NAU Harvester System
Алгоритми первинної обробки радіолокаційних та радіонавігаційних сигналів на базі новітніх інформаційних технологій
Репозитарій Національного Авіаційного Університету
View Archive Info| Field | Value | |
| Title |
Алгоритми первинної обробки радіолокаційних та радіонавігаційних сигналів на базі новітніх інформаційних технологій
|
|
| Subject |
радіолокаційний сигнал
радіонавігаційний сигнал первинна обробка інформації виявлення сигналу ефективність алгоритму |
|
| Description |
Дана загальна порівняльна характеристика ефективності відомих і пропонованих алгори- тмів первинної обробки радіолокаційної і радіонавігаційної інформації: − вивчені статистичні моделі типових перешкод і їхніх сумішей з радіолокаційними сиг- налами і зазначені форми їхнього аналітичного опису; систематизовані критерії, що забезпечу- ють можливість порівняння ефективності і якості як алгоритмів, так і апаратних засобів пер- винної обробки інформації; − проведений порівняльний аналіз перспективних для радіолокаційних додатків непара- метричних алгоритмів виявлення сигналів, що використовують критерії знаків, Вілкоксона і їх- ньої модифікації. При цьому основна увага приділялася питанням оцінки ефективності алгори- тмів в умовах впливу на виявлювач корельованих гаусових і негаусових перешкод. Установле- но, що незважаючи на те, що потужність критерію Вілкоксона на 1−2 дб вище потужності зна- кового, застосування останнього переважніше, принаймні, у силу наступних причин. По-перше, виявлювач знаків простіше в технічному виконанні. По-друге, критерій знаків забезпечує вели- ку стійкість імовірності помилкової тривоги при зміні розподілу перешкод у порівнянні з кри- терієм Вілкоксона, оскільки знаковий виявлювач зберігає стабільність ВЛТ навіть у тому випа- дку, якщо розподіл відліків перешкоди міняється від одного зондування до іншого, у той час як при цих умовах критерій Вілкоксона такої стійкості не забезпечує, навіть якщо всі відліки пе- решкоди у вибірковому обсязі попарно незалежні; − запропонована модифікована процедура Вілкоксона з обмеженою глибиною пам'яті, у якій практично без утрати потужності алгоритму досягається істотне скорочення обсягу устатку- вання, необхідного для технічної реалізації виявлювача. Розроблено аналітичні основи аналізу ефективності таких алгоритмів; вивчені властивості ряду квазінепараметричних алгоритмів вияв- лення радіолокаційних сигналів. Такі виявлювачі мають потужність, порівнянної з параметрич- ними, і в той же час забезпечують більш високу стійкість імовірності помилок першого роду до варіацій розподілів перешкод, в окремих випадках не уступає непараметричним критеріям. Роба- стні алгоритми допускають обробку вхідної інформації в реальному масштабі часу, тоді як, ска- жемо, порівнянні з ними по ефективності виявлювачі Вілкоксона в принципі позбавлені такої можливості, оскільки вимагають попереднього запам'ятовування усього вибіркового обсягу да- них з наступною їх обробкою. Виявлено цікаві особливості робастних алгоритмів при логарифмі- чному перетворенні відліків спостережень. У широкому класі розподілів перешкод такі виявлю- вачі зберігають прийнятну стійкість імовірності помилкової тривоги, а в класі гаусових розподі- лів забезпечують істотно непараметричні (стосовно потужності перешкоди) властивості; − з використанням апарата теорії марковських кіл розроблена методика аналізу алгорит- мів стабілізації імовірності помилкової тривоги в цифрових виявлювачах сигналів з автоматич- ним регулюванням порогів квантування. Установлено, що розімкнута багатоканальна система АРПК забезпечує в порівнянні з замкнутої більш високу ефективність виявлення сигналів і іс- тотно менший час вибору порога квантування (чи час перехідного процесу при стрибкоподіб- них змінах потужності перешкоди); доведено, що потужність рангових виявлювачів сигналів інваріантна стосовно монотоно-неспадаючих безінерційних нелінійних функціональних пере- творень відліків радіолокаційного процесу не тільки для незалежних спостережень (це поло- ження відоме по літературних джерелах), але і для