Jag accepterar att kakor lagras på min dator

Läs mer

Computational efficiency & bandwidth in superresolution circular arrays.

Computational efficiency & bandwidth in superresolution circular arrays. Beställ tryckt exemplar Lägg i kundvagnen
Författare: Hyberg Per
Ort: Linköping
Sidor: 22
Utgivningsår: 2001
Publiceringsdatum: 2001-01-11
Rapportnummer: (FOA-R--99-01419-616)
Nyckelord gruppantenner, högupplösning, riktningsestimering, underrumsmetoder, kortvågspejling, array signal processing, direction finding, superresolution, circular arrays, subspace methods, E7018, 12, 75
Sammanfattning För SESAM och andra 2-dimensionella pejlsystem som skall arbeta i realtid är beräkningseffektviteten en nyckelfråga. Vid de bästa kända superupplösande algoritmerna, exempelvis MUSIC och WSF, måste emellertid en beräkningstung sökning utföras i minst två dimensioner såvida inte grupp-mångfalden kan ges Vandermondestruktur. Om detta lyckas finns flera algoritmer, speciellt de s.k. rot-metoderna, som på sluten form ger emitterriktningarna. Denna rapport behandlar problemet att transformera grupp-mångfalden hos en gles cirkulär gruppantenn till Vandermonde-struktur, och att finna en snabb algoritm som på sluten form ger både azimut och elevation över ett frekvensområde av två oktaver eller mer. Bandbreddskravet gör det nödvändigt att använda elementseparationer mycket över Nyquist-gränsen och tyvärr falerar därvid den idag enda kända algoritmen för cirkulära gruppantenner som ger svaret direkt på sluten form, UCA-ESPRIT. Rapporten beskriver bl.a. en lösning på detta problem som utnyttjar en avbildning av utvektorn från den glesa cirkulära gruppantennen till utvektorn från en betydligt mindre antenn vars elementseparation ligger under Nyquistgränsen. Avbildningen bygger på en speciell egenskap hos cirkulära gruppantenner att bibehålla full rang hos utfallsrummet trots att elementseparationen ökas utöver Nyquistgränsen. För SESAM-tillämpningen kan med hjälp av denna avbildning (transformation) bandbredden hos UCA-ESPRIT utökas från en till två oktaver, ett resultat som bekräftas av simuleringar. Ett antal rekommendationer för SESAM-systemet avslutar rapporten, inkluderande en kostnadseffektiv konfiguration med 16 antennelement men bara 8 mottagarkanaler.
Abstract In a direction finding system that is to operate in real time, such as the SESAM system, computational efficiency is a key issue. However the best superresolution algorithms such as MUSIC and WSF do require a computationally heavy multidimensional search to find the DOA:s, unless the array manifold can be given a Vandermonde structure. In the latter case efficient closed form algorithms such as the Root methods exist. The problem of transforming the manifold of a sparse circular array into Vandermonde structure, and finding closed form 2D algorithms that work over at least two octaves of frequency, are considered in this report. The latter requirement makes it necessary to run the array with element separation much in excess of the Nyquist limit. Unfortunately this makes the only known 2D algorithm for circular arrays, UCA-ESPRIT, fail. A remedy to this problem is given comprising a transformation of the output vector from the array onto the corresponding output vector of an imaginary smaller array that do comply with the Nyquist limit. The transformation hinges on the special property of circular arrays to retain full rank manifolds despite an element separation much in excess of the Nyquist limit. Using this transformation in a 16 element application the bandwidth of UCA-ESPRIT is shown to increase from one to two octaves. This result is supported by simulations. The report is concluded with some recommendations for the SESAM system, including a cost effective scheme that uses 16 antenna elements but only 8 receiver channels.

Kundvagn

Inga rapporter i kundvagnen

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI
Totalförsvarets forskningsinstitut
164 90 Stockholm

Tel: 08-555 030 00
Fax: 08-555 031 00

Orgnr: 202100-5182