A compressive measurement matrix design for detection and tracking of direction of arrival using sensor arrays

Varış açısı (VA) kestirimi, radar, sonar, tıbbi teşhis veya radyo astronomisi gibi birçok dizi sinyal işleme uygulamasında sıklıkla çalışılmış bir konudur. Sıkıştırmalı algılama (SA) yöntemleri, seyrek sahneler için klasik VA teknikleri ile kıyaslandığında benzer bir performansı daha az sayıda algılayıcı çıktısı kullanarak gösterebildiğinden, literatürde VA sezim (gözetleme) ve kestirimini (takibini) SA kullanarak yapan birçok çalışma yer almaktadır. Bu çalışmaların büyük bir bölümü daha çok geri çatım kısmına odaklanmakta ve ölçüm matrisi olarak Gaussian ve Bernoulli gibi rastgele matrisleri kullanmaktadır. Rastgele matrisler geri çatım için gerekli olan kısıtlanmış izometri özelliğini sağlasa da, gözetleme ve takip performansı ölçüm matrislerinin uygun bir şekilde seçilmesiyle artırılabilir. Bu tezde, geliştirilen yeni bir teknik ile ölçüm matrisleri VA gözetleme ve takip performansını artıracak sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Ölçüm matrisleri VA kestiriminde yapılan hataya bir alt sınır veren Cramer-Rao -Rao Alt Sınırı'nı (CRAS) en azaltacak şekilde dizayn edilmiştir. Sağlaması zor olmayan çeşitli şartlar altında, önerilen tekniğin CRAS'a ulaştığı analitik olarak gösterilmiştir. Önerilen ölçüm matrisi dizayn tekniğini ile girişim giderimi kullanarak ardışık gözetleme yapan yeni bir teknik önerilmiştir. Minmax tipindeki bir eniyileme problemine Greedy tipinde bir çözüm sağlayan yeni geliştirilen bir teknik ile, parametre uzayı gürbüz bir gözetleme performansı sağlayacak şekilde parçalara ayrılmıştır. Ayrıca, ölçüm matrislerini hedeflerinin bir sonraki pozisyonlarını tahmin ederek güncelleyen, uyarlamalı bir hedef takip algoritması geliştirilmiştir. Yapılan birçok simülasyon ile, önerilen ölçüm matrisi dizayn tekniğinin literatürde sıklıkla kullanılan Gaussian matrislere göre çok daha iyi bir gözetleme ve takip performansı sunduğu gösterilmiştir.