El software de procesamiento de radar convierte las señales de radar sin procesar en datos útiles para la detección, el seguimiento, la clasificación, la generación de imágenes y el conocimiento de la situación en los distintos sistemas de defensa. Las funciones de procesamiento pueden incluir la compresión de impulsos, el análisis Doppler, la detección CFAR, la formación de haces digital, la generación de imágenes SAR, MTI y GMTI, el seguimiento de múltiples objetivos y el reconocimiento de objetivos.
En esta página se presentan proveedores de software de procesamiento de datos de radar que dan soporte a aplicaciones como la vigilancia aérea y marítima, la lucha contra los UAS, el control de fuego, la navegación y el conocimiento del entorno.
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El software de procesamiento de radar convierte los datos brutos de los ecos de radar en información que los operadores, los sistemas autónomos y las redes de mando pueden utilizar para la detección, el seguimiento, la clasificación, la generación de imágenes y el conocimiento de la situación. En función de la arquitectura del radar, el procesamiento puede distribuirse entre dispositivos electrónicos integrados, ordenadores de misión, aceleradores dedicados o nodos de procesamiento en red.
El software de radar moderno debe gestionar grandes volúmenes de datos al tiempo que cumple exigentes requisitos de latencia, precisión, fiabilidad y resistencia ambiental. Un procesador de radar puede combinar algoritmos convencionales de procesamiento de señales con técnicas adaptativas, fusión de sensores y, cada vez más, aprendizaje automático para extraer información útil de entornos electromagnéticos complejos o conflictivos.
Las cadenas de procesamiento de radar varían según la misión y la forma de onda, pero hay varias funciones que se utilizan ampliamente en los sistemas militares de vigilancia, selección de objetivos, navegación y obtención de imágenes. Antes de la detección y el seguimiento de nivel superior, el procesamiento suele incluir el acondicionamiento de la señal, la calibración, el filtrado adaptado o la compresión de impulsos, el procesamiento de distancia, el procesamiento Doppler, la supresión de interferencias y el establecimiento de umbrales de detección. Las técnicas de tasa constante de falsas alarmas (CFAR) se utilizan con frecuencia para adaptar los umbrales de detección a las condiciones cambiantes de ruido e interferencias.
La formación de haces combina señales procedentes de múltiples elementos de antena para controlar la recepción o la transmisión en direcciones seleccionadas. La formación de haces digital lleva a cabo gran parte de este procesamiento de forma numérica, lo que permite a los sistemas de radar formar múltiples haces simultáneos, ajustar los patrones de haz, suprimir interferencias y adaptarse a cambios rápidos en la cobertura de vigilancia sin necesidad de reposicionar mecánicamente la antena. Una calibración precisa de la matriz, la sincronización temporal y la sincronización de fase son fundamentales para mantener el rendimiento del haz.
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El radar de apertura sintética (SAR) utiliza el movimiento de una plataforma de radar para crear una apertura de antena efectiva mayor que la propia antena física. El software de procesamiento de radar combina mediciones coherentes en fase recopiladas a lo largo de la trayectoria de la plataforma para generar imágenes de alta resolución. El procesamiento puede incluir la compensación de movimiento, la compresión de alcance, la compresión de acimut y la formación de imágenes, lo que permite la cartografía del terreno, el reconocimiento, la detección de cambios y el análisis de objetivos.
Las técnicas de indicación de objetivos en movimiento (MTI) utilizan información Doppler o mediciones sucesivas del radar para distinguir los objetos en movimiento de los fondos fijos. La indicación de objetivos móviles en tierra (GMTI) aplica estos principios a objetivos de superficie en movimiento, como vehículos y personal. Un procesamiento eficaz debe tener en cuenta las interferencias, el movimiento de la plataforma, los efectos del terreno, las velocidades ambiguas y otros ecos no deseados, al tiempo que conserva los objetivos con velocidades radiales relativamente bajas.
Los radares de barrido electrónico y de matriz en fase orientan los haces controlando la fase relativa y la amplitud de las señales a lo largo de los elementos de la antena. El software del radar coordina la programación de los haces, la calibración de la matriz, la selección de formas de onda, la gestión de recursos y el procesamiento de señales, lo que permite un barrido rápido y da soporte a múltiples funciones del radar dentro de unos presupuestos de tiempo y procesamiento estrictamente gestionados.
Los algoritmos de clasificación analizan características tales como el comportamiento de la sección transversal radar, las firmas Doppler y micro-Doppler, el movimiento, los perfiles de distancia o las características de la imagen para diferenciar las categorías de los objetos detectados. El software de análisis de radar más avanzado puede combinar mediciones a lo largo del tiempo o correlacionar la información del radar con la de otros sensores para mejorar la fiabilidad de la clasificación y facilitar el reconocimiento de objetivos.
