Ansys 2024 R2: el software de modelado de canales de RF mejora la simulación de radar sintético

El radar, o los sensores que se utilizan para localizar, reconocer y rastrear objetos mediante la transmisión de energía electromagnética hacia ellos, existe desde hace décadas. Esta tecnología es útil de muchas maneras: por ejemplo, para mantener un avión en la ruta de vuelo correcta, para ayudar a un vehículo autónomo a “ver” la carretera que tiene por delante y para predecir el tiempo.

Los nuevos avances en la tecnología de radar, como el radar de apertura sintética (SAR), permiten ver los detalles más minúsculos desde el espacio para detectar cambios en una escena debido a factores ambientales, como tormentas, terremotos e incluso nuevas depresiones de huellas de neumáticos en suelo blando. El SAR permite a los satélites en el espacio hacer rebotar señales de radar en la superficie de la Tierra e interpretar esos ecos, incluso a través de nubes y humo o en completa oscuridad, para exponer esos detalles.

Las imágenes SAR se utilizan en la industria de seguros para la evaluación de daños tras desastres naturales y en la industria de la construcción, así como para la investigación medioambiental y muchas otras aplicaciones. Aunque el SAR puede ser la manifestación más visible de esta tecnología, la obtención de imágenes por radar de apertura sintética inversa (ISAR), en su capacidad de utilizar imágenes de radar para generar una imagen bidimensional de alta resolución de un objetivo, también desempeña un papel fundamental en la seguridad nacional.

En la realización de una vigilancia persistente, el nuevo éxito de SAR ha aumentado significativamente el volumen de datos que deben usarse para beneficiar al cliente comercial y de seguridad nacional. El software de modelado de datos de radar de alta fidelidad 2024 R2 Ansys RF Channel Modeler permite la generación de datos realistas que respaldan conceptos de análisis avanzados, planificación de recopilación y desarrollo de algoritmos de inteligencia artificial (IA) para encontrar y etiquetar objetos y actividades.

La simulación detallada y la generación de datos sintéticos mediante el software RF Channel Modeler son fundamentales para comprender cómo funcionan los sistemas avanzados basados ​​en radar, como el SAR, en estos y otros escenarios complejos. Recrearlos en un entorno de simulación ayuda a los estudiantes y analistas novatos a comenzar a establecer conexiones entre lo que está sucediendo, cómo se dispersan los objetos y cómo explotar los datos resultantes para desarrollar nuevas aplicaciones.

Apoyo al análisis avanzado de firmas de radar mediante datos

Un área en la que el software RF Channel Modeler es particularmente útil es el análisis de la firma de radar, o la comprensión de cómo las señales de radar interactúan con objetivos complejos para exponer las diversas características dispersas por radar de un objeto o una escena. En este contexto, las imágenes de radar no son imágenes literales generadas por sensores electroópticos e infrarrojos. Más bien, son un mapeo de los retornos de dispersión de radar en el espacio de alcance y Doppler.

Este año, Ansys está mejorando el software RF Channel Modeler para crear datos de radar sintéticos para cualquier geometría de recopilación y para cualquier dominio geoespacial, a fin de respaldar la generación de datos SAR e ISAR. Ahora, el software fusiona las capacidades del software de análisis de sistemas e ingeniería de misiones digitales Ansys Systems Tool Kit (STK) y el software de simulación EM Ansys Perceive , lo que permite a los clientes orquestar escenarios de recopilación realistas y luego generar datos de radar sintéticos (datos de señales I/Q sin procesar).

Diagrama de flujo del software de modelado de datos de radar de alta fidelidad Ansys RF Channel Modeler 2024 R2

Los datos resultantes se pueden procesar para crear todos los datos asociados con el escenario de recopilación de datos para la respuesta de frecuencia, los perfiles de alcance, los perfiles Doppler y las imágenes de radar de banda ancha. Lo más importante es que el software RF Channel Modeler utiliza la aceleración de la unidad de procesamiento de gráficos para crear datos casi en tiempo real.

¿Quién se beneficia del software de modelado de canales de RF?

Estas capacidades de generación de datos de radar sintéticos totalmente agnósticos permiten que el software RF Channel Modeler admita una amplia gama de clientes de Ansys.

Los analistas de datos se benefician de una solución multidominio completamente independiente. Ya sea que un usuario recree un evento pasado o desee explorar una oportunidad o concepto de recolección futuro, el software RF Channel Modeler puede manejar escenarios de recolección complejos y realistas definidos por el sistema de recolección, el objetivo, la escena o el entorno y los contribuyentes adicionales de la escena.

El software RF Channel Modeler admite la generación de datos tanto monoestáticos como biestáticos.

Los planificadores de recopilación de datos pueden crear entornos de prueba virtuales de los sistemas operativos existentes y de los sistemas propuestos para el futuro. El software RF Channel Modeler permite la generación de datos de radar realistas para ensayos de pruebas en vivo, independientemente del alcance de acceso, los costos, las geometrías de recopilación de datos, la precisión de las mediciones y el conocimiento de la posición, y la seguridad, para aumentar el éxito de las pruebas y acortar el ciclo de desarrollo.

Software RF Channel Modeler para la planificación de la recopilación de datos de rango de prueba virtual

Para la comunidad de desarrollo de algoritmos de inteligencia artificial/aprendizaje automático (IA/ML), el software RF Channel Modeler aborda varios desafíos, entre ellos:

• Gestión de datos: la IA y el aprendizaje automático permiten a los analistas de datos aprovechar al máximo un volumen de datos SAR comerciales que aumenta exponencialmente. Se utilizan muchos algoritmos diferentes para identificar los objetos deseados en imágenes SAR complejas, pero requieren una enorme cantidad de datos de entrenamiento. Sin embargo, estos datos no se pueden utilizar como fuente principal de datos de entrenamiento. En su lugar, se deben utilizar datos de rango de prueba bien documentados.
  
  El software RF Channel Modeler aborda esta deficiencia de datos de entrenamiento al crear una cantidad ilimitada de datos de radar sintéticos realistas en cualquier ángulo, frecuencia, ancho de banda o polarización, por ejemplo. Con esta infusión de nuevos datos, el aprendizaje automático puede comenzar a definir características de radiofrecuencia únicas para los objetos y posibles diferencias entre los objetos.

Datos de destino generados por software RF Channel Modeler para entrenamiento de algoritmos de inteligencia artificial/aprendizaje automático (IA/ML)

• Validación del algoritmo: una vez que se entrena el algoritmo, el software RF Channel Modeler crea escenarios representativos de escenas grandes con los objetos integrados necesarios para validar el rendimiento de identificación de objetos del algoritmo de IA.

Luego, se pueden agregar características únicas del sensor a los datos de la señal I/Q sin procesar para probar la sensibilidad o la resiliencia del algoritmo y mitigar las características no deseadas del sensor. Al final, el acceso a datos ilimitados del software RF Channel Modeler garantiza el éxito y la confianza en las soluciones de IA/ML.