Алгоритмы обработки когерентных неэквидистантных импульсных последовательностей радиосигналов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат технических наук Богатов, Александр Дмитриевич
- Специальность ВАК РФ05.12.04
- Количество страниц 163
Оглавление диссертации кандидат технических наук Богатов, Александр Дмитриевич
Введение
1 ОБЗОР МЕТОДОВ ОЦЕНИВАНИЯ ЧАСТОТЫ И ФАЗЫ 12 РАДИОСИГНАЛОВ
1.1 Обзор методов оценивания фазы •
1.1.1 Неоптимизированные методы
1.1.2 Методы со статистической оптимизацией
1.1.3 Методы разрешения неоднозначности оценивания фазы
1.2 Обзор алгоритмов оценивания частоты
1.2.1 Неоптимизированные алгоритмы
1.2.2 Алгоритмы со статистической оптимизацией
1.2.2.1 Алгоритмы на основе спектрального метода
1.2.2.2 Алгоритмы на основе фазового метода
1.3 Выводы к главе
2 ОЦЕНИВАНИЕ ДОПЛЕРОВСКОГО СМЕЩЕНИЯ ЧАСТОТЫ ПО 38 НЕЭКВИДИСТАНТНОЙ ПАЧКЕ ИМПУЛЬСОВ ФАЗОВЫМ МЕТОДОМ
2.1 Постановка задачи
2.2 Исследование точности оценивания доплеровского смещения частоты 40 фазовым методом по двум и трем импульсам
2.3 Анализ метода разрешения неоднозначности оценивания доплеровского 47 смещения частоты по неэквидистантной пачке
2.4 Алгоритм оценивания доплеровского смещения частоты по 55 неэквидистантной пачке фазовым методом
2.5 Сравнительный анализ точности алгоритма оценивания доплеровского 63 смещения частоты фазовым методом
2.6 Алгоритм оценивания начальной фазы неэквидистантной пачки при 67 неизвестном доплеровском смещении частоты сигнала
2.7 Выводы к главе
3 СОВМЕСТНОЕ ОЦЕНИВАНИЕ ДОПЛЕРОВСКОГО СМЕЩЕНИЯ 77 ЧАСТОТЫ И СКОРОСТИ ЕГО ИЗМЕНЕНИЯ ФАЗОВЫМ МЕТОДОМ ПО НЕЭКВИДИСТАНТНОЙ ПАЧКЕ ИМПУЛЬСОВ
3.1 Функция неопределенности совместного оценивания доплеровского 77 смещения частоты и скорости его изменения
3.2 Алгоритм совместного оценивания доплеровского смещения частоты и 83 скорости его изменения по неэквидистантной пачке фазовым методом
3.3 Выводы к главе
4 ОЦЕНИВАНИЕ ДОПЛЕРОВСКОГО СМЕЩЕНИЯ ЧАСТОТЫ ПО 95 НЕЭКВИДИСТАНТНЫМ ИМПУЛЬСНЫМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯМ ФАЗОКОДОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ И КОРРЕЛИРОВАННЫХ ПОМЕХ
4.1 Многоканальная доплеровская фильтрация
4.2 Алгоритм оценивания доплеровского смещения частоты по 99 неэквидистантной пачке ФКМ импульсов корреляционно-фильтровым методом
4.3 Алгоритм оценивания доплеровского смещения частоты по 106 неэквидистантной пачке ФКМ импульсов фазовым методом
4.4 Алгоритмы подавления коррелированной помехи с неизвестным 109 доплеровским смещением частоты
4.4.1 Адаптивный алгоритм подавления коррелированной помехи с 110 неизвестным доплеровским смещением частоты
4.4.2 Алгоритм подавления коррелированной помехи с неизвестным 123 доплеровским смещением частоты с помощью многоканального матричного фильтра
4.5 Анализ неэквидистантных последовательностей
4.6 Выводы к главе 4 144 Заключение 148 Список литературы 150 Приложения
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», 05.12.04 шифр ВАК
Оптимизация алгоритмов многоканальной спектральной обработки сигналов в доплеровском процессоре РЛС2002 год, кандидат технических наук Горкин, Владимир Николаевич
Оптимизация моделей и алгоритмов цифрового спектрального анализа коротких выборок сигнала2002 год, доктор технических наук Кошелев, Виталий Иванович
Оптимизация и анализ систем селекции движущихся целей с адаптивными режекторными фильтрами при вобуляции периода повторения2002 год, кандидат технических наук Калинов, Сергей Александрович
Адаптивные фильтры подавления пассивных помех параллельной систолической структуры2008 год, кандидат технических наук Гуменюк, Алексей Викторович
Эффективные устройства выделения сигналов на фоне узкополосных помех на основе фильтров многоканальной структуры2008 год, кандидат технических наук Ву Туан Ань
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Алгоритмы обработки когерентных неэквидистантных импульсных последовательностей радиосигналов»
Актуальность темы
Задача оценивания параметров радиосигналов является одной из основных для радиотехнических систем (РТС) различного назначения. Важными критериями эффективности алгоритмов оценивания параметров радиосигналов являются: точность и диапазон оценивания, быстродействие. В ряде когерентных импульсных РТС оцениваемыми параметрами радиосигналов являются доплеровское смещение частоты и фаза. Оценивание доплеровского смещения частоты производится в системах дистанционного 'зондирования при определении параметров движения объектов наблюдения. Оценивание фазы осуществляется в следящих системах при определении направления на источник излучения.
Большой вклад в разработку методов и алгоритмов оценивания параметров радиосигналов, в том числе доплеровского смещения частоты и фазы, внесли отечественные и зарубежные ученые: Тузов Г.И., Тихонов В.И., Бакулев П.А., Сосулин Ю.Г., Степин В.М., Кошелев В.И., Кузьменков В.Ю., Логинов В.М., Лихарев В.А., Меркулов В.И., Перов А.И., Сирота A.A., Попов Д.И., Тетнев Г.С., Трахтман A.M., Репин В.Г., Тартаковский Г.Г., Пестряков В.Б., Поваляев A.A., Белов В.И., Оппенгейм A.B., Марпл-мл. С.Л., Довиак Р., Зрнич Д. и многие другие.
Анализ известных алгоритмов оценивания доплеровского смещения частоты и фазы по когерентным импульсным последовательностям, показывает, что большинство алгоритмов: разработано для эквидистантных пачек импульсов, применяется при большом объеме пачки и высоком отношении сигнал-шум (ОСШ). Во многих случаях количество импульсов в пачке превышает 30, а ОСШ (считается, что пачка имеет прямоугольную огибающую, а длительности импульсов одинаковые) превышает 15.25 дБ, что для ряда современных РТС не выполняется. Кроме того, в большинстве алгоритмов оценивания фазы значение доплеровского смещения частоты радиосигналов предполагается известным. Поэтому актуальной задачей является разработка алгоритма оценивания фазы радиосигналов при неизвестном доплеровском смещении частоты.
В отмеченных РТС, как правило, оценивание параметров радиосигналов производится после принятия решения об обнаружении радиосигналов, то есть оценивание осуществляется в области пороговых ОСШ (не больше 15 дБ), при которых обеспечиваются заданные показатели качества обнаружения, при этом объем пачки является невысоким (не больше 12 импульсов). В этом случае важной задачей является обеспечение высокой точности оценивания доплеровского смещения частоты и фазы при малом числе импульсов и низком ОСШ.
При определении доплеровского смещения частоты одним из способов расширения диапазона оценивания является применение неэквидистантных когерентных импульсных последовательностей. Вопросы оценивания доплеровского смещения частоты с использованием неэквидистантных пачек импульсов в литературе освещены недостаточно, поэтому разработка соответствующего алгоритма представляет собой актуальную научную проблему.
Цели и задачи исследования
Целью диссертационной работы является разработка алгоритмов оценивания доплеровского смещения частоты и фазы, обладающих расширенным диапазоном оценивания, высоким быстродействием и высокой точностью оценивания, по когерентным неэквидистантным импульсным последовательностям при малом числе импульсов и низком отношении сигнал-шум.
Основными задачами диссертационной работы являются:
1. Разработка и исследование алгоритма оценивания доплеровского смещения частоты фазовым методом, обладающего расширенным диапазоном оценивания.
2. Разработка и исследование алгоритма оценивания начальной фазы пачки при неизвестном доплеровском смещении частоты радиосигнала.
3. Разработка и исследование алгоритма совместного оценивания доплеров-ского смещения частоты и скорости его изменения фазовым методом с расширенным диапазоном оценивания данных параметров.
4. Разработка и исследование алгоритмов оценивания доплеровского смещения частоты по пачке сложных радиосигналов, обладающих расширенным диапазоном оценивания.
5. Разработка и исследование алгоритмов подавления коррелированной помехи с неизвестным доплеровским смещением частоты, обеспечивающих подавление помехи при расширенном диапазоне оценивания доплеровского смещения частоты радиосигнала.
Методы исследования
В работе использовались методы: математической статистики, теории вероятности, статистической радиотехники, цифровой обработки радиотехнических сигналов, спектрального анализа, матричного исчисления, статистического моделирования. Научная новизна
Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке новых алгоритмов цифровой обработки неэквидистантных импульсных последовательностей:
1. Разработана группа алгоритмов оценивания доплеровского смещения частоты, обеспечивающих при пороговых ОСШ снижение среднего квадратиче-ского отклонения (СКО) ошибки оценивания указанного параметра не менее чем в 1,8 раза по сравнению с алгоритмом на основе спектрального (коррело-граммного) метода. Получено, что алгоритм оценивания доплеровского смещения частоты на основе фазового метода превосходит по быстродействию: - -алгоритм на основе авторегрессионного метода в среднем в 23 раза, алгоритм на основе коррелограммного метода в среднем в 40 раз при объеме пачки от 8 до 12 импульсов.
2. Разработан алгоритм оценивания начальной фазы пачки при неизвестном доплеровском смещении частоты сигнала, который обеспечивает относительную ошибку оценивания начальной фазы пачки не более 4% при объеме пачки не более 12 импульсов, при расширенном диапазоне значений допле-ровского смещения частоты сигнала, в области пороговых ОСШ. Достигнутые значения точности оценивания начальной фазы пачки близки к теоретическим значениям (квадратному корню из нижней границы Крамера-Рао).
3. Разработан алгоритм совместного оценивания доплеровского смещения частоты и скорости его изменения фазовым методом, который обеспечивает низкий уровень относительных ошибок оценивания параметров, близких к теоретическим значениям (квадратному корню из нижней границы Крамера-Рао), в области пороговых ОСШ при расширенных диапазонах оценивания указанных параметров.
4. Разработан адаптивный алгоритм подавления коррелированной помехи с двухмодовым спектром с неизвестным, отличным от нуля, доплеровским смещением частоты второй моды, который обеспечивает коэффициент подавления в диапазоне от -100 дБ до -55 дБ в зависимости от значения доплеровского смещения частоты второй моды, и в котором используется разработанный алгоритм оценивания доплеровского смещения частоты фазовым методом.
5. Разработан алгоритм подавления коррелированной помехи с двухмодовым спектром с неизвестным, отличным от нуля, доплеровским смещением частоты второй моды с помощью многоканального матричного фильтра с использованием регуляризации корреляционной матрицы, который обеспечивает коэффициент подавления на уровне -90 дБ.
Практические результаты
К числу результатов, имеющих практическую ценность, относятся: 1. Разработана структурная схема процессора обработки сигналов для оценивания доплеровского смещения частоты, ориентированная на реализацию с помощью цифровых сигнальных процессоров, в частности NN16403.
2. Разработаны программы моделирования алгоритмов оценивания допле-ровского смещения частоты, скорости изменения доплеровского смещения частоты и фазы радиосигналов.
3. Получены экспериментальные данные по точности оценивания доплеровского смещения частоты, скорости изменения доплеровского смещения частоты и фазы радиосигналов, которые могут быть использованы при разработке и проектировании цифровых устройств обработки когерентных неэквидистантных импульсных последовательностей.
4. Разработана методика оценивания порогового ОСШ, при котором возникают аномальные ошибки оценивания.
Теоретические и практические результаты работы внедрены в ОАО «Муромский завод радиоизмерительных приборов», а также используются в учебном процессе на кафедре радиотехники Муромского института Владимирского государственного университета при обучении студентов по специальности «Радиотехника», что подтверждается соответствующими актами внедрения.
Положения, выносимые на защиту
На защиту выносятся следующие научные результаты:
1. Группа алгоритмов оценивания доплеровского смещения частоты с расширенным диапазоном оценивания, которые при объеме пачки от 8 до 12 импульсов и ОСШ в импульсе 13. 15 дБ обеспечивают относительную ошибку оценивания не более 1%, что мало отличается от теоретического значения ошибок оценивания (квадратного корня из нижней границы Крамера-Рао).
2. Алгоритм оценивания начальной фазы пачки при неизвестном доплеров-ском смещении частоты сигнала, в котором используется разработанный алгоритм оценивания доплеровского смещения частоты, и который при объеме пачки от 8 до 12 импульсов обеспечивает оценивание указанного параметра с вероятностью аномальной ошибки менее 10-"3 при ОСШ в импульсе на уровне 13. 15 дБ.
3. Алгоритм совместного оценивания доплеровского смещения частоты и скорости его изменения, который в области пороговых ОСШ, равных 14.15 дБ, с вероятностью аномальных ошибок менее 10 " обеспечивает точность оценивания параметров, мало отличающуюся от теоретических значений (квадратного корня из нижней границы Крамера-Рао).
4. Адаптивный алгоритм подавления коррелированной помехи с двухмодо-вым спектром с неизвестным, отличным от нуля, доплеровским смещением частоты второй моды, который обеспечивает коэффициент подавления в диапазоне от -100 дБ до -55 дБ в зависимости от доплеровского смещения частоты вторый моды, и в котором используется разработанный алгоритм оценивания доплеровского смещения частоты, позволяющий получить оценку указанного параметра в расширенном диапазоне.
5. Регуляризованный алгоритм подавления коррелированной помехи с двух-модовым спектром с неизвестным, отличным от нуля, доплеровским смещением частоты второй моды с помощью многоканального матричного фильтра, который обеспечивает коэффициент подавления на уровне -90 дБ при сохранении объема пачки на выходе фильтра в расширенном диапазоне оценивания доплеровского смещения частоты радиосигнала.
Апробация работы
Материалы диссертационной работы обсуждались на: International Radar Symposium (IRS-2008), г. Варшава, Польша, 21-23 мая 2008 г.; международной научно-технической конференции «Информация, сигналы, системы: вопросы методологии, анализа и синтеза», г. Таганрог, май 2008 г.; International Radar Symposium (IRS-2007), г. Кельн, Германия, 5-7 сентября 2007 г.; региональной научно-практической конференции «Наука и образование в развитии промышленного потенциала и социально-экономической сферы региона», г. Муром, 1 февраля 2008 г.; региональной научно-практической конференции «Наука и образование в развитии промышленного потенциала и социально-экономической сферы региона, г. Муром, 2 февраля 2007 г.; международной научно-технической конференции «Статистические методы в естественных, гуманитарных и технических науках», г. Таганрог, 20 апреля 2006 г.; межотраслевой научно-технической конференции ВНИИРТ «Радиолокационные системы и технологии», г. Москва, 16 ноября 2006 г.
Публикации по теме работы
По тематике исследования опубликовано 18 работ, из них 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 4 статьи в межвузовских сборниках, 8 тезисов докладов на научных конференциях. Издано одно учебное пособие.
Объем и структура работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 102 наименований и 18 работ автора, приложения.
