Harvat anturiryhmät aktiivisessa aistimisessa - Anturigeometrioita ja signaalinkäsittelyä

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Monianturijärjestelmät ovat avainasemassa monessa sovelluksessa, kuten tutkassa, kaikuluotauksessa, lääketieteellisessä ultraäänessä ja langattomassa viestinnässä. Usean anturin käyttäminen tarjoaa erinäisiä hyötyjä, kuten suunnatun lähetyksen ja vastaanoton, paremman signaali-kohinasuhteen ja mahdollisuuden torjua häiriöitä. Perinteisissä monianturijärjestelmissä anturit on sijoitettu tasavälein janalle tai suorakulmion muotoon. Tällainen anturiryhmä voi kuitenkin tulla kalliiksi, kun sen koko ja antureiden lukumäärä kasvaa suureksi. Sitä vastoin harvat anturiryhmät, joiden anturit on sijoitettu epäjaksollisesti, vaativat huomattavasti vähemmän resursseja vertailukelpoisen suorituskyvyn saavuttamiseksi esimerkiksi sirottajien tai signaalilähteiden paikantamisessa. Tämän mahdollistaa virtuaalinen anturiryhmä, joka tyypillisesti koostuu fyysisten antureiden sijaintien parittaisista erotuksista tai summista, eli niin sanotusta erotus- tai summajoukosta. Virtuaaliseen anturiryhmään perustuvassa harvojen anturiryhmien suunnittelussa on ennen keskitytty lähes yksinomaan passiiviseen aistimiseen. Aktiivista aistimista, jossa anturit sekä lähettävät että vastaanottavat, on tutkittu huomattavasti vähemmän. Aktiivisella aistimisella on kuitenkin tärkeitä ja laajalle levinneitä sovelluksia esimerkiksi tutka- ja ultraäänikuvantamisessa. Summajoukko ilmenee luonnollisesti aktiivisen aistimisen signaalimallissa, kun taas erotusjokko on tärkeämmässä asemassa passiivisessa aistimisessa. Tässä väitöskirjassa ehdotetaan uusia harvoja anturigeometrioita ja signaalinkäsittelymenetelmiä aktiiviseen aistimiseen ja kuvantamiseen. Työssä kehitetään sekä lineaarisia että tasomaisia geometrioita, jotka saavuttavat suuren yhtenäisen summajoukon edullisesti käyttämällä merkittävästi vähemmän antureita kuin perinteiset geometriat. Nämä harvat anturigeometriat pystyvät sekä havaitsemaan huomattavasti antureiden lukumäärää enemmän siroittajia, että tuottamaan säteilykuvioita, jotka ovat perinteisesti vain tasavälisen geometrian saavutettavissa. Useat ehdotetuista anturigeometrioista ovat symmetrisiä, mistä seuraa, että niiden summa- ja erotusjoukot ovat samat ja että ne soveltuvat sekä aktiiviseen että passiiviseen aistimiseen. Väitöskirjassa kehitetään myös menetelmiä lineaariseen kuvantamiseen, jossa kuvanlaatua parannetaan yhdistämällä useita komponenttikuvia, jotka mahdollisesti vastaavat erillisiä lähetyksiä ja vastaanottoja. Työssä muotoillaan myös optimointitehtävä, jonka ratkaisulla saavutetaan haluttu säteilykuvio ennalta määrättyyn tarkkuuteen käyttämällä mahdollisimman vähän komponenttikuvia. Ongelman ratkaisemiseksi johdetaan algoritmeja ja määritellään rajoja optimaaliselle komponenttikuvien määrälle tyypillisimmät monianturijärjestelmäarkkitehtuurit huomioon ottaen. Numeeriset simulaatiot vahvistavat johdetut teoreettiset tulokset ja havainnollistavat kompromisseja eri järjestelmäparametrien välillä. Kontribuutioilla on käytännön arvoa anturiryhmien suunnittelussa aktiivista aistimista varten.
Julkaisun otsikon käännösHarvat anturiryhmät aktiivisessa aistimisessa - Anturigeometrioita ja signaalinkäsittelyä
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Koivunen, Visa, Vastuuprofessori
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-0473-8
Sähköinen ISBN978-952-64-0474-5
TilaJulkaistu - 2021
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • harvat anturiryhmät
  • aktiivinen aistiminen
  • virtuaaliryhmä
  • summajoukko

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Harvat anturiryhmät aktiivisessa aistimisessa - Anturigeometrioita ja signaalinkäsittelyä'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä