9.4.1. Оценивание пеленга

Антенные решетки, часто содержащие всего лишь два элемента, можно использовать для азимутального разрешения [22]. Информация о пеленге преобразуется в антенне в разницу во времени прихода принятых сигналов, возникающую вследствие разных путей распространения сигнала к различным элементам антенны. Следовательно, обработка принятых сигналов с целью выделения разницы во времени прихода (РВП) дает информацию относительно пеленга мишени. Этот метод использовался для измерения потока огнеопасных жидкостей в трубах путем восприятия возмущений с помощью пары датчиков, прикрепленных к трубам. Взаимная корреляция двух сигналов [24] дает информацию о задержке, но это требует некоторых сведений о статистике сигналов, и разделение датчиков должно быть таким, чтобы не имели места значительные потери при взаимной корреляции двух принятых сигналов. Другими применениями таких систем измерения времени прохождения, на основе оценки корреляции, являются газовая хроматография [123], биомедицинская техника [300] и гидроакустика [2].

Методы адаптивного оценивания на основе разницы во времени прибытия, которые можно применять для усиления выходного сигнала этих пассивных приемных систем, обладают тем преимуществом, что отсутствует необходимость в исходной информации о сигнале. Один из подходов основан на расширении ранее известного корреляционного метода, где вначале к процессору, осуществляющему расчет взаимной корреляции, добавляются устройства адаптивного спектрального обеления помехи. Подобная предварительная обработка узкополосных входных сигналов для расчета взаимной корреляции остаточных колебаний ослабляет влияние множества пиков выходного сигнала [105]. К такому процессору применимо большинство методов адаптивного спектрального обеления, описанных в данной книге.

Эти концепции были также развиты для случая многоэлементных решеток с целью точной оценки принятых сигналов. Простой пространственный анализ Фурье для поля излучения с помощью квантования принятых сигналов с антенной решетки дает разрешающую способность пеленговании, которая обратно пропорциональна апертуре антенной решетки. Джонстон и Де Грааф  [167] показали, что наилучшее разрешение       (рис. 9.12) можно получить с помощью методов спектрального оценивания, описанных ранее для нахождения решения данной ограниченной задачи оптимизации. Все методы адаптивного спектрального оценивания, включая ММП, ММЭ, АР – и АРСС – моделирование параметров, наряду с подходом на основе разложения собственного вектора [283], были применены к задаче пассивной гидроакустической локации. Выходные сигналы модели фильтра дают информацию о времени задержки, преобразуемую в оценки пеленга.

Введение в антенную решетку адаптивного процессора позволяет Формирователю луча использовать для измерений пеленга информацию, получаемую из нулей, эффективнее, чем информацию, получаемую от основного лепестка диаграммы направленности. Поскольку нули обычно четче выражены, развитие адаптивных методов дает в результате улучшенное разрешение или сверхразрешающую способность. Уидроу и Стерис [342] провели анализ улучшений, обеспечиваемых адаптивными процессорами, основанными на методе максимального правдоподобия [47]; на рис. 9.11 [168] приведена разрешающая способность неадаптивного формирователя луча, полученная на основе метода Фурье (а и г), и разрешающая способность процессора, найденная на основе метода максимального правдоподобия (б и д),  как для одиночного источника опорного направления пеленга, так и для пары источников с угловым отклонением от опорного направления пеленга . Для этой 10-элементной антенной решетки с отношением сигнал – шум, равным 10дБ, улучшение разрешения за счет обработки по ММП оценивается как 18 –кратное [342]. На рис. 9.12 показано также, что если используется линейный предсказывающий авторегрессивной адаптивный процессор, то имеет место дальнейшее улучшение разрешения (это видно из рис. 9.12, в и е).

Улучшение разрешения за счет данных методов адаптивного спектрального оценивания основано на наличии удовлетворительного отношения сигнал – шум на входе; Обычно, для достижения необходимого улучшения требуются положительные значения этого отношения (в дБ). Следует ожидать, что дальнейшее развитие этих исследований в таких областях, как радиолокация и линии связи, откроет и другие потенциальные области применения методов адаптивного спектрального оценивания.