Estrategia de diseño de matrices lineales no uniformes de tres elementos para la estimación de la dirección de...

Área de la Ciencia:

• Procesamiento de señales
• Ingeniería de sistemas de radar
• Procesamiento de señales de matriz

Sus antecedentes:

• La estimación de la dirección de llegada (DoA) en los sistemas de radar de múltiples entradas y salidas (MIMO) es crucial para el seguimiento del objetivo.
• Los métodos de estimación de DoA basados en la probabilidad máxima (ML) son susceptibles a valores atípicos causados por máximos locales de la función de probabilidad.
• La configuración de la matriz tiene un impacto significativo en la precisión y la robustez de la estimación de DoA.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de diseño novedosa para configuraciones de matrices lineales no uniformes de tres elementos (NULA, por sus siglas en inglés).
• Optimizar la colocación de NULA para los sistemas de radar de múltiples entradas y salidas (MIMO) para mejorar la estimación de la dirección de llegada (DoA) del objetivo.
• Para minimizar la probabilidad de valores atípicos y al mismo tiempo maximizar la precisión de la estimación en DoA.

Principales métodos:

• Se investigó el impacto de la posición del transmisor y el receptor en la ocurrencia de valores atípicos y la precisión de la estimación de la DoA de ML.
• Utilizó la predicción teórica de DoA Mean Squared Error (MSE) para guiar el diseño de la matriz.
• Propuso una estrategia de optimización conjunta para las posiciones de los elementos NULA dentro de un subespacio que garantiza una baja probabilidad atípica.

Principales resultados:

• Se obtiene una precisión de estimación superior en comparación con las configuraciones NULA de un solo transmisor.
• Demostró una mayor robustez frente a valores atípicos debido a la reducción de lóbulos laterales en matrices optimizadas.
• Validación del enfoque para su aplicación práctica en radares MIMO 3x3 o 2x3 de bajo coste, teniendo en cuenta las limitaciones físicas.

Conclusiones:

• La estrategia de diseño propuesta mitiga efectivamente los valores atípicos en la estimación del DOA para los sistemas de radar MIMO.
• Las configuraciones NULA optimizadas de tres elementos ofrecen una mayor precisión y robustez.
• El método es práctico para aplicaciones de radar sensibles al costo en el mundo real.