Метод увеличения чувствительности детектирования коротких квазипериодических сигналов в гауссовском шуме

• Автор: Семёнов, Георгий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Методы детектирования сигналов в шуме (литературный обзор)
1.1. Формулировка проблемы. Основные положения
1.2. Постановка задачи детектирования сигналов в шуме
1.3. Корреляционный подход
1.4. Спектральный подход
2. Детектирование сигналов в шуме по анализу статистики спектра
2.1. Теоретическое обоснование
2.1.1. Постановка задачи
2.1.2. Определение спектра сигнала
2.1.3. Критерий идентификации квазипериодического фрагмента
2.1.4. Оценка минимальной длительности квазипериодического сигнала, необходимой для его обнаружения в гауссовском шуме
2.1.5. Обобщение результатов
2.2. Статистический способ спектрального детектирования. Численный эксперимент
2.2.1. Описание эксперимента
2.2.2. Результаты для выборок объёмом N = 104 элементов
2.2.3. Результаты для выборок объёмом N = 105 элементов
2.2.4. Обобщение результатов
2.3. Устройство для автоматического поиска квазипериодических сигналов в гауссовском шуме статистическим способом спектрального детектирования
2.3.1. Преимущества технологии Lab VIEW для реализации алгоритмов детектирования
2.3.2. Описание блок-диаграммы устройства
2.3.3. Описание лицевой панели устройства
2.3.4. Детектирование тестовых сигналов, переданных по физическим каналам связи

3. Метод увеличения чувствительности спектрального детектирования коротких квазипериодических сигналов в гауссовском шуме
3.1. Теоретическое обоснование
3.1.1. Суть подхода. Оконный метод
3.1.2. Оценка эффективности оконного метода
3.1.3. Критерий идентификации периодического фрагмента
3.2. Оконный спектрально-статистический способ детектирования. Численный эксперимент
3.2.1. Описание эксперимента
3.2.2. Результаты для выборок объёмом N = 104 элементов
3.2.3. Результаты для выборок объёмом N = 105 элементов
3.2.4. Обобщение результатов
3.3. Устройство для автоматического поиска квазипериодических сигналов в гауссовском шуме оконным спектрально-статистическим способом
3.3.1. Описание блок-диаграммы оконного детектора
3.3.2. Описание лицевой панели оконного детектора
3.3.3. Детектирование тестовых сигналов, переданных по физическим каналам связи
Заключение
Литература

Введение
Быстрое развитие методов приёма и обработки сигналов в последние десятилетия обусловлено интенсивным развитием электронно-вычислительной техники. В настоящее время даже простые персональные компьютеры позволяют реализовать очень сложные алгоритмы, что раньше не представлялось возможным, хотя сами алгоритмы при этом зачастую были известны уже долгое время. К таким алгоритмам, в частности, относится интегральное преобразование Фурье - основа классического спектрального анализа.
Актуальность работы. Проблема обнаружения сигналов в шуме возникает при приёме и обработке сигналов, имеющих различную физическую и техническую природу.
Задачи детектирования коротких квазипериодических сигналов малой мощности в гауссовском в шуме решаются:
В акустической и гидроакустической локации, в радиолокации и радиосвязи, в пассивном зондировании, в лидарных измерениях, в лазерной доплеровской анемометрии, при селекции радиоимпульсов, при анализе биомедицинских сигналов, при исследовании режима перемежаемости открытых динамических систем, в исследованиях нестационарных процессов различной природы.
Детектирование квазипериодических сигналов посредством спектрального анализа может быть осложнено рядом факторов.
Наиболее широко распространена ситуация, когда энергии квазипериодического сигнала недостаточно для успешного поиска -спектральные плотности мощности шумовой и периодической компонент на частоте основной гармоники становятся сопоставимы, и вероятность обнаружения - незначительной. Недостаточная чувствительность спектрального анализа в таких случаях не позволяет выявить наличие сигналов со слишком малой интенсивностью или длительностью.
В исследованиях, где существует возможность повторения при всех
Действительня часть Фурье-образа сигнала Яе А, отн.ед.
Частота, отн.ед.
Яе А, отн.ед.
Рис. 3. Действительная часть Фурье-образа шумового сигнала и гистограмма её плотности распределения вероятностей
Мнимая часть Фурье-образа сигнала /т А, отн.ед.
1т А, о'н ед.
Рис. 4. Мнимая часть Фурье-образа шумового сигнала и гистограмма её плотности распределения вероятностей