ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2021. № 2
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.2.3
УДК 621.396.6
Экспериментальное исследование углового сверхразрешения коррелированных источников сигналов методом минимального многочлена
И. М. Аверин, А. В. Елохин, А. Г. Флаксман
Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского, 603950, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23
Статья поступила в редакцию 4 февраля 2021 г.
Аннотация. Приведены экспериментальные результаты по сверхразрешению двух близкорасположенных источников сигналов, полученные с помощью автомобильного радиолокатора миллиметрового диапазона длин волн. Особенностями условий экспериментов были высокая взаимная коррелированность источников сигналов и предельно короткий входной процесс, который состоял только из одной выборки. Оценка числа источников производилась с помощью метода минимального многочлена корреляционной матрицы сигналов в элементах антенной решетки (АР), который обеспечил вероятность правильной оценки числа источников равную 100% во всех сценариях сигнальной обстановки. Для нахождения угловых координат источников использовались метод сканирования лучом АР, спектральный и корневой методы минимального многочлена. Сравнительный анализ показал, что корневой метод является более эффективным и обеспечивает разрешение источников в случаях меньшего углового расстояния между ними.
Ключевые слова: антенная решетка, корреляционная матрица, минимальный многочлен, сверхразрешение, оценка числа источников, оценка угловых координат.
Abstract. Experimental results on the super-resolution of two closely spaced signal sources obtained using a car radar of the millimeter wavelength range are presented. The peculiarities of the experimental conditions were a high mutual correlation of signal sources and an extremely short input process, which consisted of only one sample. The estimation of the number of sources was carried out using the method of the minimum polynomial of the correlation matrix of signals in the antenna array, which provided the probability of correct estimation of the number of sources equal to 100% in all scenarios of the signal situation. To find the angular coordinates of the sources, we used the method of scanning the AA beam, the spectral and root methods of the minimum polynomial. Comparative analysis showed that the root method is more efficient and provides resolution of sources in cases of smaller angular distance between them.
Key words: antenna array, correlation matrix, minimum polynomial, super-resolution, estimate of the number of sources, estimate of angular coordinates.
Литература
1. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. Москва, Радио и связь. 2004. 199 с.
2. Караваев В.В. Сазонов В.В. Статистическая теория пассивной локации. Москва, Радио и связь. 1987. 240 с.
3. Godara L.C. Smart antennas. London, CRC Press. 2004. 458 p.
4. Tuncer T.E., Friedlander B. Classical and Modern Direction-of-Arrival Estimation. London, Elsevier Inc. 2009. 429 p.
5. Турчин В.И. Введение в современную теорию оценки параметров сигналов. Н.Новгород, ИПФ РАН. 2005. 116 с.
6. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г., Анурин А.А. Оценивание параметров сигналов, принимаемых антенной решеткой. Изв. вузов. Радиофизика. 1996. Т.39. №9. С.1144–1160.
7. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г., Елохин А.В., Купцов В.В. Метод минимального многочлена для оценки параметров сигналов, принимаемых антенной решеткой. Акустический журнал. 2018. Т. 64, № 1. С. 78-85.
8. Ермолаев В.Т. Оценивание параметров минимального многочлена сигнальной корреляционной матрицы многоканальной адаптивной приемной системы. Изв. вузов. Радиофизика. 1995. Т. 38. № 8. С. 841−859.
9. Wax M., Kailath T. Detection of signals by information theoretic criteria. IEEE Trans. Acoust. Speech and Signal Process. 1985. Vol.33. No.2. P. 387–392.
10. Xu G., Roy R., Kailath T. Detection of number of sources via exploitation of centro-symmetry property. IEEE Transactions on Signal Processing. 1994. Vol.42. No.1. P. 102-112.
11. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г., Елохин А.В., Купцов В.В. Метод минимального многочлена для оценки числа источников сигналов в антенной решетке. Сборник трудов X Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь». Москва, ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН. 2016. С. 100-103.
12. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г., Елохин А.В., Шмонин О.А. Угловое сверхразрешение сигналов в антенной решётке с помощью корневого метода минимального многочлена корреляционной матрицы. Изв. вузов. Радиофизика. 2018. Т. 61, № 3. С. 261-272.
13. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г., Елохин А.В., Шмонин О.А. Экспериментальное исследование углового сверхразрешения двух коррелированных сигналов методом минимального многочлена. Изв. вузов. Радиофизика. 2018. Т.61. № 11. С. 945-957.
14. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. Москва, Наука. 1988. 552 с.
15. Воеводин В.В. Линейная алгебра. Москва, Наука. 1980. 400 с.
16. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. Пер. с англ. Москва, Радио и связь. 1986. 448 с.
17. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов. Пер. с англ. Москва, Радио и связь. 1989. 440 с.
18. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. Москва, Советское радио. 1975. 348 с.
Для цитирования:
Аверин И.М., Елохин А.В., Флаксман А.Г. Экспериментальное исследование углового сверхразрешения коррелированных источников сигналов методом минимального многочлена. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №2. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.2.3