Особенности применения метода ESPRIT при различных конфигурациях антенных решеток

В работе рассматриваются особенности применения метода ESPRIT, обеспечивающего пеленгование множества источников радиоизлучения с минимальными вычислительными затратами, в том числе в реальном времени. Для применения ESPRIT требуются антенные решетки, обладающие свойством инвариантности к сдвигу, а для практической реализации они должны позволять сформировать оценки направлений прихода наибольшего числа сигналов, перекрывающихся по спектру, при минимальном числе антенн и каналов приема. Цель работы состоит в анализе влияния конфигурации антенной решетки (АР) на особенности применения ESPRIT при разных АР с одинаковым числом антенн. Выполнен сравнительный качественный анализ свойств и особенностей ESPRIT по сравнению с методом MUSIC. Приведены разработанные авторами алгоритмы для обработки многоканальных данных, принятых уголковой и квадратной АР. Аналитически показано, что при использовании уголковой АР требуется учет возможного присутствия сигналов с неразличимых – зеркальных направлений. При квадратной АР зеркальные направления прихода разных сигналов отсутствуют, что упрощает реализацию алгоритма. Аналитически и с помощью имитационного моделирования показано, что конфигурация квадратной АР позволяет увеличить число одновременно пеленгуемых сигналов, перекрывающихся по спектру, по сравнению с уголковой АР при одинаковом числе антенн.

1. Roy R., Kailath T. ESPRIT-estimation of signal parameters via rotational invariance techniques // IEEE Trans. Acoustics, Speech and Signal Processing. 1989. Vol. ASSP-37. No. 7. P. 984–995.

2. Егоров В. А., Кондыбаев Н. С., Сапрыкин А. А. Использование метода Кейпона для нахождения координат источников излучения // T-Comm. 2016. Т. 10. № 5. С. 3–7.

3. Егоров В. А., Кондыбаев Н. С. Исследование свойств алгоритма Кейпона в задачах пеленгации стационарных активных помех // Компьютерные инструменты в образовании. 2011. № 3. С. 61–69.

4. Чудопалов И. В. Сравнительный анализ методов сверхразрешения в антенных решетках // T-Comm. 2008. № 6. С. 41–43.

5. Москалец Н. В. Сравнительный анализ методов оценки направления прихода сигналов // Радиотехника: Всеукраинский межведомственный науч.-техн. сборник. Харьков, 2017. № 188.

6. Ашихмин А. В., Козьмин В. А. и др. Анализ перспективных направлений развития методов оценки угловых координат источников радиоизлучения // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2009. Т. 5. № 9.

7. Lemma A. N., Van der Veen A. J. Analysis of joint angle-frequency estimation using ESPRIT // IEEE Trans. Sig. Proc. 2003. Vol. 51. № 5. P. 1264–1283.

8. Strobach P. Total least squares phased averaging and 3–D ESPRIT for joint azimuth-elevation-carrier-estimation // IEEE Trans. Sig. Proc. 2001. Vol. 49. No. 1. P. 54–62.

9. Шевченко М. Е., Горовой А. В., Соловьев С. Н. Пространственная фильтрация перекрывающихся по спектру сигналов // Вопросы радиоэлектроники. 2019. № 12. C. 27–33.

10. Шевченко М. Е. Алгоритмы совместного обнаружения и пеленгования на основе метода сигнальных подпространств. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013. 159 с.