Разработка алгоритмов автоматической обработки нестационарных КВ сигналов с линейной частотной модуляцией

• Автор: Недопекин, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Йошкар-Ола
• Количество страниц: 180 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ГРУППОВОГО ЗАПАЗДЫВАНИЯ И ДОПЛЕРОВСКОГО СМЕЩЕНИЯ КВ СИГНАЛА С ЛЧМ
1.1. Доплеровское смещение частоты в ионосфере
1.2. Одновременное измерение времени группового запаздывания и доплеровского смещения частоты ЛЧМ сигнала
1.2.1. Особенности зондирования ЛЧМ сигналом
1.2.2. Зондирование периодическим ЛЧМ сигналом
1.2.3. Способ зондирования двумя непрерывными ЛЧМ сигналами
1.3. Методы выделения зондирующего ЛЧМ сигнала
1.4. Статистические свойства анализируемых спектральных выборок
1.4.1. Зондирование периодическим ЛЧМ сигналом
1.4.2. Зондирование непрерывным ЛЧМ сигналом
1.4.3. Выводы о статистической природе спектральных выборок
Выводы по первой главе
2. ИЗМЕРЕНИЕ ДОПЛЕРОВСКОГО СМЕЩЕНИЯ ЧАСТОТЫ ПРИ ПОМОЩИ АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННОГО ЛЧМ СИГНАЛА
2.1. Теоретическое обоснование возможности измерения частотных зависимостей времени группового запаздывания и доплеровского смещения частоты с помощью амплитудно-модулированного сигнала
2.2. Влияние шумов на точность методики измерений
2.2.1. Свойства шумов
2.2.2. Оценка погрешности
2.2.3. Полуэмпирическое моделирование
2.3. Влияние частотно-временной дисперсии радиоканала
2.4. Требования к реализации метода
2.4.1. Неточность временного сдвига между элементами анализа
2.4.2. Рассогласование по скорости перестройки частоты
Выводы по второй главе
3. КРИТЕРИИ ОБНАРУЖЕНИЯ И ВЫДЕЛЕНИЯ ЛЧМ СИГНАЛА В СПЕКТРАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ
3.1. Модель смеси распределений
3.2. Обнаружение зондирующего сигнала
3.2.1. Статистические параметры периодического ЛЧМ сигнала
3.2.2. Исследование статистических параметров для спектров непрерывного ЛЧМ сигнала
3.2.3. Критерии обнаружения
3.3. Выделение зондирующего сигнала
3.3.1. Общий вид критерия выделения
3.3.2. Выделение спектральных отсчетов периодического ЛЧМ сигнала
3.3.3. Выделение непрерывного ЛЧМ сигнала
3.3.4. Удаление случайных выбросов после выделения сигнала
Выводы по третьей главе
4. АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ЛЧМ СИГНАЛА
4.1. Аппаратная часть исследовательского комплекса
4.2. Автоматическая обработка данных
4.2.1. Алгоритм обработки периодического ЛЧМ сигнала
4.2.2. Алгоритм обработки непрерывного ЛЧМ сигнала
4.3. Программа обработки данных зондирования периодическим ЛЧМ сигналом
4.4. Апробация алгоритма обработки непрерывного ЛЧМ сигнала
Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АМ — амплитудно-модулированный
АЧХ — амплитудно-частотная характеристика
БПФ — быстрое преобразование Фурье
ВЗ — вертикальное зондирование
ДКМ — декаметровый (диапазон волн)
ДПФ — дискретное преобразование Фурье
ДЧХ — дистанционно-частотная характеристика
ИИТ — искусственная ионосферная турбулентность
КВ — короткие волны
ЛЧМ — линейно-частотная характеристика
МНЧ — максимальная наблюдаемая частота
МГТЧ — максимальная применимая частота
НЗ — наклонное зондирование
ННЧ — наименьшая наблюдаемая частота
РПУ — радиопередающее устройство
РТС — радиотехническая система
УКВ — ультракороткие волны

Спектр периодического сигнала линейчатый, причем линии спектра расположены на частотах кратных частоте повторения /Тэ, где Тэ — длительность элемента сигнала. Доплеровский сдвиг приводит к смещению по оси частот спектральных составляющих вправо, если < 0 или влево, если Рд > 0. Разрешающая способность по Рд для этого метода равна ЗРд = 1/(МТЭ) (ТС— количество элементов в сигнале), т.е. тем больше, чем длиннее периодическая последовательность, а по времени группового
запаздывания — 8т = 1/(/-7э). Разрешающие способности по г и могут
быть независимо изменены. Первая — изменением величины /, а вторая — ИТ.
Обработку принятого многоэлементного периодического ЛЧМ-сигнала можно провести, например, с помощью длинного преобразования Фурье. В этом случае каждый импульс анализируемого сигнала представляется М отсчетами. Тогда из N импульсов формируется последовательность из Мх#
отсчетов. После БПФ этой последовательности получается спектр 8р(о)), состоящий из (ММ)/2 комплексных чисел.
Для прямоугольного элемента длительностью Тэ величина 8 р (со) будет
иметь вид:
с Р (т Т з1п(0.5 Тэ(оо - (Зх1 + 2яРд.)) п(0.5-тэ(со + 2кРд1))
г )) ~ 2 0.5 -Тэ((о- рт1 + 2пР(Я) 0.5 ЫТэ(со + 2лРы)
,(1.10)
где (3 - 2п /.
Обработка сигнала по методу длинного преобразования Фурье производится следующим образом. Производится БПФ всей последовательности данных как целого. Вся полоса анализа разбивается на ячейки разрешения. Ширина первой ячейки 1/(27з), а остальных 1/Т . Находятся ячейки разрешения пг3, которые определяют различные моды