Алгоритмы обработки сложных фазоманипулированных гидроакустических сигналов системы позиционирования подводного робота

• Автор: Карабанов, Иван Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ОЦЕНКИ ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ СИГНАЛА В ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ..

1.1 Принципы работы и классификация гидроакустических систем
позиционирования
1.2 Задача оценивания времени запаздывания сигнала в гидроакустическом
канале
1.3 Способы решения задачи оценивания времени задержки сигнала
1.4 Проблемы достоверного приема и точности оценки задержки сигнала
Выводы
2 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА
2.1 Многолучевая структура гидроакустического канала
2.2 Шумы на входе приемного устройства
2.3 Потери энергии на распространение гидроакустического сигнала
2.4 Формирование сложных сигналов на основе псевдослучайных
последовательностей
2.5 Реализация программной модели распространения сигнала
Выводы
3 АНАЛИЗ И СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
3.1 Способы и алгоритмы предварительной обработки сигналов
3.2 Способы выделения полезного сигнала
3.3 Методы обнаружения гидроакустического сложного
фазоманипулированного сигнала
3.4 Разработка алгоритмов обработки гидроакустических сложных
фазоманипулированных сигналов
3.5 Исследование работы синтезированных алгоритмов
Выводы
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Описание условий проведения натурных испытаний
4.2 Программное обеспечение для статистического анализа
экспериментальных данных
4.3 Результаты обработки экспериментальных данных
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А. Акты о внедрении
Приложение Б. Документы на интеллектуальную собственность
Приложение В. Блок-схемы разработанных алгоритмов

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В настоящее время одним из наиболее эффективных средств для работ под водой является подводный робот. Успех миссии подводного робота обеспечивают его бортовые системы. Автономное функционирование робота предполагает анализ ситуаций и выбор маршрута без вмешательства человека. В связи с этим важную роль играет навигационная бортовая система подводного робота, в частности акустическая система позиционирования. Сегодня возникает потребность во все более сложных миссиях для подводного робота: подледные работы, исследование арктических морей, мониторинг подводных коммуникаций, обслуживание нефтяных скважин и т.п.
В Российской Федерации одной из ведущих организаций по созданию подводных роботов, а также различных гидроакустических средств является Институт Проблем Морских Технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН). Разработанная ИПМТ ДВО РАН гидроакустическая навигационная система (МТК1.2.06.0.0.00.00ТУ) имеет следующие характеристики: дальность действия до 10 км, в зависимости от гидрологических условий района работ погрешность определения дистанции - 0,5% для условий глубокого моря и 1,0% - для мелкого моря. Показатели погрешности определения дистанций систем позиционирования иностранных компаний, таких как 8ошсУогкз и ЫпкОиезТ заявлены менее 0,1 %.
Точность современных систем позиционирования подводных роботов выступает одним из ограничений, в виду которого для многих классов задач подводные роботы еще не способны полностью заменить присутствие человека под водой. Усложнение миссий подводного робота стимулирует исследовательские и конструкторские работы в области развития подводной робототехники и гидроакустических средств. Эффективность системы позиционирования прежде всего зависит от того, как решается задача обнаружения сигнала в приемном устройстве. В свою очередь совершенствование методов и средств обнаружения

1. Построение математической модели распространения сложного ФМ сигнала.
2. Проведение вычислительных экспериментов для ряда способов обработки сигнала.
3. Анализ результатов вычислительных экспериментов с целью синтеза алгоритмов обработки сигнала.
4. Разработка алгоритмов обработки сигналов, удовлетворяющих поставленным требованиям.
5. Проверка результатов работы при помощи экспериментальных данных с целью подтверждения теоретических расчетов, адекватности разработанной модели, а также точности и помехоустойчивости алгоритмов детектирования.