УДК 621.37:621.391
Б. И. Ш а х т а р и н, Д. А. Ф о ф а н о в,
В. Д. М о р о з о в а
ЛОКАЛИЗАЦИЯ ШИРОКОПОЛОСНЫХ
ИСТОЧНИКОВ СИГНАЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
АЛГОРИТМА ESPRIT
Рассмотрен алгоритм локализации, применяемый к широкополос-
ным источникам сигнала. Сигнал источника смоделирован как
выход линейной системы, возбуждаемой белым шумом. Реакция
антенной решетки на импульс с определенного направления
представлена как импульсная характеристика линейной системы.
Алгоритм ESPRIT применен в полюсах этой линейной системы.
Алгоритм не требует знания и хранения конфигурации решетки
в отличие от широкополосного алгоритма MUSIC. Благодаря
этому получен вычислительно эффективный алгоритм, нечув-
ствительный к погрешностям в антенной решетке. Приведены
результаты работы алгоритма в сравнении с методами модаль-
ного сигнального подпространства и когерентного сигнального
подпространства.
E-mail:
Ключевые слова
:
спектральное оценивание, локализация, пеленгация,
антенная решетка, цифровая обработка, алгоритмы.
Рассмотрим задачу оценивания направления прихода сигнала при
помощи антенной решетки (АР), состоящей из двух идентичных
подрешеток, сдвинутых относительно друг друга на определенное
расстояние. В остальном решетка может быть произвольной, не тре-
буется даже знания ее диаграммы направленности (ДН) и геометрии.
Стандартный алгоритм ESPRIT может быть применен к узкополос-
ным сигналам, мощность которых сосредоточена в одной узкой поло-
се. Для такого случая могут быть применены методы спектрального
оценивания: максимального правдоподобия Кэпона [1] и максималь-
ной энтропии Бурга [2], однако эти методы не используют предполо-
жений о модели сигнала. Метод сигнального подпространства, пред-
ложенный Шмидтом [3], был первой техникой спектрального оцени-
вания, использующей модель сигнала, которая расширяла и обобщала
метод гармонического разложения Писаренко [4]. Алгоритм Шмидта
MUSIC использует метод сигнального подпространства и геометриче-
скую интерпретацию задачи. Он требует полного знания конфигура-
ции АР, ДН ее элементов и геометрии решетки, которая должна быть
точно откалибрована, что сложно и требует больших вычислительных
затрат. Кроме того, необходимо выполнить вычислительно сложную
процедуру поиска для определения псевдоспектра MUSIC.
Появление алгоритма ESPRIT сделало методы сигнального под-
пространства более привлекательным для реализации. После предпо-
ложения об определенной структуре решетки удалось решить многие
74 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2010. № 1
