Metody monoimpulsowa, MUSIC i root-MUSIC w zastosowaniu do estymacji współrzędnych kątowych przemieszczajacych się obiektów

• Autorzy: Rosłoniec W.

Warianty tytułu

EN

An estimation of polar coordinates and angular distance of two moving objects by means of the monopulse method and MUSIC and root-MUSIC algorithms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podmiotem rozważań w niniejszym artykule są metody MUSIC i root-MUSIC w zastosowaniu do estymacji współrzędnych kątowych przemieszczających się obiektów przy występowaniu względnie silnego, nieskorelowanego sygnału zakłócającego. Metody te zaimplementowano do cyfrowego przetwarzania zespolonych próbek sygnałów radarowych odbieranych przez 32 - elementowy, regularny liniowy szyk antenowy. Przedstawiono wyniki licznych obliczeń numerycznych wskazujące na uzyskiwaną tymi metodami dobrą rozróżnialność kątową dwóch obiektów i dokładność określania estymat ich współrzędnych kątowych. Większość z uzyskanych wyników badań symulacyjnych, prezentowanych w postaci wykresów, porównano z ich odpowiednikami uzyskanymi tradycyjną metodą monoimpulsową i metodą monoimpulsową wspomaganą koherentną filtracją dopplerowską.

EN

In this paper a class of Multiple Signal Classification algorithms known as MUSIC and root-MUSIC is investigated in application to estimate the polar coordinates (directions of arrival) and angular distance of two moving objects at an external, relatively strong uncorrelated noise signal. As a radar antenna system the 32 - element uniform linear arrray (ULA) is used. Extensive computer simulations have been carried out to demostrate the good accuracy and high spatial resolution properties of these algorithms in the scenario mentioned above. The most of simulation results, presented in a graphical form, have been compared with the corresponding equivalent results obtained by using the traditional monopulse method and a coherent Doppler filtration, additionaly.

Słowa kluczowe

PL

radiolokacja; cyfrowa obróbka sygnałów; metody o podwyższonej rozdzielczości

EN

radiolocation; digital signal processing; super-resolution methods

• Wydawca: Przemysłowy Instytut Telekomunikacji
• Czasopismo: Prace Przemysłowego Instytutu Telekomunikacji
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 60, z. 146
• Strony: 1--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rosłoniec W.

Bibliografia

• [1] Zekeriya Aliyazicioglu, Hwang, Grice Marshall, Yakovlev Anatoly: "Sensitivity Analysis for Direction of Arrival Estimation using a Root-MUSIC Algorithm" Engineering Letters Vol. 16, No. 3, September 2008.
• [2] An introduction to MUSIC and ESPRIT, Materiały informacyjne firmy GIRD Systems, Inc., Cincinnati, OH, USA. http://www.girdsystems.com
• [3] Barabell A. J., Capon J., DeLong D. F, Johnson J. R. and Senne K. D.: "Performance comparison of superresolution array processing algorithms", MIT - Lincoln Laboratory, Technical report TST - 72, May 1984, revised version June 1998.
• [4] Capon J.: "High-Resolution Frequency-Wavenumber Spectrum Analysis", Proc. IEEE, 57, 1408 (1969).
• [5] Edelman A. and Murakawi H.: "Polynomials roots from companion matrix eigenvalues". Mathematical Computing, vol. 64, 1995, pp. 763-776.
• [6] Hansen E. and Patric M. : "A family of root - finding methods". Numerical Mathematic, vol. 27, 1997, pp. 257-269.
• [7] Hoffman J. D.: Numerical methods for engineers and scientists, second edition. Marcel Dekker Inc., New York 2001.
• [8] Hwang H. K., Aliyazicioglu Z., Grice M. and Yakovlev A. "Direction of arrival estimation using a root-MUSIC algorithm" Proc. of the Intern. Conf. of Engineers and Computer Scienties - IMECS 2008, vol. II, Hong Kong, March 2008.
• [9] Jisheng Dai, and Zhongfu Ye: "On Spatial Smoothing for DOA Estimation of Coherent Signals in the Presence of Unknown Mutual Coupling" IET Signal Processing, Vol. 3 , December 2009.
• [10] Kai-Bor Yu, "Adaptive Digital Beamforming for Super-Resolution Angle Estimation in Jamming" IEEE Radar Conference, 2009.
• [11] Krim Hamid, Philippe Forster, John G. Proakis: "Operator Approach to Performance Analysis of Root-MUSIC and Root-Min-Norm" IEEE Transactions On Signal Processing, Vol. 40. No. 7, July 1992.
• [12] Leonov A. I. and K. J. Fomichev, Monopulse radars Artech House, Inc., Norwood (MA), 1986.
• [13] Linczuk M.: Zagadnienia własne macierzy w zastosowaniu do estymacji kątów nadejścia sygnałów, Rozprawa doktorska w Politechnice Warszawskiej, Warszawa 2005.
• [14] Linebarger Darel A., Don H. Johnson :"The Effect of Spatial Averaging on Spatial Correlation Matrices in the Presence of Coherent Signals" IEEE Transactions On Acoustics. Speech. and Signal Processing. Vol 38. No 5. May 1990.
• [15] Rao Bhaskar D., Hari K. V. S.: "Performance Analysis of Root-Music" IEEE Transactions On Acoustics Speech and Signal Processing. Vol. 37. No. 12. December 1989.
• [16] Rosłoniec S.: "Metody wyznaczania współrzędnych kątowych wykrywanego obiektu za pomocą monoimpulsowych urządzeń radiologacyjnych" Prace Przemysłowego Instytutu Telekomunikacji, z. 134, 2004, s. 1-18.
• [17] Schmidt R. O.: "Multiple emitter location and signal parameter estimation", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 34. Issue 3, March 1986, str. 276-280.
• [18] Schmidt R. O.: "A signal subspace approach to multiple emitter location and spectral estimation," PhD Thesis, Stanford Univ., November 1981.
• [19] Seliktar Y., E. J. Holder and B. W. Douglas: "An adaptive monopulse processor for angle estimation in a mainbeam jamming and coherent interference scenario", Inter. Conf. on Acoustics, Speech and Signal Processing, May 1998.
• [20] Seliktar Y., Douglas W. B. and Holder E. J.: "A space/fast - time adaptive monopulse technique ", EURASIP Journal on Applied Signal Processing, vol. 2006,
• [21] Sherman S. I.: Monopulse principles and techniques, Artech House, Inc., Norwood (MA), 1984.
• [22] Skolnik M. I.: Introduction to radar systems, third edition McGraw - Hill, Comp. New York 2001.
• [23] Tie-Jun Shan, Mati Wax, Thomas Kailath: "On Spatial Smoothing for Direction-of-Arrival Estimation of Coherent Signals" IEEE Transactions On Acoustics, Speech And Signal Processing, Vol. ASSP-33, No. 4, August 1985.
• [24] Wax Mati, Thomas Kailath: "Detection of signals by information theoretic criteria" IEEE Trans. ASSP – 33, Acoustics, Speech and Signal Processing, April 1985, pp. 387-392.
• [25] Zieliński T. P., Cyfrowe przetwarzanie sygnałów – od teorii do zastosowan, WKŁ, Warszawa 2007.