Nghiên cứu hệ thống định vị vô tuyến đa mục tiêu

i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan: - Luận văn: "Nghiên cứu hệ thống định vị vơ tuyến đa mục tiêu” cơng trình nghiên cứu riêng tơi - Các số liệu, kết trình bày luận văn trung thực - Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Hà Nội, ngày 29 tháng 11 năm 2013 Học viên Nguyễn Văn Thu ii LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Vũ Văn Yêm - người ñã tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình thực hồn thành luận văn Đặc biệt, định hướng, dẫn quan trọng xây dựng ñề cương, nghiên cứu, trình thực luận văn PGS.TS Vũ Văn m có ý nghĩa vơ to lớn để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, Khoa sau đại học - Viện Đại học Mở Hà Nội giúp đỡ, hỗ trợ, để tơi có điều kiện thời gian học tập, nghiên cứu Tơi bày tỏ biết ơn gia ñình, bạn bè, ñồng nghiệp người thân ñã giúp ñỡ, chia sẻ, khích lệ, ñộng viên tạo ñiều kiện để tơi hồn thành luận văn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC VIẾT CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU .ix DANH MỤC CÁC BẢNG .x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .xi LỜI MỞ ĐẦU xii Mục tiêu nghiên cứu luận văn xiv Phương pháp nghiên cứu: .xiv Cấu trúc Luận văn: xiv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN 1.Tổng quan .1 Kỹ thuật ñịnh vị Outdoor .3 2.1 Các hệ thống tự ñịnh vị 2.1.1 Hệ thống ñịnh vị vệ tinh GPS 2.1.2 Hệ thống ñịnh vị A- GPS 2.1.3 Hệ thống ñịnh vị D- GPS 2.1.4 Hệ thống ñịnh vị Glonass 2.1.5 Hệ thống ñịnh vị Galileo 2.2 Hệ thống ñịnh vị qua hệ thống hạ tầng mạng viễn thông 2.2.1 Phương pháp ñịnh vị qua Cell- ID 2.2.2 Phương pháp E- OTD 2.2.3 Phương pháp DoA- AoA 2.2.4 Phương pháp thời gian trễ (Time delay) 10 2.3 Hệ thống RADAR 10 iv Hệ thống ñịnh vị Indoor .14 3.1 Hệ thống ñịnh vị qua hồng ngoại 15 3.2 Hệ thống định vị qua sóng siêu âm .15 3.3 Hệ thống định vị indoor qua sóng vơ tuyến 16 3.3.1 Định vị qua hệ thống RFID .16 3.3.2 Định vị qua WLAN 18 3.3.3 Định vị qua Bluetooth 19 3.4 Định vị qua hệ thống UWB 19 3.5 Hệ thống định vị qua hình ảnh 20 Kết luận chương 20 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG RADAR THỤ ĐỘNG PCL (Passive Coherent Locator) VÀ KỸ THUẬT DoA CHO HỆ THỐNG PCL 22 2.1 Monostatic, Bistatic hệ thống Multistatic Radar .23 2.2 Hệ thống radar PCL (Passive Coherent Locator) 24 2.2.1 Hệ thống Bistatic Radar TV- Based I 25 2.2.2 Hệ thống Silent Sentry 25 2.2.3 Hệ thống TV- Based Bistatic Radar .26 2.2.4 Hệ thống radar Manastash Ridge 27 2.3 Ưu nhược ñiểm hệ thống PCL 27 2.4 Hệ thống PCL lĩnh vực quân 28 2.4.1 Radar cảnh giới, nhìn vịng dẫn đường P-37 .30 2.4.1.1 Tính kỹ thuật 31 a Hệ thống anten: .31 b Hệ thống phát 31 c Hệ thống thu .32 d Hệ thống AПЧ 32 v e Hệ thống sóng 32 f Hệ thống chống ñạn tự dẫn: 32 2.4.1.2 Tính chiến thuật .32 a Khả phát hiện: .32 b Khả phân biệt: .33 c Độ xác xác định toạ ñộ mục tiêu: .33 d Khả chống nhiễu: 33 e Khả làm việc 33 2.4.2 Tính kỹ chiến thuật đài radar P-18 34 2.4.2.1 Tính kỹ thuật: 34 a Hệ thống phát 34 b Hệ thống thu 34 c Hệ thống an ten, phi ñơ 35 d Hệ thống chống nhiễu 35 e Hệ thống sóng 35 f Hệ thống nguồn 35 2.4.2.2 Tính chiến thuật: 35 2.4.3 Tính kỹ chiến thuật radar ño cao ПPB-16 36 2.4.3.1 Tính kỹ thuật: .37 a Hệ thống phát 37 b Hệ thống thu 37 2.4.3.2 Tính chiến thuật: 38 a Khả quan sát 38 b Khả chống nhiễu .38 c Khả làm việc .39 2.4.4 Tính kỹ chiến thuật radar 36D6 .39 vi 2.4.5 Tính kỹ chiến thuật radar P-12 41 2.4.6 Tính kỹ chiến thuật radar 55Zh6UE .43 2.4.7 Những thông tin chung số hệ thống radar ñang ñược biên chế quân ñội .45 2.5 Định vị ña mục tiêu với hệ thống radar PCL 47 2.6 Ước lượng hướng sóng tới (DoA) .48 2.6.1 Kỹ thuật DoA, điều kiện thơng số 48 2.6.2 Công thức tổng quát toán DoA .50 2.6.3 Phương trình ma trận cho anten mảng 53 2.6.4 Ma trận hiệp phương sai anten mảng 53 2.7 Kết luận chương 55 CHƯƠNG : CÁC THUẬT TOÁN DOA TRONG HỆ THỐNG PCL 57 3.1 Thuật toán MUSIC 58 3.2 Thuật toán ESPRIT 59 3.3 Thuật toán khả lớn (Maximum Likelihood) 63 3.4 So sánh thuật toán .63 3.4.1 Ảnh hưởng thơng số tới độ phân giải thuật tốn MUSIC 63 3.4.2 So sánh độ phân giải thuật tốn 65 3.5 Thuật tốn DoA cho tín hiệu băng rộng 67 3.5.1.Băng hẹp băng rộng 67 3.5.2.Ước lượng DoA cho tín hiệu băng rộng khơng tương quan 68 3.6 Kết luận chương .70 CHƯƠNG 4: MƠ PHỎNG THUẬT TỐN MUSIC 71 4.1 Khảo sát thông số ảnh hưởng đến thuật tốn 71 4.1.1 Khảo sát ảnh hưởng tham số dlamda (d/λ λ) 71 4.1.2 Khảo sát số phần tử anten số nguồn tín hiệu ảnh hưởng tới độ xác thuật tốn MUSIC 74 vii 4.1.3 Độ phân giải thuật toán MUSIC 76 4.1.4 Khi nguồn tín hiệu tương quan với 77 4.2 Đặt giả thiết xây dựng chương trình giải thuật tốn music 79 4.2.1 Giả thiết ban đầu số nguồn tín hiệu, số phần tử mảng số mẫu quan sát .79 4.2.2 Giả thiết khoảng cách phần tử mảng góc ban ñầu, xây dựng vector hướng 80 4.2.3 Xây dựng ma trận tín hiệu thu 80 4.2.4 Xây dựng hàm ñộ lệch, xác định hướng sóng đến thuật tốn MUSIC 81 4.3 Kết luận chương 81 * KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN .83 * Định hướng nghiên cứu phát triển 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 viii DANH MỤC VIẾT CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên thuật ngữ ñầy ñủ Dịch nghĩa DoA Direction of Arrival Hướng sóng tới AoA Angle of Arrival Góc tới ToA Time of Arrival Thời gian tuyệt ñối TDoA Time Differential of Arrival Sự khác biệt thời gian tới MUSIC MUtiple SIgnal Classification Phân loại tín hiệu đa đường FFT Fast Fourier Transform Biến ñổi Fourier nhanh SNR Signal Noise Ratio Tỉ số tín hiệu tạp âm ULA Uniform Linear Array Dàn tuyến tính đồng SS Spatial Smoothing Làm mượt miền không gian CSM Coherent signal-Subspace Method Phương pháp không gian tín TLS Total Least Squares hiệu tương quan Tổng bình phương cực