Direction of arrival estimation using off-the-shelf directional antennas array

Abstract

Estimação da direção de chegada (do inglês: DoA) é um importante campo de estudo, sendo requerido em aplicações civis e militares como comunicações sem o, bus a e resgate, execução de leis, sonar e sismologia. Para todas essas aplicações, é necessário saber o ângulo de chegada de um sinal de rádio impingindo em um receptor para pós-processamento. Como o número de acidentes e incidentes envolvendo veículos aéreos não tripulados (VANTs) aumentou nos últimos anos, uma possível apli ação e também motivação para o presente estudo é a localização de VANTs invasores. Trabalhos anteriores sobre a estimação do ângulo de chegada a partir da potência do sinal recebido (do inglês: RSS) fez uso de uma geometria sólida platni a associada om o algoritmo MUSIC (do inglês: Multiple Signal Classication). Um algoritmo para a estimação da direção de chegada om menor complexidade computacional que o MUSIC é apresentado neste trabalho, no qual as diferenças das potên cias dos sinais recebidos em ada antena direcional do arranjo são comparadas om as diferenças dos padrões de ganho de diretividade de cada antena para a estimação do DoA de um sinal NTSC, tipi amente usado em VANTs. Diferente das técnicas tradicionais de estimação DoA baseadas na fase, as quais dependem, por exemplo, da diferença de fase dos sinais recebidos e, portanto, necessitam de uma extensa calibração prévia entre as antenas do arranjo, o proposto algoritmo baseado em RSS possui um uso mais direto e plug-and-play, tornando-o uma solução mais simples para aplicações como a estimação do DoA de VANTs. Após as simulações da técnica proposta e da verificação de sua e ciência, o melhor espaçamento angular entre as antenas do arranjo é computado. Em seguida, experimentos em campo foram feitos om equipamentos de baixo custo, como, por exemplo, a placa controladora AD-FMCOMMS5- EBZ que contém o receptor AD9361, vídeo- câmera, transmissor NTSC e antenas Yagi-Uda. São descritos experimentos que precisamente detectam a direção de chegada de sinais emitidos de um VANT invasor.