Técnicas de estimação do ângulo de chegada de sinais: uma análise comparada

AUTOR(ES)

Rodrigo Tadeu Fontes

DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

Neste trabalho é apresentada uma análise comparativa de técnicas de estimação do ângulo de chegada de sinais incidentes em uma rede de sensores disposta como um Arranjo Linear Uniforme (ULA - Uniform Linear Array). Nesta análise, utilizam-se extensos intervalos de parâmetros como relação sinal-ruído, direção de chegada e número de sensores. Inicialmente, faz-se a descrição da ULA e a modelagem de sua resposta dada a incidência de sinais. As técnicas de estimação revistas são: (i) o método da correlação, (ii) o método da Classificação de Múltiplos Sinais (MUSIC - Multiple Signal Classification) e (iii) o método da Estimação de Parâmetros via Técnicas de Invariância Rotacional (ESPRIT - Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques). Deduz-se o limite inferior de Cramer-Rao para a ULA, ou seja, o menor Erro Médio Quadrático (MSE - Mean Square Error) que um estimador não enviesado pode apresentar. Este limite é comparado ao MSE dos métodos descritos por meio de simulações. Além disso, determina-se numericamente a resolução em função do número de sensores da ULA e o tempo de processamento para uma estimativa com parâmetros pré-determinados. Assume-se que os sinais incidentes são corrompidos por ruído gaussiano branco aditivo. Os resultados mostram que para um único sinal incidente na rede o MSE da correlação e do MUSIC são similares e mais próximos do limite inferior de Cramer-Rao que os do ESPRIT. Ao considerar-se dois sinais incidentes, observa-se que a escolha do melhor método depende da relação sinal-ruído. O mesmo ocorre para a resolução, em que a determinação do melhor método está relacionada ao número de sensores da rede. O ESPRIT é o método que apresenta o menor tempo de processamento.

ASSUNTO(S)

esprit (estimation of signal parameters via rotational invariance techniques) signal-to-noise ratio engenharia eletrica correlação relação sinal-ruído music (multiple signal classification) rede de sensores esprit (estimation of signal parameters via rotational invariance techniques) ula (uniform linear array) sensor network correlation music (multiple signal classification) ula (uniform linear array)

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