tiểu LS Least Squares Bình phương cực tiểu MVDR Minimum Variance Distortionless Đáp ứng không méo phương sai cực IRIS-LPS Response Infrared Indoor Scour Local tiểu Hệ thống ñịnh vị khu vực sục sạo Positioning System hồng ngoại ESPRIT Estimation of Signal Parameters Via Ước lượng thông số tín hiệu dựa vào ES Rotational Invariance Techniques Extended Source kỹ thuật quay bất biến Nguồn mở rộng ML Maximum Likelihood Khả lớn RTT Round Trip Time Vòng thời gian ix DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU A Ma trận vectơ ñịnh hướng N Số phần tử anten mảng R Số nguồn băng hẹp không tương quan d Số nguồn băng hẹp tương quan r Chỉ số số nguồn i Chỉ số phần tử anten mảng J Tổng số tín hiệu băng hẹp phân tích từ tín hiệu băng rộng j Chỉ số chạy tổng số tín hiệu băng hẹp I Ma trận đơn vị d Khoảng cách sensor L Thứ tự mơ hình tự hồi quy a Vectơ hướng K Tổng số snapshot k Chỉ số snapshot sk(t) Tín hiệu khơng chứa nhiễu đến phần tử thứ k anten xk(t) Tín hiệu chứa nhiễu đến phần tử thứ k anten λ Trị riêng υ Vectơ riêng Q ma trận chứa vector riêng α Tham số mô hình tự hồi quy β Tham số mơ hình tự hồi quy S Ma trận hiệp phương sai tín hiệu tới B Thành phần nguồn mở rộng P Thành phần nguồn rời rạc x DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Các ứng dụng sử dụng hệ thống ñịnh vị……… ……………….…… Bảng Lớp Bluetooth……………………………………………… ………… 21 Bảng Thông số hiệu suất hệ thống Radar phạm vi trung bình… 28 Bảng 4: Bảng thơng số ảnh hưởng tới độ phân giải thuật toán…… 47 Bảng 5: Bảng so sánh thuật toán…………………………………………… 52 Bảng Giá trị φ tương ứng với giá trị dlamda với………… 59 73 0.8 36.9 0.9 25.8 1.0 180 1.1 154.2 1.2 143.1 1.3 134.4 1.4 126.9 1.5 120 1.6 113.6 1.7 107.5 1.8 101.5 1.9 97.5 2.1 84.3 2.2 78.5 2.3 72.5 2.4 66.4 2.5 60 Từ bảng ta khảo sát biến động thơng số ảnh hưởng đến kết thuật tốn MUSIC thơng qua biến đổi dlamda qua ñồ thị ñây: 74 180 160 140 120 100 X: 0.1 Y: 84.3 80 60 40 20 0.5 1.5 2.5 Hình 4.2 Sự biến ñổi φ thay ñổi dlamda góc tới 600 Qua đồ thị ta dễ dàng nhận thấy có biến động lớn kết thuật tốn MUSIC φ thay đổi khoảng cách phần tử anten ( bước sóng sử dụng thường cố ñịnh nên thay ñổi dlamda thường thay ñổi khoảng cách d phần tử anten ) Điều địi hỏi thiết kế hệ thống anten trạm thu cần phải ý ñảm bảo ñiều kiện d/ λ = 0.5 ñể kết ñược xác Vậy, điều kiện ràng buộc khoảng cách phần tử anten bước sóng sử dụng thiết kế hệ thống anten phải ñảm bảo, cho: d/ λ = 0.5 4.1.2 Khảo sát số phần tử anten số nguồn tín hiệu ảnh hưởng tới độ xác thuật tốn MUSIC Khi nghiên cứu lý thuyết thuật tốn MUSIC, để thuật tốn MUSIC thực thiết phải có điều kiện số phần tử anten lớn số nguồn tín hiệu ( Ne > D ) Nhưng vấn ñề ñặt lớn hợp lý tương quan thông số ảnh hưởng đến kết thuật tốn? Xét giá trị với số phần tử mảng anten phải khơng q lớn để tránh việc hệ thống anten trạm thu cồng kềnh, phức tạp Để kết khảo sát xác, ta giả thiết dlamda = 