Похожие диссертационные работы по специальности «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», 05.12.04 шифр ВАК
Улучшение параметров радиолокационной наблюдаемости цели в РЛС УВД методами цифровой адаптивной пространственно-доплеровской обработки эхо-сигналов2000 год, кандидат технических наук Савельев, Тимофей Григорьевич
Методы и алгоритмы распознавания и оценки параметров случайных процессов в спектральной области при действии мешающих факторов2013 год, доктор технических наук Паршин, Валерий Степанович
Анализ и синтез систем междупериодной комбинированной обработки многочастотных сигналов на фоне пассивных помех2003 год, кандидат технических наук Сурков, Алексей Александрович
Анализ и оптимизация систем обнаружения многочастотных когерентно-импульсных сигналов на фоне коррелированных помех2006 год, кандидат технических наук Кирьянов, Владимир Владимирович
Методы временного анализа для повышения точности и разрешающей способности систем обработки радиолокационных сигналов2002 год, доктор технических наук Захарченко, Владимир Дмитриевич
Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Богатов, Александр Дмитриевич
4.6 Выводы к главе 4
1. Разработано 2 алгоритма оценивания доплеровского смещения частоты по неэквидистантной пачке ФКМ сигналов. Общим для обоих алгоритмов является разработанная методика представления неэквидистантных пачек ФКМ сигналов в виде эквидистантно-неэквидистантной последовательности. Каждый ФКМ импульс представляется в виде эквидистантной последовательности отсчетов с периодом 1 НОД, полученных в результате корреляционного сжатия фрагментов исходного ФКМ импульса.
2. Алгоритм оценивания частоты корреляционно-фильтровым методом полученная эквидистантно-неэквидистантная последовательность рассматривается как прореженная периодическая последовательность с периодом 1 НОД. К последовательности применяется ДПФ.
Получено, что при использовании релейного коррелятора при ОСШ 14 дБ и числе импульсов от 4 до 12, СКО ошибки оценивания частоты составляют от 1,2 до 8,2 Гц. Пороговое ОСШ, при котором вероятность аномальной ошибки менее 10", составляет от 5 до 14 дБ. При использовании знакового коррелятора, пороговое ОСШ, при котором вероятность аномальной ошибки меньше 10"", составляет 7. 18 дБ, что выше на 2.4 дБ, чем при использовании релейного коррелятора. Поэтому при ОСШ 14 дБ необходимо не менее 8 импульсов в пачке, а СКО составляет от 1,5 до 3,5 Гц при 8. 12 импульсах. СКО оценки частоты при использовании знакового коррелятора на 0,5. 1 Гц выше, чем при использовании релейного коррелятора. Получено, что при увеличении частоты от нуля до максимально однозначно измеряемого значения, СКО оценки частоты увеличивается примерно на 50%. При этом ОСШ, при котором с вероятностью 10"" возникает аномальная ошибка, уменьшается примерно на 3 дБ как для релейного, так и для знакового коррелятора.
3. В алгоритме оценивания частоты фазовым методом эквидистантно-неэквидистантная последовательность рассматривается как набор сдвинутых неэквидистантных пачек, что позволяет оценить частоту по каждой неэквидистантной пачке отдельно с помощью алгоритма, описанного в п. 2.4. Для получения результирующей оценки частоты предложено использовать медиану промежуточных оценок.
Получено, что для последовательностей ФКМ сигналов с базой 127 при ОСШ 14 дБ и числе импульсов от 8 до 12, при НОД, равном 32, СКО оценки частоты составляет от 3,5 до 5,5 Гц. При 8. 12 импульсах пороговое ОСШ, при котором вероятность аномальной ошибки не превышает 10"", составляет от 12 до 14 дБ. При 4 импульсах пороговое ОСШ составляет 26 дБ. При НОД, равном 16, для оценивания частоты при ОСШ, равном 14 дБ, требуется не менее 12 импульсов. Величина СКО при этом составляет 4,9 Гц. Для пачки из 8 импульсов пороговое ОСШ, при котором вероятность аномальной ошибки не превышает 10" , составляет 15 дБ, а для пачки из 4 импульсов — превышает 37 дБ. Т.е, с увеличением величины НОД пороговое ОСШ, при котором возникает аномальная ошибка, уменьшается.
4. Разработано два алгоритма подавления коррелированной помехи с двухмодовым спектром с неизвестной частотой второй моды. Адаптивный алгоритм с использованием нерекурсивных фильтров и алгоритм на основе многоканального матричного фильтра.
В алгоритме подавления коррелированной помехи с использованием нерекурсивных фильтров адаптивность реализуется путем оценивания частоты второй моды. Предложено оценивать частоту второй моды после подавления помехи на нулевой частоте. Предложено для подавления помехи на нулевой частоте использовать нерекурсивный фильтр первого порядка, а на ненулевой частоте - нерекурсивный фильтр второго порядка.
Оценивание частоты второй моды производится на основе алгоритма оценивания частоты фазовым методом, описанном в п. 2.4. По найденной оценке частоты проводится адаптация фильтра второго порядка.
