Оценка границы Крамера-Рао выпуклых антенных решеток с направленными излучателями для радиопеленгации
Abstract
Оценка угловых координат источников радиоизлучения представляет серьезный исследовательский интерес в различных сферах. Так, в беспроводных телекоммуникационных системах информация о координатах позволяет осуществить пространственное разделение для увеличения одновременно функционирующих пользователей. Исследовано влияние коэффициента направленного действия отдельного антенного элемента на точность определения угловых координат источников радиоизлучения кольцевой, кубической и сферической антенных решеток, состоящих из направленных излучающих элементов, нашедших широчайшее применение в современных беспроводных коммуникационных технологиях. Для корректного функционирования высокоточных алгоритмов радиопеленгации в составе рассматриваемых решеток осуществлен вывод точных выражений, описывающих амплитудно-фазовое распределение электромагнитного поля решеток, т.н. направляющие векторы. Обсуждается вывод статистической границы Крамера-Рао для определения ошибок и точности координат направления прихода ряда плоских волн, падающих на антенную решетку. Осуществлено теоретическое исследование работы данных антенных решеток с помощью оценки границы Крамера-Рао, а также компьютерное моделирование с реализацией метода со сврехразрешением MUSIC. Определены пределы изменения коэффициента направленного действия отдельного элемента, при которых достигается максимальная точность оценки угловых координат. С повышением усиления отдельных антенн точность пеленгации может значительным образом изменяться в зависимости от азимутального положения сигнала и приемлемым выбором коэффициента направленного действия является равным от четырех до шести. Проведена оценка разрешающей способности выпуклых или объемных антенных решеток в зависимости от коэффициента направленного действия. В целом установлено, что лучшей конфигурацией является сферическая.
Keywords