0.5 75 Trong ñồ thị mơ tả trường hợp có nguồn tín hiệu phát góc 30, 40, 50, 60, 70, 80, 100 với số phần tử mảng anten phần tử 120 100 X: 55.5 Y: 99.43 80 60 40 20 -20 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hình 4.3 kết trường hợp D = 7, Ne = 8; Kết thuật toán MUSIC D = Ne = 9, giữ nguyên góc tín hiệu phát là: 600 500 X: 50 Y: 521.8 400 300 200 100 -100 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hình 4.4 Kết mô với D = Ne = 76 Sẽ không xét tới giá trị D Ne cao hơn, thực tế giá trị Ne khơng q lớn mảng anten có phần tử q lớn khơng thích hợp nhiều ứng dụng Điều số trường hợp gây bất lợi cần xác ñịnh hướng sóng tới từ nhiều nguồn phải giới hạn số phần tử mảng anten số định Vấn đề ñược giải cách dùng nhiều mảng anten khác (hay mạng anten) với khoảng cách d khác nhau, mảng anten dùng để xác định hướng sóng ñến cho số nguồn ñó sử dụng tần số thỏa mãn cho dlamda 0.5 Cũng có hướng giải khác sử dụng tần số cho nhóm nguồn khác tần số có bước sóng λ cho thỏa mãn d/ λ = 0.5 ; 2.5 ; 4.5 ; … Trong cách này, thay thay đổi khoảng cách phần tử anten cần thay đổi tần số sử dụng nhóm nguồn phát khác Hướng giải khác cách phân chia theo miền thời gian, ta chia nguồn thành nhiều nhóm khác nhau, nhóm ñảm bảo có số nguồn D ñủ nhỏ ñể phù hợp với Ne phần tử cố ñịnh bảng Mỗi nhóm phép phát tín hiệu tới dàn phần tử khoảng thời gian ñịnh, khoảng thời gian khác, nhóm khơng phép phát tín hiệu Như vậy, thời điểm có nhiều D nguồn phát tín hiệu, điều đảm bảo với Ne phần tử dàn anten, phát hướng sóng tới từ nhiều nguồn, lý thuyết, số tiến đến vơ 4.1.3 Độ phân giải thuật tốn MUSIC Độ phân giải thuật tốn khoảng cách nhỏ nguồn (tính độ) mà thuật tốn MUSIC cịn phân biệt nguồn khác biệt Thuật tốn MUSIC cho kết có độ phân giải tốt, qt với bước đủ nhỏ độ phân giải nhỏ tương ứng, thuật tốn phân biệt ñược nguồn tín hiệu nằm hướng cách tới 0.010 Khi bước quét nhỏ ñộ 77 phân giải ñồ thị cao, nhiên mà ñộ phân giải nhỏ, làm cho chương trình matlab chạy chậm phải quét nhiều bước Do vậy, cần tùy trường hợp cụ thể mà ta thay đổi thơng số để cịn phân biệt nguồn tín hiệu nằm hướng cách đủ nhỏ theo mong muốn mà khơng làm cho chương trình trở nên chậm 4.1.4 Khi nguồn tín hiệu tương quan với Trong số trường hợp, xảy tượng tín hiệu đến mảng anten có mối liên hệ tương quan với nhau, phổ biến trường hợp ngồi tín hiệu từ nguồn đến cịn có tín hiệu từ nguồn sau qua qng đường bị phản xạ sau ñi ñến mảng anten Đây trường hợp xảy phổ biến vùng có địa hình, ñặc thù, phức tạp khu ñô thị tín hiệu bị phản xạ tịa cao ốc, miền núi, tín hiệu bị phản xạ núi cao Để ñơn giản, ta xây dựng tín hiệu đặt trễ nhau, coi q trình đến mảng anten tín hiệu từ nguồn tín hiệu phản xạ khơng có thay đổi (giả thiết khơng có nhiễu) Các nguồn tín hiệu từ đến D-1 tạo ngẫu nhiên, riêng tín hiệu thứ D-1 ñược sử dụng ñể tạo tín hiệu thứ D cho thỏa mãn tín hiệu thứ D-1 trễ so với tín hiệu thứ D bít