Telsiz Vericilerinin Çoklu Yansımalı Ortamlarda Sayısının Ve Yerlerinin Tespit Edilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında yön bulma (DF, direction finding) sistemleri ile telsiz vericilerinin sayılarının ve yerlerinin tespiti için yeni bir yöntem önerilmiştir. Çoklu yansımalı ortamlarda yol sayısını bulmak için ilk basamakta uzamsal yumuşatma algoritması uygulanır. Telsiz vericilerinin sayısının ve yerinin tespitinde MDL (Minimum Description Length) tabanlı ITC (Information Theoretic Criteria) algoritması ile önce ortamdaki yol sayısının daha sonra MUSIC algoritması ile vericilerin yönlerinin belirlenmesi önemli bir aşamadır. MUSIC spektrumundaki her bir tepe her bir yolun geliş açısına karşılık düşer. Ancak çoklu yansımalı ortamlarda bir vericiden çıkan işaret birden fazla yoldan yayılacağından, bu yolların yönünün tespiti için ek çalışmalar gerekecektir. MVBF (Minimum Variance Beamforming) huzme şekillendirme algoritması kullanılarak her yoldan/yönden gelen işaretlerin zaman ekseni verileri elde edilir ve aralarındaki korelasyon katsayıları hesaplanır. Korelasyon katsayısı kullanılarak çoklu yansımalı ortamlarda vericilerden direkt olarak gelen yol tespit edilmektedir. Anten kalibrasyon hatalarının etkisini azaltmak için MVBF huzme şekillendirme algoritmasına alternatif gürbüz uyarlamalı huzme şekillendirme algoritmaları da uygulanmıştır. Sınıflandırma probleminin çözümünde MVBF metoduna alternatif olarak izdüşüm ile beraber LRT (Likelihood Ratio Test) metodu da kullanılmıştır. MVBF ve LRT tabanlı bu iki yöntem ilk defa bu probleme uygulanarak vericilerin konum tespiti yapılmıştır. Performans analizleri gerçek zamanlı deney sonuçlarıyla sunulmaktadır. Önerilen tekniklerin etkinliğinin testi, tam yansımasız oda içerisinde iki kaynaklı denemelerle yapılmış, benzer çalışmalar dış ortamda da gerçekleştirilmiştir.

In this thesis, a new method has been proposed in order to determine both the number and the location of the sources by using direction finding (DF) systems. An effective way for the joint detection and localization of multiple RF transmitters in a multipath environment is to enumerate the number of paths using the minimum description length information-theoretic algorithm and then to measure the angle of arrival of each path using an antenna array with a high resolution direction finding algorithm such as MUSIC. But enumeration of paths through ITC (Information Theoretic Criteria) first requires the application of spatial smoothing in a multipath environment, Those possible propagation paths are the angles corresponding to the peaks of the MUSIC pseudospectrum. Since more than one path may correspond to a single emitter source, further processing is required. The time domain signals of these paths/directions are then extracted with minimum variance beamforming (MVBF) in order to estimate their correlation coefficients with each other. These correlation coefficients are used to decide whether or not these paths correspond to the same emitter. In addition to the MVBF beamforming algorithm, some different robust adaptive beamforming algorithms are used to tolerate the calibration errors of the antennas. LRT (Likelihood Ratio Test) after projection are also used to solve the classification problem besides MVBF. Hence, in this work, the number of emitters and their angle of arrivals are jointly estimated using MVBF and LRT for the first time. Performance analysis of the method is presented via real-time laboratory experimentation and is discussed in this thesis. To demonstrate the effectiveness of the proposed technique, experiments with two sources are conducted in an anechoic test chamber, plus, some outdoor experiments have been performed.