Méthodes a haute résolution pour antennes non uniformes

High resolution methods for nonuniform arrays

• Auteur / Autrice : Carine El Kassis
• Direction : Gilles Fleury, Chafic Mokbel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Capteurs (technologie)

Antennes (électronique)

Mots clés libres

Soufflerie

Résumé

Dans cette thèse, nous nous intéressons aux méthodes de traitement d’antennes pour la localisation des sources dans le cas des antennes linéaires non uniformes. Le travail porte principalement sur les méthodes à haute résolution qui sont particulièrement adaptées aux antennes linéaires non uniformes afin de s’affranchir des problématiques associées aux lobes secondaires. Nous démontrons que root-music peut être directement appliquée dans le cas des antennes non uniformes lacunaires. De plus, nous montrons que la suppression d’un certain nombre de capteurs d’une antenne linéaire uniforme ne dégrade que légèrement les performances grâce à l’utilisation des méthodes à haute résolution comme root-music. Ensuite, nous proposons une nouvelle méthode em-esprit qui peut être utilisée pour n4importe quel type de géométrie d’antenne non uniforme. Cette méthode itérative est basée sur les deux algorithmes : expectation-maximization (em) et esprit. L’étude des performances de em-esprit montre qu’elle présente de meilleures performances que la plupart des méthodes, en particulier pour des niveaux de bruit importants. De plus, deux variantes : em-esprit stochastique et em-root-music sont proposées afin d’améliorer les aspects de convergence et de consistance de em-esprit. Finalement, nous considérons une application liée à la localisation de sources aéroacoustiques sur la carrosserie d’une voiture. La mise en œuvre d’une méthode de type zero-forcing music a permis d’obtenir de bons résultats sur des données simulées et réelles, en particulier pour des sources proches et de puissance différente.

In this thesis, we are interested in the signal processing methods for source localization in the case of nonuniform arrays. The work concerns mainly the high resolution methods whiwh are particularly adapted to the nonlinear arrays because they reduce the effect of sidelobes. We show that root-music can be directly applies in the case of nonuniform arrays, particularly the arrays with missing sensors. Moreover, we show that the elimination of a certain number of sensors of a uniform array degrades only very slightly the performance thanks to the use of high-resolution methods like root-music. Furthermore, we propose a new method em-esprit that has the ability to deal with any type of nonuniform arrays. This iterative method is based on the two algorithms: expectation-maximization (em) and esprit. The study of performance of em-esprit shows that it presents better performance than most of the existing methods, in particular for high noise levels. In addition, rwo alternatives: stochastic em-esprit and em-root-music are proposed in order to improve the convergence and consistency aspects of em-esprit. Finally, we consider an application related to the localization of aeroacoustic sources on the body of a car. The implementation of a method of type zero-forcing music allows obtaining good performance on simulated and real data, in particular for closely spaced sources having different powers.