Với trường hợp D = 3, góc tới từ 300 800 (tín hiệu thứ D), với giả thiết góc tín hiệu phản xạ nằm hướng 600 ( tín hiệu thứ D-1) tín hiệu phản xạ trễ tín hiệu gốc bít ta kết xác 78 700 600 500 400 300 200 100 -100 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hình 4.5 Kết ảnh hưởng nguồn tương quan trễ Tuy nhiên, mà có số nguồn tín hiệu phát tín hiệu trùng tới mảng anten thu, kết khơng cịn xác nữa, trường hợp này, nguồn tín hiệu giống khơng phát nguồn tín hiệu thuật tốn MUSIC tìm Với nguồn tín hiệu với góc đến trên, cho nguồn tín hiệu thứ thứ có tín hiệu đến mảng anten hồn tồn giống (các nguồn có hướng góc 600 800) ta kết mơ chương trình hình : 700 600 500 400 300 200 100 -100 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hình 4.6 Ảnh hưởng nguồn tương quan trùng Trường hợp có tín hiệu hồn tồn trùng tới dàn anten, hồn tồn khơng có tín hiệu độc lập khác, thuật tốn MUSIC tính tốn cho ñược kết 79 quả, nhiên lúc kết có sai lệch so với thực tế, hướng tới khơng xác định xác mà có sai lệch định -16 X: 61.2 Y: -16.31 -17 -18 -19 -20 -21 -22 -23 -24 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hình 4.7 Kết mơ có tín hiệu trùng lặp Tuy nhiên, thực tế trường hợp nguồn tương quan hoàn toàn trùng xảy , thực tế hay gặp trường hợp tín hiệu tới dàn anten từ nguồn tín hiệu phản xạ trễ Khi đó, kết thuật tốn xác, thuật tốn hồn tồn áp dụng thực tế mà khơng phải tính đến chuyện tránh ảnh hưởng nguồn tín hiệu có mối quan hệ tương quan với 4.2 Đặt giả thiết xây dựng chương trình giải thuật toán music 4.2.1 Giả thiết ban ñầu số nguồn tín hiệu, số phần tử mảng số mẫu quan sát Ta đặt giả thiết ban đầu với nguồn tín hiệu, mảng anten có phần tử số mẫu quan sát hay số bít tín hiệu gửi từ nguồn phát tới mảng 1000, thơng số hồn tồn thay đổi mà khơng ảnh hưởng tới kết chương trình Tuy nhiên, đặt số bít q nhỏ, kết thực nghiệm chương trình thay ñổi theo lần chạy lúc tính thống kê thuật tốn khơng cịn đảm bảo Về mặt lý thuyết, số bít cần phải tiến tới vô Tuy nhiên, kết chương trình cho thấy số bít lên đến khoảng 1000 kết thuật tốn lần chạy khác chênh lệch khơng đáng kể 80 Việc ñặt thông số phải ñảm bảo ñiều kiện số phần tử mảng anten phải lớn số nguồn tín hiệu ( Ne > D ) đồng thời số phần tử mảng phải khơng q lớn để tránh cồng kềnh Ngồi ra, cịn phải ñặt số mẫu thử Nb lớn ñể ñảm bảo tính thống kê xác 4.2.2 Giả thiết khoảng cách phần tử mảng góc ban đầu, xây dựng vector hướng Khoảng cách phần tử anten ñược chọn trường hợp chuẩn 0.5 lần bước sóng, khoảng cách tối ưu cho kết tốt nhất, xác so với giả thiết góc ban đầu thay đổi khoảng cách kết mơ khơng cịn xác Các góc ban đầu lựa chọn bất kì, khơng 900 Vector hướng xây dựng dựa cơng thức : A (ϕ ) =  a (ϕ1 ) , a (ϕ2 ) , , a (ϕk ) , , a (ϕ K )  Với : 2π d 2π d − j sin ϕ k − j ( M −1) sin ϕ k   λ λ a(ϕ k ) = 1, e, , e , , e    (4.6) 4.2.3 Xây dựng ma trận tín hiệu thu ñược Trong phạm vi nghiên cứu ñề