó
người ta sử dụng các bức xạ điện từ (do phản xạ hoặc do chính môi trường bức xạ ra) để phát
hiện đo đạc tọa độ (cự ly, phương vị, hoặc vận tốc) của 1 hoặc nhiều đối tượng cũng như các
tham số chuyển động của môi trường và từ đó đánh giá một số tính chất của môi trường.
- Mục tiêu của Ra đa: trên không, mặt đất, mặt biển và khí tượng,...
+ Mục tiêu trên không bao gồm: mục tiêu, tên lửa;
+ Mục tiêu mặt đất bao gồm: các loại xe, con người,..
+ Mục tiêu trên mặt biển bao gồm: các loại tàu chiến, tàu đi biển, người nhái,..
+ Mục tiêu khí tượng bao gồm: các đám mây, mưa,..
+ Mục tiêu ngầm bao gồm: các bãi mìn, các tàu ngầm,..
- Căn cứ vào nguyên tắc nhận tin tức ra đa, ta có thể phân chia thành ba loại ra đa cơ
bản như sau:
+ Ra đa sơ cấp: là hệ thống ra đa phát xạ năng lượng sóng điện từ chiếu xạ vào mục
tiêu, sau đó thu và xử lý các tín hiệu phản xạ từ mục tiêu để thu nhận tin tức về mục tiêu như
cự ly, phương vị, tốc độ mục tiêu,…
+ Ra đa thứ cấp: là hệ thống ra đa phát xạ năng lượng sóng điện từ (tín hiệu hỏi của
máy hỏi) chiếu xạ mục tiêu (các phương tiện cơ động trên không và trên mặt đất như mục
tiêu, tàu, xe tăng,...), máy trả lời trên mục tiêu giải mã tín hiệu hỏi và phát xạ tín hiệu trả lời,
các tín hiệu trả lời này mang các tin tức cần hỏi.
+ Ra đa thụ động: là hệ thống ra đa không phát xạ năng lượng, nó chỉ thu nhận và xử
lý các tín hiệu bức xạ từ bản thân mục tiêu để lấy tin tức ra đa, các tín hiệu bức xạ đó có thể
là bức xạ nhiệt của mục tiêu, bức xạ của các thiết bị vô tuyến trên mục tiêu,…
2. Nguyên lý của hệ thống ra đa
- Sơ đồ chức năng đơn giản của một hệ thống ra đa như sau:
Hệ thống
đồng bộ Máy phát
Máy thuHiển thị
Mục tiêu
Hình 1: Sơ đồ chức năng đơn giản của một hệ thống ra đa
- Nguyên lý hoạt động của hệ thống ra đa như sau: máy phát tạo xung thăm dò đưa tới
hệ thống ăng ten để bức xạ ra ngoài không gian, năng lượng sóng điện từ này gặp chướng
ngại vật (mục tiêu) sẽ phản xạ trở lại ăng ten thu của đài ra đa và được thu và xử lý tại máy