El seguimiento de múltiples objetivos asocia las detecciones con las trazas existentes, al tiempo que estima la posición, la velocidad, el rumbo y otra información de estado de múltiples objetos. Se utilizan técnicas de filtrado y estimación para predecir y actualizar los estados de los objetivos. El procesamiento debe tener en cuenta las detecciones omitidas, las falsas alarmas, las trayectorias que se cruzan, los objetivos que maniobran y los entornos con alta densidad de objetivos. La lógica de gestión de trayectorias también determina cuándo deben iniciarse, actualizarse, confirmarse o eliminarse las trayectorias.
Los sistemas de radar de imágenes requieren un procesamiento para transformar mediciones de radar complejas en representaciones interpretables del terreno, estructuras, embarcaciones, vehículos u otros objetivos. Las funciones de visualización también pueden mostrar detecciones, trazas, información Doppler, valores de confianza y el estado de los sensores, lo que permite a los operadores interpretar los resultados del radar junto con otra información de la misión.
El procesamiento de radar da soporte a misiones que van desde la vigilancia de amplia zona hasta el seguimiento de precisión. Los algoritmos, la arquitectura de cálculo, las frecuencias de actualización y los requisitos de latencia dependen en gran medida de la función operativa del radar.
Los radares de vigilancia supervisan amplias zonas en busca de aeronaves, vehículos, personal, embarcaciones u otros objetos de interés. El software de procesamiento suprime el ruido de fondo, detecta posibles objetivos, mantiene el seguimiento y puede priorizar objetos para su posterior investigación. Los sistemas marítimos y navales deben tener en cuenta el ruido de fondo del mar y las condiciones cambiantes de la superficie, mientras que los radares terrestres deben hacer frente al terreno, la vegetación, los efectos de trayectos múltiples y otras fuentes de interferencia.
El procesamiento de los radares de defensa aérea hace hincapié en la detección rápida, el seguimiento preciso y las actualizaciones constantes de amenazas potencialmente rápidas o que realizan maniobras. Los sistemas de alerta y seguimiento de misiles pueden procesar trayectorias de alta velocidad en amplios volúmenes de combate, proporcionando datos de seguimiento a redes de mando y control, sistemas defensivos u otros sensores encargados de la evaluación de amenazas y la respuesta.
El radar de control de fuego requiere mediciones precisas que puedan respaldar el guiado y el ataque de las armas. Los sistemas de localización de armas y de contrabatería analizan las trayectorias de los proyectiles para estimar los puntos de origen o de impacto. Estas aplicaciones hacen especial hincapié en una baja latencia de procesamiento, la precisión de las mediciones, la continuidad del seguimiento y un rendimiento fiable en entornos saturados o en conflicto.
El software de los radares de lucha contra UAS debe detectar y mantener el seguimiento de objetivos relativamente pequeños, lentos o que vuelan a baja altura, que pueden resultar difíciles de distinguir de aves, el terreno, edificios y otros elementos de interferencia. La clasificación, el análisis micro-Doppler y el análisis del comportamiento del seguimiento pueden ayudar a diferenciar posibles aeronaves no tripuladas de objetos inofensivos antes de que la información se transmita a los sistemas de identificación o de contramedidas.
Las plataformas de inteligencia, vigilancia y reconocimiento (ISR) utilizan el radar para ampliar la observación a grandes áreas y en condiciones en las que los sensores ópticos pueden verse limitados. Los sistemas de alerta temprana aerotransportada (AEW) pueden combinar el procesamiento de radar de largo alcance con la gestión de rastros y la distribución de datos, mientras que los sistemas de campo de batalla integran las detecciones de radar con redes más amplias de mando, sensores e inteligencia.
El procesamiento de datos de radar puede facilitar la navegación relativa al terreno, la detección de obstáculos, la medición de altitud y las funciones de seguimiento del terreno para aeronaves y plataformas no tripuladas. A distancias mucho mayores, los sistemas de radar especializados contribuyen al conocimiento del dominio espacial mediante la detección y el seguimiento de satélites, desechos y otros objetos en órbita, lo que requiere un procesamiento de mediciones, asociaciones y trayectorias de alta precisión.
El software de radar suele integrarse en arquitecturas electrónicas de defensa más amplias, por lo que los requisitos de la plataforma pueden ir más allá de los propios algoritmos de procesamiento. Entre las consideraciones relevantes pueden figurar:
Las normas aplicables dependen de la plataforma, el programa de adquisición, la arquitectura del sistema, la normativa de aeronavegabilidad y el entorno operativo previsto.
Los avances en el rendimiento informático y en las arquitecturas definidas por software están ampliando la gama de funciones que pueden realizarse dentro de las cadenas de procesamiento de radar. Entre los avances más importantes se incluyen:
Estos avances están aumentando la importancia del software de procesamiento de radar modular, capaz de adaptarse a los cambios en el hardware, los algoritmos, los requisitos de las misiones y las arquitecturas de los sistemas de defensa.
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