Повышение эффективности многоканальной фильтрации сигналов с нелинейным изменением доплеровской фазы

• Автор: Козлов, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.12.04, 05.12.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обоснование необходимости учета нелинейности изменения доплеровской фазы при синтезе алгоритмов выделения радиосигналов при малом отношении сигнал-шум
1.2 Обзор методов и алгоритмов выделения радиосигнала с нелинейным изменением доплеровской фазы
1.3 Сравнительный анализ алгоритмов выделения радиосигнала с нелинейным изменением доплеровской фазы

1.4 Выводы к разделу

2. СИНТЕЗ НЕАДАПТИВНЫХ И АДАПТИВНЫХ АЛГОРИТМОВ ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ С НЕЛИНЕЙНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ДОПЛЕРОВСКОЙ ФАЗЫ

2.1 Критерии синтеза и обоснование выбора

2.2 Алгоритм оптимизации числа каналов ускорения и их параметров.

2.3 Алгоритм выделения сигнала маневрирующего объекта с адаптацией к квадратичным межпериодным фазовым набегам
2.4 Алгоритм сопровождения до обнаружения с многоканальностью по ускорению
3. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИНТЕЗИРОВАННЫХ АЛГОРИТМОВ И ИХ СРАВНЕНИЕ С ИЗВЕСТНЫМИ
3.1 Выбор критериев эффективности алгоритмов выделения радиосигналов на фоне шумов и помех
3.2 Анализ характеристик обнаружения
3.3 Анализ погрешности оценки ускорения
3.4 Анализ вычислительной сложности
3.5 Анализ возможности реализации алгоритмов на современной элементной базе
3.6 Выводы к разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Акт внедрения результатов диссертационной работы в
учебный процесс 1
Приложение 2. Акт внедрения результатов диссертационной работы в промышленные разработки

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
В настоящее время радиотехнические системы (РТС) применяются в различных областях науки и техники, находят гражданское и военное применение. В последние годы получил развитие метод контроля состояния и диагностики газотурбинных двигателей, основанный на излучении при помощи передатчика электромагнитных колебаний определенной структуры в направлении движущихся диагностируемых элементов и регистрации при помощи приемника сигнала, который обусловлен электромагнитным полем, сформированным в результате отражений от диагностируемых элементов и их окружения [ 1 ]. Применение радиотехнических систем автоматического диагностирования, использующих последние достижения современной электронной техники, теорий обработки сигналов, распознавания образов и принятия решений, позволяет выдавать информацию о состоянии проточной части газотурбинных двигателей в процессе их функционирования и не требует сложных сборочно-разборочных работ [ 2 ]. Кроме того, измерение геометрических параметров элементов проточной части газотурбинных двигателей во время работы позволяет более точно понять процессы, происходящие в двигателе, учесть их при проектировании, и выработать рекомендации для режимов работы. Таким образом, применение радиотехнических систем позволяет повысить эффективность двигателя и его ресурс [3]. Для повышения точности измерений, проводимых такими системами, при обработке сигналов, отраженных от движущихся элементов, необходим учет наличия производных доплеровской частоты. Даже при равномерном вращении из-за близости расположения измерительной системы и движущихся частей изменение ракурса приводит к появлению составляющих радиального ускорения, что является причиной нелинейного изменения доплеровской частоты.
Также необходимо учитывать нелинейность изменения доплеровской фазы, вызванную ускорением, при определении параметров орбиты спутников, где для

результатов согласованной фильтрации. Общее число ЭО на выполнение данного
Для реализации алгоритма обнаружения с оценкой скорости и многоканальностью по ускорению [31] требуется 12(7У + М - 2) ЭО для умножения на фазовращающие множители, {И + М - 2)о%г(Ы + М - 2) ЭО для вычисления двух {N + 14- 2) точечных БГ1Ф, ЗМ ЭО для вычисления модулей в каналах ускорения. Общее число ЭО на выполнение данного алгоритма 2{М - 2)+10(ЛГ + М - 2)1оё2(Лг + М-2) + 5М.
Для реализации алгоритма с некогерентным накоплением результатов БПФ коротких сегментов [44] требуется 5іУІ0£т(Лг/5') ЭО для вычисления б ЛУб
точечных БПФ, З/У ЭО для вычисления модулей БПФ, —— ЭО для

некогерентного накопления. Общее число ЭО на выполнение данного алгоритма
Для реализации алгоритма обнаружения линейно частотно модулированного сигнала с неизвестными параметрами [30] требуется 5Ы1о$2(№ / $) ЭО для вычисления б ЛУб точечных БПФ, 6,66 N М ЭО для вычисления корреляционных сумм (9), 1,25Л!М ЭО для вычисления модулей корреляционных сумм. Общее число ЭО на выполнение данного алгоритма
В таблице 1 приведены формулы для расчета числа ЭО, необходимых на выполнение сравниваемых алгоритмов.
В таблице 2 приведены отношения числа ЭО, необходимых на выполнение квазиоптимального алгоритма, к числу ЭО, необходимых на выполнение сравниваемых алгоритмов. То есть, показана вычислительная эффективность относительного квазиоптимального алгоритма. Число сегментов б = 8.