Пространственная обработка сигналов с использованием кольцевых антенных решёток из направленных элементов

• Автор: Сухов, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 175 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Обзор и анализ современного состояния и перспектив развития теории и аппаратуры приёмных устройств для определения направлений на источники радиоизлучения
1.1. Классификация методов оценки направлений на источники радиоизлучения
1.2. Технические характеристики комплексов радиомониторинга
1.3. Алгоритмы оценки угловых координат источников радиоизлучения
1.4. Радиотехнические системы, использующие алгоритмы корреляционного интерферометра
1.5. Выводы
Глава 2. Среднеквадратические ошибки оценки угловых координат и
разрешающая способность алгоритмов пространственной обработки сигналов
2.1. Постановка задачи
2.2. Математическая модель для исследования свойств алгоритмов сверхразрешения
2.3. Сравнение точностных характеристик сверхразрешагощих алгоритмов обработки сигналов в применении к кольцевой антенной решётке
2.4. Точностные характеристики и разрешение алгоритмов пространственной обработки сигналов при различных значениях ширины диаграмм направленности антенных элементов
2.5. Сравнительный анализ алгоритмов оценки количества сигналов
2.6. Влияние частоты на точность и разрешающую способность алгоритмов обработки сигналов
2.7. Влияние объема выборки и отношения сигнал/шум на точность оценки угловых координат и разрешающую способность
2.8. Точность оценки угловых координат и разрешающая способность при воздействии сигналов разной мощности
2.9. Выводы
Глава 3. Методы повышения точности определения угловых координат источников сигналов со сложной пространственной структурой
3.1. Цифровое диаграммообразование для повышения разрешающей способности алгоритма MUSIC
3.2. Использование цифрового диаграммообразования для оценки угловых
координат пространственно коррелированных сигналов
3.3 Выводы
Глава 4. Экспериментальные исследования по определению вероятностных характеристик близкорасположенных сигналов
4.1. Структурная схема
4.2. Точность определения направлений на источники излучений
4.3. Применение пространственной фильтрации для повышения вероятности разрешения сигналов
4.4. Оценка направлений прихода пространственно коррелированных сигналов
4.5. Выводы
Заключение
Список литературы Приложение А.

Введение
Актуальность проблемы. В настоящее время наблюдается тенденция усложнения радиоэлектронной обстановки, что заставляет сосредоточить основное внимание на вопросах повышения помехоустойчивости. Актуальным является направление разработки алгоритмов пространственной обработки сигналов, предназначенных для обеспечения максимального отношения сигнал/помеха. Неотъемлемой частью алгоритмов пространственной обработки сигналов является задача определения угловых координат полезных и помеховых сигналов, которая может быть решена применением современных сверхразрешающих алгоритмов.
Для улучшения характеристик определения направлений перспективным подходом является применение цифровой пространственной фильтрации с использованием алгоритмов диаграммообразования и сверхразрешающих алгоритмов оценки угловых координат. Наблюдается интенсивное развитие теории адаптивной пространственной обработки сигналов, направленной на повышение точности оценки угловых координат и разрешающей способности в многоканальных антенных системах. Исследования алгоритмов обработки сигналов традиционно проводятся для антенных решёток из слабонаправленных элементов, что обусловлено стремлением упростить аналитические выражения и рассмотрением свойств разрабатываемых алгоритмов без учёта влияния геометрии антенной решётки.
Применение кольцевых антенных решёток из направленных элементов в сложной электромагнитной обстановке позволяет осуществить дополнительную пространственную фильтрацию принимаемых сигналов, что приводит к более устойчивой работе радиотехнических систем в условиях многолучевого распространения сигналов. Несмотря на значительное количество работ по алгоритмам обработки сигналов, эффективность применения алгоритмов к антенным решёткам из направленных элементов изучена недостаточно, а также нет конкретных рекомендаций по выбору параметров антенных элементов для

приходящие сигналы от пеленгуемых источников радиоизлучения могут иметь
произвольную степень корреляции. В случае если сигналы, приходящие на антенную решётку не коррелированны, то значением сигнала на каждом антенном элементе является сумма приходящих сигналов с различными фазовыми задержками для отсчётов с выходов антенных элементов.
Согласно предположениям, сделанным при постановке задачи, для учёта шумов, имеющих место в каналах приёма, выбрана модель аддитивного гауссовского шума. Для моделирования шума можно использовать матрицу IV, размером Их К, каждый элемент которой представляет собой шум на соответствующем антенном элементе. Данная матрица вносит шумы в разрабатываемую модель принятых сигналов антенной решёткой для всех антенных элементов и для всех отсчётов.
С учётом вышесказанного, элементы матрицы X можно представить в следующем виде:
где Рт,т = 1 - мощности сигналов, приходящих на антенную решётку.
Задержка по фазе ттк - случайная величина, распределённая по равномерному закону от 0 до 2яг. В этом случае все воздействующие сигналы будут не коррелированны. Если указанные фазовые задержки равны нулю тт к = 0, т = , к =А". то все .А/сигналов будут полностью коррелированны.
Для трёхэлементной антенной решётки в случае воздействия двух сигналов и использовании трёх отсчётов матрица принятых данных выглядит следующим образом:

х„,* = £А„,„.-7дГ-ттА+гс„,*
(2.7)
ТиД = ехр(/ • ттк), т = 1,..., М,к = 1,..., К *т,к є [0,2л-]
(2.8)
(2.9)