Качество работы алгоритма оценивается зависимостью коэффициента подавления помех от частоты. Для пачки из 12 импульсов получено, что:
- коэффициент подавления второй моды уменьшается от -100 дБ до -55 дБ с увеличением частоты второй моды от 0 до 400 Гц;
- коэффициент подавления однократным ЧПК уменьшается от -38,5 дБ до -20,5 дБ при увеличении ширины спектра помехи (нулевой моды) с 3 Гц до 25 Гц;
- СКО оценки частоты второй моды увеличивается с 8 до 21 Гц при увеличении ширины спектра второй моды с 12,5 до 50 Гц;
- рабочий участок адаптации составляет 0,9 от частоты, соответствующей максимальному периоду (/ = 1/7}тах), дальше увеличивается вероятность аномальной ошибки;
- СКО оценки частоты второй моды существенно зависит от соотношения мощности помех ненулевой и нулевой частот. Показано, что мощность помехи на нулевой частоте не должно превышать мощность помехи на ненулевой частоте более чем на 20 дБ;
- СКО оценки частоты второй моды увеличивается при увеличении ширины спектра второй моды (в 2,6 раза с 8 Гц до 22 Гц при увеличении ширины 2й моды в 4 раза с 12,5 до 50Гц);
- вероятность аномальной ошибки оценивания частоты второй моды увеличивается при отношении мощностей коррелированной помехи к гаус-совскому шуму менее 25 дБ (при больших отношениях не влияет на точность оценивания частоты второй моды);
- среднее значение коэффициента подавления уменьшается при уменьшении отношения мощности коррелированной помехи к мощности гауссов-ского шума;
- среднее значение коэффициента подавления уменьшается при увеличении ширины спектра второй моды (коэффициент подавления уменьшается в 2 раза при увеличении ширины спектра второй моды с 12,5 Гц до 50 Гц отношении мощности коррелированной помехи к гауссовскому шуму на уровне 60 дБ).
5. Разработан алгоритм подавления коррелированной помехи, основанный на использовании многоканального матричного фильтра, в котором набор матричных режекторных фильтров перекрывает заданный диапазон частот помехи. Исследования показали необходимость проведения регуляризации корреляционной матрицы.
Для пачек из 8, 12, 16 импульсов получено, что:
- коэффициент подавления помехи составляет примерно 90 дБ для нулевой моды и 85 дБ для ненулевой моды;
- при уменьшении коэффициента регуляризации // глубина подавления вне зоны режекции уменьшается, в зоне режекции не изменяется;
- при 8 импульсах зоны режекции несимметричны, т.е. зоны режекции влияют друг на друга, скорость изменения подавления вблизи зон режекции низкая. При высоком числе импульсов (12, 16) зоны режекции симметричны и почти совпадают;
- при увеличении числа импульсов с 8 до 16 неравномерность частотной характеристики уменьшается с 20 дБ до 5 дБ;
- допустимое смещение между ненулевыми модами соседних матричных фильтров не должно превышать половины ширины полосы режекции фильтров. При этом потери в коэффициенте подавления будут менее 5 дБ.
- расширение полосы фильтра, совпадающей с полосой помехи на 3.5 Гц, позволяет увеличить подавление коррелированной помехи не менее чем на 5 дБ.
6. Проведен анализ неэквидистантных последовательностей радиоимпульсов в частотной области. Показано, что наличие неэквидистантности приводит к увеличению скорости спада уровня спектральных линий, а увеличение отношения максимального интервала к минимальному — к уменьшению неравномерности спектра относительно центральной частоты. Тем самым показана возможность применения спектрального анализа пачки неэквидистантных импульсов для предварительной оценки качества работы устройств обработки без синтеза устройства обработки и его анализа.
Заключение
Общим результатом работы является разработка алгоритмов оценивания параметров радиосигналов по когерентным неэквидистантным импульсным последовательностям. Основными результатами являются следующие:
1. Разработана и исследована группа алгоритмов оценивания доплеров-ского смещения частоты на основе фазового и корреляционно-фильтрового методов, которые обеспечивают расширенный диапазон и высокую точность оценивания при малом объеме пачки и пороговых отношениях сигнал-шум.
2. Разработан и исследован алгоритм оценивания начальной фазы пачки импульсов при неизвестном доплеровском смещении частоты, который обеспечивает высокую точность оценивания, близкую к теоретической (квадратному корню из нижней границы Крамера-Рао).
3. Разработан и исследован алгоритм совместного оценивания допле-ровского смещения частоты и скорости его изменения на основе фазового метода, обеспечивающий высокую точность оценивания, близкую к теоретической, в расширенном диапазоне значений, принимаемых параметрами, при отношениях сигнал-шум не более 15 дБ в импульсе с вероятностью аномальной ошибки оценивания не более 10 .
4. Разработана и исследована группа алгоритмов подавления коррелированных помех с двухмодовым спектром с неизвестным доплеровским смещением частоты второй моды. Адаптивный алгоритм обеспечивает коэффициент подавления в диапазоне от -100 дБ до -55 дБ в зависимости от значения доплеровского смещения частоты второй моды. Алгоритм на основе использования многоканального матричного фильтра обеспечивает коэффициент подавления на уровне -90 дБ.
5. Алгоритмы оценивания доплеровского смещения частоты, результаты моделирования алгоритмов оценивания доплеровского смещения частоты использованы при разработке блока цифровой обработки сигналов изделия 48Я6-К2. Теоретически обоснованные алгоритмы оценивания доплеровского смещения частоты и фазы когерентных неэквидистантных импульсных последовательностей ФКМ сигналов реализованы в блоке 484ПН03 на базе процессора Л1879ВМ1 (ЫМ6403).