tài, giả thiết khơng có nhiễu, khơng thực việc mơ khơng gian nhiễu phần lập trình Như vậy, ma trận tín hiệu thu tính theo công thức (4.3) Viết dạng cụ thể, ta viết: K U ( t ) = ∑ a (ϕ ) k sk (t ) k =1 Trong : - U(t) vector tín hiệu thu - a(ϕ ) k thành phần vector hướng (đã tính theo (4.6)) 81 - sk (t ) thành phần tín hiệu từ nguồn phát (ñược xây dựng từ phép lấy ngẫu nhiên) Do nguồn tín hiệu S xây dựng hồn tồn ngẫu nhiên nên để chương trình cho kết xác ta cần phải có số bít tín hiệu hay số mẫu quan sát (Nb) đủ lớn để đảm bảo tính thống kê 4.2.4 Xây dựng hàm ñộ lệch, xác ñịnh hướng sóng đến thuật tốn MUSIC Cơng việc cần thực quét góc dần từ 00 ñến 1800 với bước 0.010 Tiếp ñến khảo sát giá trị hàm ñộ lệch điểm Khi có giá trị cần thiết, bước thực việc biểu diễn giá trị nghịch ñảo hàm ñộ lệch ñồ thị, ñể dễ dàng quan sát hướng sóng ñến mà giá trị ñạt mức lớn 4.3 Kết luận chương Từ kết khảo sát ảnh hưởng thơng số đến kết thuật tốn MUSIC, rút số kết luận sau : - Về tỉ số khoảng cách phần tử anten bước sóng sử dụng: Con số tối ưu để thuật tốn cho kết xác d/ λ = 0.5 Điều ñặc biệt quan trọng thiết kế hệ anten, tỷ số d/ λ thay ñổi dù nhỏ, kết có thay đổi lớn Đây coi hạn chế thuật tốn MUSIC, hạn chế dải tần sử dụng, tần số tín hiệu sóng tới hệ anten phải cố định khơng thể dễ dàng thay đổi tỉ số d/ λ trình sử dụng - Về quan hệ số nguồn tín hiệu số phần tử mảng anten : Số phần tử mảng anten Ne phải lớn số nguồn tín hiệu D số thích hợp cho kết xác, số phần tử mảng anten thu khơng đủ lớn, hướng sóng đến khơng xác định xác, số phần tử mảng anten cần thiết tương ứng với số nguồn tín hiệu ñược cho bảng 4.1 Bởi thực tế, số phần tử mảng anten lớn (thường đến vài chục) số nguồn tín hiệu lại nhiều (có thể lên đến hàng triệu), cần có biện pháp giải 82 Một cách giải phân chia tín hiệu theo miền thời gian, theo chia nguồn tín hiệu thành N nhóm, nhóm D nguồn tín hiệu, thời gian t Mỗi nhóm phát tín hiệu để xử lý tìm hướng sóng đến khoảng thời gian t/N Trong khoảng thời gian khác nhau, nhóm khơng phát tín hiệu Hoặc cho phép tất nguồn phát tín hiệu khoảng thời gian t Tuy nhiên, hệ thống anten thu phải có biện pháp khống chế ñể cho khoảng thời gian t/N thứ i có phần tử nhóm thứ i xử lý để tìm hướng sóng đến mà thơi Số nguồn tín hiệu D nhóm phải ñủ nhỏ ñể với số phần tử mảng anten Ne cho trước, kết hồn tồn xác - Về độ phân giải thuật tốn: Thuật tốn MUSIC có độ phân giải tốt, hồn tồn phân biệt nguồn tín hiệu cách khoảng 0.010, nghĩa phân biệt ñược nguồn tín hiệu cách cỡ vài mét khoảng cách hàng chục Km Đây ưu điểm thuật tốn MUSIC làm cho có tính ứng dụng thực tế cao - Về ảnh hưởng nguồn tín hiệu có mối tương quan với : Khi có tín hiệu trễ so với tín hiệu khác (trong thực tế ứng với trường hợp nguồn tín hiệu tín hiệu bị phản xạ vật chắn đấy) thuật tốn MUSIC cho kết hồn tồn xác Tuy nhiên, trường hợp có nguồn tín hiệu hồn tồn trùng khớp với bit tín hiệu, thuật