خودكاليبراسيون شكل آرايه با استفاده از روش هاي مبتني بر برازش زيرفضا

Array Shape Self-Calibration Using Subspace Fitting Methods

جهت­ يابي منابع سيگنال و پرتوسازي از مهمترين مسائل در پردازش آرايه ­اي هستند كه براي آنها روش­هاي متعددي ارائه شده است. عملكرد همه­ اين روش­ها وابسته به مهيا بودن اطلاعاتي درباره پاسخ آرايه است. از جمله­ اين اطلاعات، مكان واقعي عناصر آرايه نسبت به يكديگر و بهره و فاز هر عنصر و ضرايب تزويج متقابل ميان عناصر آرايه است. در عمل آنچه كه در اختيار ما قرار دارد تنها مقادير نامي اين متغيرهاست كه معمولاً با مقادير واقعي تفاوت دارد. بسته به اينكه پاسخ واقعي آرايه تا چه حد از مقدار نامي خود متفاوت باشد، كيفيت جهت­ يابي و پرتوسازي مي­تواند به­ صورت قابل توجهي تنزل يابد. براي كاهش اين تنزل كيفيت، لازم است كه متغيرهاي مجهول، تخمين زده شوند. برخي از انواع روش­هاي ارائه ­شده براي تخمين اين متغيرها را روش­هاي خودكاليبراسيون مي­نامند. در اين مقاله عملكرد چهار روش­ خودكاليبراسيون براي تخمين شكل آرايه با استفاده از شبيه­ سازي بررسي و با يكديگر مقايسه مي ­شود. البته پيش از بررسي عملكرد اين چهار روش، سعي شده است كه با دست­كاري در ساختار اين روش­ها بتوان در عملكرد آن­ها بهبود ايجاد كرد. در اين مقاله همچنين يك روش خودكاليبراسيون بر پايه جست و جوي گرادياني ارائه ­شده و عملكرد آن با استفاده از شبيه­ سازي­ هاي متنوع بررسي و با روش ­هاي ديگر مقايسه شده است.

Estimating the direction of arrival and beamforming are among the most important issues in array signal processing for which a variety of methods have been proposed. With few exceptions, these methods require an exact knowledge of array response including the knowledge of sensors’ positions, sensors’ gain/phase responses and mutual coupling coefficients between sensors. There are uncertainties about these array response parameters as we usually have their nominal values which are different from the actual metrics. The performance of DOA estimation and beamforming algorithms degrade severely because of these uncertainties. To solve this problem and reduce the performance degradation, it is necessary to estimate these unknown parameters. In this paper, we use simulations to study and compare the performance of several so-called self-calibration methods in the presence of array shape error. However, before performance investigation, it is attempted to improve the performance of these methods by manipulating their structure. In addition, in this paper, a self-calibration method based on the gradient search is proposed. Various simulations are used to evaluate the performance of this method and compare it with other self-calibration methods