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что цель работы достигнута - решена задача по разработке и исследованию алгоритмов оценивания доплеровского смещения частоты и фазы по когерентным неэквидистантным пачкам импульсов малого объема, которые обеспечивают высокую точность и широкий диапазон оценивания при низком отношении сигнал-шум. Задача, направленная на получение более достоверной информации о параметрах радиосигналов, имеет существенное значение для теории и практики когерентных импульсных радиотехнических систем.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Богатов, Александр Дмитриевич, 2009 год
1. Абрамович Ю.И., Данилов Б.Г. Синтез неэквидистантных антенных решеток в задачах разделения сигналов по направлению прихода // Радиотехника и электроника. 1975. - Т. 20. - № 3. — С. 635-639.
2. Агранович Б.Л., Щербанский Л.М. Вопросы оценки разности фаз импульсных радиосигналов в двухканальных системах // Способы построения и анализ погрешностей фазометрических устройств. Томск: Изд-во том. ун-та, 1972.-С. 10-20.
3. Агранович Б.Л., Щербанский Л.М. Потенциальная точность измерения разности фаз при наличии взаимной корреляции между шумами в каналах // Способы построения и анализ погрешностей фазометрических устройств. -Томск: Изд-во том. ун-та, 1972. С. 4-9.
4. Адаптивные фильтры: Пер. с англ. / Под ред. К.Ф.Н. Коуэна, П.М. Гранта. М.: Мир, 1988. - 392 с.
5. Амиантов И.Н. Избранные вопросы статистической теории связи. -М.: Сов. радио, 1971.-416 с.
6. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс: пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988. - 128 с.
7. Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. М.: Радио и связь, 1986. — 288 с.
8. Бакулев П.А. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. М.: Радиотехника, 2004. — 320 с.
9. Бакулев П.А., Гуськов C.B. Оценка межпериодного сдвига фазы сигнала на фоне коррелированных помех // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. 1988.-Т. 31. — № 4. — С. 31-37.
10. Бакулев П.А., Кован С.Е. Построение нерекурсивного адаптивного компенсатора двухкомпонентных пассивных помех // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. 1981. - Т. 24. - № 11. - С. 60 - 63.
11. Бакулев П.А., Кован С.Е. Алгоритм обнаружения сигналов на фоне многомодовых коррелированных помех // Радиотехника. — 1981. — № 8. — С. 6972.
12. Белавин О.В. Основы радионавигации. М.: Сов. радио, 1967. —472 с.
13. Белов В.И., Челембий В.М. Об одном алгоритме определения параметра в многошкальной фазовой измерительной системе // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. 1994. - Т. 37. -№ 5. - С. 424-429.
14. Белов В.И. Алгоритмы устранения неоднозначности в фазовой многоканальной измерительной системе // Радиотехника и электроника. 1976. -Т. 21. -№ 8. - С. 1657-1662.
15. Беляевский Л.С., Новиков B.C., Олянюк П.В. Основы радионавигации: Учебник для вузов гражд. авиации. — М.: Транспорт, 1982. — 288 с.
16. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов / Под ред. И.Н. Коваленко, Г.Я. Мирского; Пер. с англ. М.: Мир, 1974. - 464 с.
17. Бендат Дж., Пирсол А. Применения корреляционного и спектрального анализа / Под ред. И.Н.Коваленко; Пер. с англ. М.: Мир, 1983. - 310 с.
18. Бенжамин Р. Анализ радио- и гидролокационных сигналов: Пер. с англ. М.: Воениздат, 1969. 256 с.
19. Богатов А.Д., Костров В.В., Терсин В.В. Многоканальный адаптивный матричный фильтр подавления коррелированной помехи с двухмодовым спектром // Радиотехника. 2008. - № 4. - С. 34-39.
20. Богатов А.Д., Костров В.В., Терсин В.В. Алгоритм совместной оценки частоты Доплера и ее производной по пачке неэквидистантных радиоимпульсов // Радиотехника. 2007. - № 6. - С. 55-59.
21. Богатов А.Д., Костров В.В. Исследование точности измерения до-плеровского сдвига фазы // Радиотехника. 2006. - № 6. - С. 107-110.
22. Богатов А.Д. Алгоритм измерения параметров движения высокоскоростных объектов // Информация, сигналы, системы: вопросы методологии, анализа и синтеза: Материалы международной научной конференции. Таганрог: Изд. ТТИ ЮФУ, 2008. - Часть 3. - С. 4-6.
23. Богатов А.Д., Костров В.В. Моделирование устройства обнаружения ФКМ сигнала // Радиолокационные системы и технологии: Доклады XVII научно-технической конференции ВНИИРТ. Москва, 16 ноября 2006 г. М.: ВНИ-ИРТ, 2007.-С. 176-180.
24. Быков В.В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. -М.: Сов. радио, 1971. 328 с.
25. Валитов P.A., Сретенский В.Н. Радиотехнические измерения. М.: Сов. радио, 1970. - 712 с.
26. Вешкурцев Ю.М. Помехоустойчивость анализатора фазы сигнала // Известия высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. 1993. - Т. 36. - № 1. - С. 3-7.
27. Воскресенский A.B. Оптимизация параметров АРСС фильтров с использованием динамических частотных характеристик: автореферат дис. . канд. тех. наук: 05.12.04. Рязань, 2003.
28. Гайдученко А.Б. Алгоритм определения угла прихода сигнала с помощью неэквидистантной антенной решетки // Журнал радиоэлектроники
29. Электронный ресурс. — 2002. — № 1. — Режим доступа к журн.: http://www.jre.cplire.ru.
30. Галахова О.П., Колтик Е.Д., Кравченко С.А. Основы фазометрии. -СПб.: Энергия, 1976. 256 с.