tốn MUSIC khơng thể phát nguồn tín hiệu này, nguồn tín hiệu khác thuật tốn MUSIC phát xác 83 * KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI Hệ thống radar thụ động PCL có nhiều ưu ñiểm so với hệ thống radar truyền thống Nhưng bên cạnh ưu điểm hệ thống có nhược điểm đặc trưng cần khắc phục Kỹ thuật ước lượng hướng sóng tới giúp khắc phục ñược số nhược ñiểm hệ thống Do thời gian hạn hẹp phổ phạm vi nghiên cứu rộng nên luận văn tập trung nghiên cứu hệ thống định vị vơ tuyến, trọng tâm hệ thống radar thụ ñộng việc ñịnh vị giám sát ña mục tiêu Trong luận văn đề cập thuật tốn DoA áp dụng cho hệ thống radar thụ động PCL có ñộ phân giải cao MUSIC, ESPRIT, ML So sánh thuật tốn thơng số ảnh hưởng tới thuật tốn Ngồi để nâng cao tính ổn ñịnh ứng dụng thuật toán vào xây dựng ñược hệ thống radar thụ ñộng hiệu tương lai cần có thêm phương pháp như: Giảm hệ số góc nghiêng thuật tốn DoA ñể tăng ñộ xác hệ thống cân chỉnh Sensor hệ thống radar thụ ñộng Để xây dựng ñược hệ thống radar thụ ñộng ñịnh vị ña mục tiêu cần nghiên cứu thêm hệ thống mảng anten cho radar thụ động, thuật tốn ước lượng hướng sóng tới giúp cho việc xử lý tín hiệu có độ xác ngày cao hệ thống thơng tin đa đường… Chắc chắn luận văn cịn nhiều khiếm khuyết, song góp phần ñưa nhìn rõ ràng việc xây dựng nghiên cứu hệ thống radar thụ ñộng thuật tốn sử dụng hệ thống * Định hướng nghiên cứu phát triển Để tiếp tục nghiên cứu, phát triển kết ñã ñạt ñược, mở rộng phạm vi nghiên cứu ứng dụng thực tế lĩnh vực thông tin vô tuyến, thông tin ñịnh vị dẫn ñường, ñặc biệt hệ thống radar quân có biên chế quân ñội ta từ 84 tảng luận văn tốt nghiệp này, thấy hướng nghiên cứu luận văn sau: - Nghiên cứu hoàn thiện tốn ước lượng số nguồn tín hiệu - Xử lý tín hiệu, xử lý ảnh, kỹ thuật mảng anten - Nghiên cứu khả ứng dụng thiết kế hệ anten thông minh cho radar K8-60 tăng cự ly phát hiện, khả chống nhiễu, độ xác tham số mục tiêu cho máy huy trận ñịa pháo phịng khơng 57mm 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J.Foutz , A Spanias, M K Banavar “Narrowband Direction of Arrival Estimation for Antenna Arrays” (2008) Morgan & Claypool Publishers [2] Sathish Chandran “Advances in direction-of-arrival estimation” (2006) ARTECH HOUSE, INC 685 Canton Street Norwood, MA 02062 [3] R O Schmidt, “Multiple emitter location and signal parameter estimation,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol AP-34, pp 276–280, Mar 1986 [4] R Roy and T Kailath, “ESPRIT - Estimation of signal parameters via rotational invariance techniques,” IEEE Transactions on Acoustics, Speech, Signal Processing, vol 37, pp 984–995, July 1989 [5] T J Shan, M Wax, and T Kailath, “On spatial smoothing for direction-ofarrival estimation of coherent signals,” IEEE Trans Acoust.,Speech Signal Processing, vol ASSP-33, pp 806-81 1, Aug 1985 [6] Ronald T Wiliams, S Prasad, A K Mahalanabis, and Leon H Sibul “An