Saapumiskulma

Saapumiskulma, englanniksi angle of arrival (AOA), on signaalin saapumissuuntaa kuvaava suure sensorijärjestelmissä. Se määrittää suunnan, josta signaali saapuu vastaanottajalle tai sensorijonolle suhteessa referenssisuuntaan. Yleensä saapumiskulma ilmoitetaan asteina 0–360 tai -180–180, ja se voidaan määritellä yhdessä tai kahdessa ulottuvuudessa sen mukaan, millainen anturi- ja mittausjärjestelmä on käytössä.

Saapumiskulmaa käytetään emitterin suunnan selvittämiseen sekä signaalin kohdentamiseen ja paikannukseen. Sitä sovelletaan muun muassa radioliikenteessä, radarissa ja akustisissa mittauksissa sekä äänentoistojärjestelmissä, joissa halutaan suunnattu kuuntelu ja tiedon suuntaaminen.

Mittaus perustuu signaalin aikaleimaeroihin (time difference of arrival, TDOA), sensorien välisten vaihe-eroihin sekä spektrianalyyseihin. Yleisimmät korkean resoluution DOA-estimaatioon liittyvät algoritmit ovat MUSIC ja ESPRIT; tavallisessa beamformingissa sekä Capon-variantteja käytetään myös. Monissa järjestelmissä tarvitaan kalibraatiota sensorien sijaintien ja vaihevirheiden vuoksi.

Käytännössä saapumiskulman estimointiin liittyvät anturijoukot, kuten uniform linear array (ULA) ja uniform circular array (UCA). Kalibrointi ja tunnettujen geometrian virheet ovat tärkeitä tekijöitä; epävarmuudet kasautuvat, kun signaali on laajakaista tai kun lähteitä on useita. Lisäksi ilmiöt kuten multipath ja heijastukset voivat heikentää tarkkuutta.

Sovellukset ja rajoitteet: saapumiskulman estimointi on keskeinen osa geolokointia, suuntaukseen perustuvia seurantajärjestelmiä sekä äänikenttien suuntaus- ja telekommunikaatioprosesseja. Tarkkuus riippuu signaalin voimasta, häiriöistä sekä käyttämästä algoritmista.