31. Ганзинг К.И. Измерение фазовых характеристик методом корреляции // Вопросы радиоэлектроники. — Сер VI. Радиоизмерительная техника. -М.: 1962. - Вып. 4. - С. 87-96.
32. Гличенко A.C., Кузнецкий С.С., Фиштейн A.M., Чмых М.К. Цифровые методы измерения сдвига фаз. — Новосибирск: Наука, 1979. — 288 с.
33. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов: справочник. — М.: Радио и связь, 1985. — 312 с.
34. Горкин В.Н. Многоканальная доплеровская обработка неэквидистантных последовательностей импульсов // Методы и устройства обработки сигналов в радиотехнических системах: Межвузовский сборник научных трудов. Рязань: РГРТА, 2008. С. 52 - 55.
35. Гуменюк A.B. Адаптивные фильтры подавления пассивных помех параллельной систолической структуры: автореферат дис. . канд. тех. наук: 05.12.14. -М., 2007.
36. Денисов В.П., Сластион В.В. Развитие метода устранения многозначности фазовых измерений на основе принципа максимального правдоподобия // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. 1990. - Т. 33. - № 11. -С. 3-7.
37. Денисов В.П. Анализ максимально правдоподобного устранения неоднозначности многошкальных фазовых измерений // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. 1979. - Т. 22. - № 1. - С. 19-27.
38. Довиак Р., Зрнич Д. Доплеровские радиолокаторы и метеорологические измерения / Под ред. A.A. Черникова. — Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 548 с.
39. Ибрагимов И.А., Хасьминский Р.З. Асимптотическая теория оценивания. М.: Наука, 1979. - 528 с.
40. Кирианаки Н.В., Дудыкевич В.Б. Методы и устройства измерения низких и инфранизких частот. Львов: Вища школа, 1975. - 187 с.
41. Костров В.В. Оценочно-корреляционная обработка сигналов и ее применение: Учебн. пособие. Владимир: ВлГУ, 1997. - 108 с.
42. Костров В.В., Терсин В.В., Богатов А.Д. Фазовый метод определения частоты Доплера по пачке неэквидистантных радиоимпульсов // Радиотехника. 2006. - № 11. - С. 98-100.
43. Костров В.В., Богатов А.Д. Исследование измерителя частоты с использованием 3-х импульсов // Методы и устройства передачи и обработки информации: Межвуз. сб. науч. трудов. СПб.: Гидрометеоиздат, 2006. — Вып. 7. -С. 121-125.
44. Кошелев В.И., Горкин В.Н. Синтез фильтров многоканальной доп-леровской обработки сигналов // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. -2003.-Т. 46.-№ 1.-С. 63-68.
45. Кошелев В.И. АРСС модели случайных процессов. Прикладные задачи синтеза и оптимизации. М.: Радио и связь, 2002. - 112 с.
46. Кошелев В.И., Андреев В.Г. Синтез АРСС-моделей эхо-сигналов // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. — 1993. Т. 36. — № 7. — С. 8 -13.
47. Кошелев В.И., Андреев В.Г. Адаптивное подавление многокомпонентных помех // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. 1994. - Т. 37. — № 4. — С. 14-19.
48. Кошелев В.И., Андреев В.Г. Оптимизация АР-моделей процессов с полимодальным спектром // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. -1996. Т. 39. - № 5. - С. 43 - 48.
49. Кузьменков В.Ю., Логинов В.М. Способы и устройства совместного измерения радиальной скорости и радиального ускорения // Радиотехника и электроника. 1997. - Т. 42. - № 12. - С. 1465-1475.
50. Кузьмин С.З. Цифровая обработка радиолокационной информации. -М.: Сов. радио, 1967.-400 с.
51. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. М.: Сов. радио, 1971.-568 с.
52. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. -М.: Сов. радио, 1974. 550 с.
53. Лезин Ю.С. Введение в теорию и технику радиотехнических систем: Учеб. Пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1986. - 280 с.
54. Лихарев В.А. Цифровые методы и устройства в радиолокации. М.: Сов. радио, 1973. -456 с.
55. Лосев Ю.И., Бердников А.Г., Гойхман Э.Ш., Сизов Б.Д. Адаптивная компенсация помех в каналах связи / Под ред. Ю.И. Лосева. — М.: Радио и связь, 1988.-208 с.
56. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. Т. 1, 2 / Под ред. Н.Г. Волкова; Пер. с франц. М.: Мир, 1983. - 311 е., 256 с.
57. Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 584 с.
58. Мелик-Шахназаров A.M., Маркатун М.Г. Цифровые измерительные системы корреляционного типа. — М.: Энергоатомиздат, 1985. 127 с.
59. Миронов С.Н., Дударев В.А., Богатов А.Д. Цифровая обработка радиолокационных сигналов на основе процессора Л1879ВМ1 // Электроника: НТБ. 2003. - № 3. - С. 66-72.
60. Новосельцев Л.Я., Флягин А.Е. Обработка сигналов РЛС при вобу-ляции частоты повторения зондирующих импульсов // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. — 1977. Т. 20. — № 3. - С. 40-45.
61. Обработка сигналов в многоканальных РЛС. / Под ред. А.П. Лукош-кина. М.: Радио и связь, 1983. - 328 с.
62. Обнаружение и фильтрация сигналов в неразрушающем контроле: Учебное пособие. / В.В. Костров, А.К. Бернюков, А.Д. Богатов. Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2009. - 112 с.