Improved Spatial Smoothing Technique for Bearing Estimation in a Multipath Environment” IEEE Transactions on Acoustics, Speech, Signal Processing, 1988 [7] G Xu, S D Silverstein, R H Roy, and T Kailath, “Beamspace ESPRIT,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol 42, no 2, pp 349–356, Feb 1994 [8] J P Le Cadre, “Parametric Methods for Spatial Signal Processing in the Presence of Unknown Colored Noise Fields,” IEEE Transactions on ASSP, vol 37, no.7, July 1989 [9] Su, G., and M Morf, “The Signal Subspace Approach for Multiple Wideband Emitter Location,” IEEE Trans on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol ASSP-31, No 6, December 1983, pp 1502–1522 86 [10] Yoon, Y.-S., L Kaplan, and J McClellan, “TOPS: A New DOA Estimation Method for Wideband Sources”, IEEE Trans on Signal Processing, submitted [11] Wax, M., and T Kailath, “Spatio-Temporal Spectral Analysis by EigenStructure Methods,” IEEE Trans on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol ASSP-32, No 4, August 1984, pp 817–827 [12] Hung, H., and M Kaveh, “Focusing Matrices for Coherent Signal-Subspace Processing,” IEEE Trans on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol ASSP-36, No 8, August 1988, pp 1272–1282 [13] Alain C Barthelemy “Prewhitening of Colored Noise Fields For Detection of Threshold Sources” NUWC-NPT Technical Report 10495, November 1993 [14] H Wang and M Kaveh, “Coherent signal-subspace processing for detection and estimation of angles of arrival of multiple wide-band sources,” IEEE Trans Acoust., Speech, Signal Processing, vol ASSP-33, pp 823-831, Aug 1985 [15] H Krim and M Viberg, “Two decades of array signal processing research: the parametric approach,” IEEE Signal Processing Magazine, vol 13, pp 67–94, July 1996 [16] J E Evans, J R Johnson, and D F Sun, “Application of advanced signal processing techniques to angle of arrival estimation in ATC navigationand surveillance systems,” M.I.T Lincoln Lab., Lexington,MA, Tech Rep 582, June 1982 [17] “Anten thông minh khả ứng dụng mạng 3G,” tapchibcvt.gov.vn, tr.4 – 6, tr.41 [18] Vũ Văn Yêm, Lâm Hồng Thạch , Phan Anh, “Ứng dụng thuật tốn MUSIC việc xác định vị trí tàu thuyền đánh cá loại vừa nhỏ hoạt ñộng vùng ven biển.” tr.10 - 17 [19] GS.TSKH Phan Anh “Lý thuyết kỹ thuật anten,” NXB khoa học kỹ thuật năm 2007, tr.3-4 87 [20] Budda Sarath Chandra Reddy and Sreekanth Ratcha, “Masters Thesis on Estimation of Direction of Arrivai and Beamforming in Adaptive Array Antennas” Tr.7, tr.22 – 23 [21] Multiple targets positioning system [22] Internet: http://vi.wikipedia.org/wiki/GLONASS http://vi.wikipedia.org/wiki/GPS http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%87_th%E1%BB%91ng_%C4%9 1%E1%BB%8Bnh_v%E1%BB%8B_Galileo http://tongquanvienthong.blogspot.com/2012/02/anten-thong-minhsmart-antennas.html http://www.vnmilitaryhistory.net http://radarvn.blogspot.com