تخمین گر جدید و قوی تعیین جهت ورود سیگنال، Lp root-MUSIC برای محیط های نویز ضربه ای

پردازش سیگنال آرایه یکی از شاخه های مهم پردازش سیگنال است و در سال های گذشته رشد قابل توجهی داشته است. پردازش سیگنال آرایه در زمینه هایی زیادی همچون کشف رادیویی، کشف فاصله، ارتباطات، رادار، سونار، زلزله، اکتشافات، ستاره شناسی، زیست شناسی بکار می رود. همچنین در سالهای اخیر توجه زیادی به استفاده از تکنیک های رزولوشن بالا برای تخمین جهت به روش DOA شده است و الگوریتم های زیادی در رابطه با این موضوع ارائه شده است. اکثر این الگوریتم ها با فرض گوسی بودن نویز به جهت یابی به روش DOA می پردازند. با این وجود، بخاطر وجود نویز رنگی در محیط محققان تلاش کردند تا از پردازش سیگنال آرایه بر پایه انباشتک مرتبه ی بالا استفاده کنند، بخاطر اینکه انباشتک مرتبه بالاتر یک مشخصه نامعین برای هر نویز گوسی دارد لذا این الگوریتم سبب می شود که الگوریتم تخمین جهت اولیه به نویز رنگی گوسی یا نویز غیر رنگی گوسی و نویز سفید بسط یابد. الگوریتم های رزولوشن بالا همچون MUSIC و ESPRIT با فرض گوسی بودن نویز [1]و محدود بودن مرتبه دوم آماری عملکرد خوبی دارند. متأسفانه این فرض نمی تواند در سناریوهایی همچون نویز کلاتر دریا، نویز اتمسفر، نویز کانال ارتباطی، اکوی رادار، نویز اتمسفری فرکانس پایین و سیگنال های مصنوعی راضی کننده باشد لذا در تحقیقات اخیر از پردازش آلفای پایدار متقارن ثابت برای نویز ضربه ای غیرگوسی استفاده می شود که بهتر از نویز گوسی قابل مدل سازی است. برای مهار نویز ضربه ای الگوریتم های زیرفضای تخمین جهت ورود سیگنال همچون ROC-MUSIC و FLOM-MUSIC ارائه شده اند که بجای استفاده از مرتبه آماری دوم پیشنهاد شده اند. با این حال الگوریتم های آماری مرتبه کم برای عملکرد بهتر نیاز به دانش دوره ای آمارهای نویز ضربه ای و نمونه گیری زیاد دارند، به عبارت دیگر برای جستجوی پیک، بار محاسباتی سنگینی دارند و قادر به حالت نمایی پارامتر α<1 نویز ضربه ای نیستند. لذا در این مقاله الگوریتم جدیدی تحت نام Lp root-MUSIC معرفی می شود که در شرایط نویز غیرگوسی عملکرد خوبی داشته و نیاز به جستجوی پیک ندارد. این موضوع بوسیله شبیه سازیهای رایانه ای اثبات می شود.

Keywords:

رادار , رزولوشن بالا , سونار , DOA , MUSIC