Разработка оптимальных алгоритмов работы систем синхронизации для высокодинамичных объектов

• Автор: Фоменко, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Содержание

Определения, обозначения и сокращения.

Введение.

1. Синтез оптимальных систем синхронизации по фазе и задержке сигналов

1.1. Оптимальный прием фазоманипулированных сигналов.

1.2. Оптимальный прием фазоманипулированных сигналов при учете флуктуации частоты.

1.3. Имитационное моделирование комбинированной схемы слежения по фазе и задержке

1.3.1. Построение дискриминационных характеристик фазовых дискриминаторов

1.3.2. Система фазовой автоподстройки, построенной по схеме Костаса

1.3.3. Система слежения за задержкой ССЗ.

1.3.4. Исследование влияния сдвига по фазе несущего колебания на работу схемы слежения за задержкой.
1.3.5. Объединение ССЗ и ФАП, построенной по схеме Костаса.
1.3.6. Выводы по главе 1.
2. Оптимизация параметров схемы слежения за задержкой по критерию максимума среднего времени до срыва синхронизации
2.1. Анализ ССЗ второго порядка
2.2. Среднее время до срыва синхронизации в ССЗ второго порядка. Выбор параметров схемы.
2.3. Анализ ССЗ третьего порядка.
2.4. Среднее время до срыва синхронизации в ССЗ третьего порядка. Выбор
параметров схемы.
2.5. Имитационное моделирование ССЗ второго и третьего порядка. i.
2.6. Выводы по главе 2.
3. Построение оптимальных систем фазовой синхронизации на основе метода
нелинейной оптимальной фильтрации
3.1. Постановка задачи.
3.2. Основные положения нелинейной оптимальной фильтрации
3.3. Синтез системы ФЛП оптимальной для сигнала, описываемого винеровским случайным процессом.
3.4. Вывод уравнений расширенного фильтра Стратоновича для сигнала, зависящего от двух параметров.
3.5. Синтез системы ФЛП оптимальной для сигнала, описываемого являющимся частотномодулированным процессом
3.6. Синтез системы ФАП оптимальной для приема 2ФМ манипулированного сигнала ВРБК.
3.7. Синтез системы ФАП оптимальной для приема 4ФМ манипулированного сигнала СРБК
3.8. Создание модели принимаемого сигнала, учитывающей наличие шумов
3.9. Снятие характеристик замкнутого кольца ФАП.
3 Исследование вероятности срыва слежения по фазе.
3 Выводы по главе 3.
4. Синтез двухдискриминаторной схемы ФАП
4.1. Постановка задачи
4.2. Синтез структурной схемы оптимального обнаружителя срыва слежения по фазе.
4.3. Анализ помехоустойчивости оптимального обнаружителя срыва слежения по фазе.
4.4. Моделирование работы традиционной и двухдискриминаторной схемы ФАП при наличии шумов
4.5. Выводы по главе 4
Заключение
Литература


Разрабатываемые в диссертации методы синтеза СС базируются на аппарате теории нелинейной фильтрации Стратоновича. Для решения поставленных задач используется компьютерное моделирование разработанных автором имитационных моделей. Разработанные методы и алгоритмы анализа статистических характеристик СС написаны в программе МАТЬАВ и ориентированы на использование персональных компьютеров. Впервые предложена двухдискриминаторная схема ФАП, в которой отсутствует необходимость поиска компромисса между флуктуационной и динамической ошибкой, и, как следствие, предложенная схема позволила достичь существенно меньшую (до трех раз) флуктуационную ошибку слежения без увеличения вероятности срыва слежения за фазой. Двухдискриминаторная схема ФАП может применяться, например, в радионавигационной аппаратуре высокодинамичных объектов. В диссертации разработана методика синтеза двухдискриминаторной схемы ФАП оптимальной с точки зрения минимума вероятности срыва слежения за фазой. Данная методика может быть использована в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах при проектировании радиоэлектронных систем, работающих с сигналом с быстрофлуктуирующими информационными параметрами. На основе разработанных методик и алгоритмов автором создано несколько имитационных моделей, оформленных в виде программного обеспечения в МАТЬАВ. Разработанные программы позволяют оптимизировать параметры фильтров в цепях обратной связи, рассчитать вероятность срыва слежения и флуктуационную ошибку слежении за фазой. Внедрение результатов работы. НИР «Фундаментальные проблемы создания автономных информационных и управляющих систем». Шифр «Кедр-5». Борзов А. Б.: ГР№: 2-9-8-. Автономные информационные и управляющие системы» МГТУ им. Н.Э. Ярославского государственного университета им. П.Г. На основании результатов диссертации созданы имитационные модели СС, которые используются в лабораторных работах на кафедре «Автономные информационные и управляющие системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Результаты диссертации опубликованы в двух учебных пособиях, что подтверждено актом о внедрении. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на -ой Международной научно-технической конференции «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций» (5-8 октября года, г. Рязань), -ей научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (- ноября года, г. Долгопрудный), на конференциях и семинарах кафедры СМ-5. Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 6 работах, из них 3 опубликованы в научных изданиях, входящих в Перечень ВАК. Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы ( наименований), приложения и изложена на 8 листах машинописного текста, включая листов иллюстраций. О = Тік=і akrect[t — (/с — 1)ти] - псевдослучайная последовательность (ПСП), модулирующая сигнал; в - полезный сигнал, заложенный в начальную фазу несущего колебания; т - временная задержка ПСП. В предыдущем уравнении коэффициенты а и /? ЭС) случайных параметров 0 и т, а ? В уравнениях (1. При дальнейших расчетах будем исходить из условий обеспечения первоначального захвата сигнала системой синхронизации по задержке (ССЗ). Для этого значение случайной задержки в начальный момент времени будем считать известным с точностью до длительности элементарного импульса ти. Я2(т) = -2Nt 6(т). Мь)+о©. X = ••• Дп)Т— вектор оценок, /ДД) = . Выражение 6(1 определяет (пхп)-матрицу интенсивностей информационных шумов, определяемая по априорным уравнениям. С учетом (1. Л, с) и величины ^ из выражения (1. Тогда первое уравнение (1. F* + dFT; 5 = -/? Л^й - 2adn + d? F ? F(0 = -j^y(t)a0f(t - f) cos(o)0t + 0). Запишем аддитивную смесь y(t) полезного сигнала s(t), определяемого выражением (1. Яс - т) cos(o)0t + 0) + n(t), (1. Яп(т) = ^ЛГ0в(т). РФС, синтезированный с учетом систем ДУ (1. Однако получение оценок 0 и г и их дисперсий является достаточно трудоемкой задачей. Поэтому для получения достаточно простых схем оптимальных приемников используется методика упрощения ДУ (1.