Compressive Sensing to Reduce the Number of Elements in a Linear Antenna Array With a Phased Array Weather Radar
Compressive Sensing to Reduce the Number of Elements in a Linear Antenna Array With a Phased Array Weather Radar
复制标题
通过压缩感知减少相控阵气象雷达线性天线阵列中的元件数量
DOI：
10.1109/tgrs.2022.3152998
复制
发表时间：
2022
影响因子：
8.2
通讯作者：
Ushio Tomoo
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kikuchi Hiroshi;Hobara Yasuhide;Ushio Tomoo
对于气象雷达来说，虽然相控阵系统对快速扫描很有用，但其开发成本比碟形天线的雷达高几倍，并且需要相对更多的天线元件、模数转换器和移相器。为了在相控阵系统中减少天线单元，通常采用随机或三角形的阵列几何形状。然而，相对较少的天线单元会由于旁瓣电平增加或波束宽度变宽而导致观测精度下降。我们采用压缩感知（CS）处理[即L1最小化（L1）和基追踪去噪（BPDN）]来减少天线单元的数量。对点和分布式目标进行了数值模拟，讨论了L1和BPDN的观测精度。与使用全阵列天线进行的估计相比，我们还将CS应用于使用PAWR获得的实际测量数据。在全阵列天线中，在天线元件减少25%的情况下，可以以极高的精度估计BPDN。BPDN对于测量数据也非常有效。该研究的新颖之处在于讨论了利用PAWR在观测数据中应用CS的可行性。研究结果为降低PAWR的开发成本和批量生产提供了参考。
For weather radar, although a phased array system is useful for rapid scanning, its development cost is several times higher than that of radar with a dish-type antenna, and it requires relatively more antenna elements, analog-to-digital converters, and phase shifters. To reduce antenna elements with the devices of phased array systems, array geometry in a random or triangular pattern is often used. However, relatively fewer antenna elements result in observation accuracy degradation due to the increased sidelobe level or the wider beamwidth. We employ compressive sensing (CS) processing [i.e., L1 minimization (L1) and basis pursuit denoising (BPDN)] to reduce the number of antenna elements. We conducted numerical simulations for point and distributed like targets and discussed the observation accuracy using L1 and BPDN. Compared to the estimations made using a full array antenna, where BPDN can be estimated with extremely high accuracy given a 25% reduction in antenna elements, we also applied CS to real measurement data obtained using the PAWR. The BPDN was also very effective for measurement data. The novelty of the study is highlighted in its discussion of the feasibility of applying CS in observation data with the PAWR. The study findings provide a reference for development cost reduction and the mass production of PAWR.
登录
查看更多内容
一种基于扩展谐振功率分配方法的新型低成本波束控制技术
影响因子：
4.3
作者：
A. Tombak;A. Mortazawi
通讯作者：
A. Mortazawi
X 波段相控阵天气雷达偏振测量的评估
DOI：
10.1109/radar.2018.8378671
发表时间：
2018
期刊：
2018 IEEE Radar Conference (RadarConf18)
影响因子：
--
作者：
William Heberling;S. Frasier
通讯作者：
S. Frasier
分布式波束：偏振旋转相控阵雷达的操作概念
影响因子：
8.2
作者：
D. Schvartzman;S. Torres;Tian
通讯作者：
Tian
DOI：
--
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
作者：
Ponte;G;Nishimoto,T;地域の災害リスクをどう教えるかー地形を踏まえてハザードマップを読むー;Suzune Nishiyama and Yudai Honma;牛尾 知雄
通讯作者：
牛尾 知雄
ISM 频段具有可变阻抗移相器的小型双向馈电相控阵天线
影响因子：
4.3
作者：
Masatoshi Tsuji
通讯作者：
Masatoshi Tsuji