випадку просторово-часової залежності від- ліків процесу; − на основі апроксимації послідовностей спостережень радіолокаційного процесу бага- тозв’язаними колами Маркова розроблена методика оцінки ефективності алгоритмів виявлення корельованих сигналів на малих обсягах вибірки, при яких нормальна апроксимація перевіроч- ної статистики неприпустима, а залежність відліків виключає можливість використання біномі- альних співвідношень; обгрунтована процедура оптимізації порогів квантування в аналого- цифрових перетворювачах, що забезпечує мінімум імовірностей зв'язку дискретизованих відлі- ків у непараметричних рангових виявлювачах радіолокаційних сигналів. Доведено, що цей мі- німум досягається таким розміщенням порога квантування, при якій імовірності улучення вибі- ркових відліків огинаючих процесу однакові для всіх інтервалів квантування; − розроблено алгоритм формування реалізацій стохастичних ортогональних послідовностей на базі трансверсального цифрового фільтра, імпульсна характеристика якого задається дискрет- ними функціями Уолта, який дозволяє досить просто (з технічної точки зору) у реальному часі фо- рмувати дискретні стохастичні ортогональні базиси у евклідовому просторі випадкових послідов- ностей; дослідження властивостей стохастичних ортогональних розкладань для різних типів бази- сів (у розумінні розподілу породжую чого процесу) показали, що найкращу збіжність (з точки зору швидкості) мають ряди, для яких породжуючий процес має нормальний розподіл. Трохи гірша збі- жність для рядів, у яких породжуючий процес має гамма-розподіл. Найбільш повільно збігаються ряди, для яких базис породжується пуассонівським процесом. Така розбіжність у збіжності обумо- влена тим, що гауссівський процес має ненульові лише перші два семі інваріанти, а для пуассонів- ського відмінними від нуля є всі семіінваріанти і вони дорівнюють параметру λ ; − розроблено алгоритм дослідження статистичних властивостей оцінок узагальнених ко- ефіцієнтів Фур’є дискретних випадкових послідовностей, реалізація якого дала можливість по- казати їх асимптотичну нормальність. Це дозволяє із використанням гіпотези нормальності оці- нок узагальнених коефіцієнтів Фур’є будувати на практиці прості алгоритми виявлення та роз- різнення випадкових сигналів, що описуються моделлю лінійного випадкового процесу; − практика розрахунків показала збереження їх високої точності й, що найголов- ніше, порівняну простоту формул, рекурентний характер алгоритмів, гнучкість відносно варіа- ції вихідних даних та простоту інтерпретації результатів; проведений аналіз дозволяє сформу- лювати загальний висновок про те, що непараметричні і робастні алгоритми виявлення сигналів являють собою кращу альтернативу параметричним і можуть бути рекомендовані для практич- ного використання в системах обробки радіолокаційної і радіонавігаційної інформації; − розглянуто три альтернативних підходи до побудови алгоритмів виявлення сигналу. Ці підходи приводять до процедур виявлення із приблизно ідентичною ефективністю. Показано взаємозв'язок параметричних і непараметричних підходів; використання ядерних оцінок харак- теристичної функції було запропоновано, розроблене й перевірено для задач виявлення різних типів радіолокаційних сигналів. Нові непараметричні алгоритми виявлення радіолокаційних сигналів були розроблені на основі запропонованої методики; − перетворюючи сигнал в "частотну" область ми можемо використати методи цифровий частотної, фільтрації для обчислення відносини правдоподібності й виявлення радіолокаційного сигналу. Можливість використання алгоритму швидкого перетворення Фур'є забезпечує високу швидкість обробки; аналіз довів високу ефективність запропонованих алгоритмів виявлення. Новий підхід і розроблений алгоритм можуть використатися в різних типах радіолокаторів. |
|
| Date |
2014-07-25T12:03:51Z
2014-07-25T12:03:51Z 2005 |
|
| Type |
Technical Report
|
|
| Identifier |
http://er.nau.edu.ua/handle/NAU/9345
|
|
| Language |
uk
|
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Publisher |
Національний авіаційний університет
|
|