63. Оппенгейм A.B., Шафер P.B. Цифровая обработка сигналов. М.: Мир, 1979.-416 с.
64. Оценивание дальности и скорости в радиолокационных системах.41. / Под ред. А.И. Канащенкова, В.И. Меркулова М.: Радиотехника, 2004. -312 с.
65. Оценивание дальности и скорости в радиолокационных системах.42. / Под ред. А.И. Канащенкова, В.И. Меркулова М.: Радиотехника, 2007. -304 с.
66. Переход Н.Г. Измерение параметров фазы случайных сигналов. -Томск: Томское отделение издательства «Радио и связь», 1991. 310 с.
67. Переход Н.Г. О возможности упрощения построения устройства экспериментального определения оценки дисперсии флуктуирующей разности фаз радиоимпульсных сигналов // Тр. ТИРиЭТ. Томск: Изд-во том. ун-та, 1970. -Т. XVI.-С. 43-49.
68. Пестряков В.Б. Фазовые радиотехнические системы. М.: Сов. радио, 1968.-468 с.
69. Поваляев A.A. Спутниковые радионавигационные системы: время, показания часов, формирование измерений и определение относительных координат. М.: Радиотехника, 2008. - 328 с.
70. Поваляев A.A., Пальмбах Д.Г. Вычисление характеристик качества и синтез многошкального измерительного устройства при последовательном разрешении неоднозначности // Радиотехника и электроника. 1984. — Т. 29. - № 10.-С. 1927-1932.
71. Попов Д.И. Проектирование радиолокационных систем. Рязань: РГРТА, 2004. - 76 с.
72. Попов Д.И. Синтез измерителей доплеровской фазы сигнала // Радиотехника- 1991.-№. 2-С. 36-39.
73. Попов Д.И. Оптимальная обработка неэквидистантных сигналов // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. 2004. - Т.47. - № 5. - С. 54-60.
74. Попов Д.И., Калинов С.А. Оптимизация режекторных фильтров при вобуляции периода повторения // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. 2000. - Т.43. - № 9. - С. 28-36.
75. Попов Д.И. Анализ адаптивных режекторных фильтров // Радиотехника. 1991. - № 10. - С. 31 - 34.
76. Попов Д.И., Афанасьев А.Г. Синтез алгоритмов адаптивного режек-тирования пассивных помех // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. — 1996. Т. 39. - № 6. - С. 46-52.
77. Применение цифровой обработки сигналов / Под ред. Э. Оппенгей-ма. М.: Мир, 1980. - 552 с.
78. Репин В.Г., Тартаковский Г.П. Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптация информационных систем. — М.: Сов. радио, 1977.-432 с.
79. Слока В.К. Вопросы обработки радиолокационных сигналов. М.: Сов. радио, 1970. - 256 с.
80. Смирнов П.Т. Цифровые фазометры. СПб.: Энергия, 1974. - 144 с.
81. Смирнов В.Н. Быстродействующий цифровой фазометр с ортогональной обработкой сигналов. ВСРЭ. - Сер. ТИПР. - Вып. 3. - 1984. — С. 23 -30.
82. Сосулин Ю.Г. Теория обнаружения и оценивания стохастических сигналов. М.: Советское радио, 1978. — 320 с.
83. Сосулин Ю.Г., Костров В.В. Оценочно-корреляционное обнаружение сигналов в дискретном времени // Радиотехника и электроника. — 1999. -Т.44. — №9. С. 1098 - 1107.
84. Сосулин Ю.Г., Костров В.В. Оценочно-корреляционно-компенсационное обнаружение сигналов при дискретном времени // Радиотехника и электроника. 2000. - Т.45. - №7. - С.809-821.
85. Справочник по радиолокации. Том 1. Основы радиолокации / Под ред. М. Сколника. М.: Сов. радио, 1976. - 456 с.
86. Справочник по радиолокации. Том 3. Радиолокационные устройства и системы / Под ред. М. Сколника. — М.: Сов. радио, 1979. — 528 с.
87. Тетнев Г.С. Об оптимальных схемах измерения скорости по пачке когерентных импульсов // Вопросы радиоэлектроники. Серия ОТ. — 1962. — Вып. 32. С.3-11.
88. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982. - 624 с.
89. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем: учеб. пособие для вузов. — М.: Радио и связь, 1991.-608 с.
90. Трахтман A.M., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах. М.: Сов. радио, 1975. — 208 с.
91. Тузов Г.И. Выделение и обработка информации в доплеровских системах. М.: Сов. радио, 1967. - 256 с.
92. Фалькович С.Е., Хомяков Э.Н. Статистическая теория измерительных радиосистем. М.: Радио и связь, 1981. — 288 с.
93. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М.: Радио и связь, 1981. — 416 с.
94. Kostrov V.V., Tersin V.V., Bogatov A.D. The Adaptive Compensation of Passive Clutters with Two Modes Spectrum in Radar with Wobbled Impulses // Proc. Int. Radar Symposium IRS 2008; 21 - 23 May 2008, Warszava, Poland. - Pp. 1-11.
95. V.V. Kostrov, V.V. Tersin, A.D. Bogatov. Velocity and acceleration measurements in pulsed Doppler radar // Proc. Int. Radar Symposium IRS 2007; 0507 September 2007, Cologne, Germany. - Pp. 175 - 178.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.