Разработка методов, алгоритмов и программ для СВЧ-преобразователей информации в системах управления техническими объектами

• Автор: Львов, Пётр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. Обзор устройств и методик измерения, основанных на векторных АНАЛИЗАТОРАХ СВЧЦЕПЕЙ

1.1. Специфика и предмет СВЧизмерений

1.1.1. Методики измерения с помощью векторного вольтметра.

1.1.2. Анализаторы на основе многополюсного рефлектометра.

1.1.3. Анализаторы на основе многозондовой измерительной линии и комбинированный многополюсный рефлектометр.

1.1.4. Обзор методов идентификации и оценивания.

1.2. Компьютерное моделирование.

1.3. Цели и задачи диссертационного исследования

Выводы по главе 1.

Глава 2. Разработка алгоритма решения задачи идентификации на основе
ПОЛИГАУССОВСКОЙ АППРОКСИМАЦИИ АПРИОРНОЙ ПЛОТНОСТИ ВЕРОЯТНОСТИ вектора ОЦЕНИВАЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ
2.1. Теоретические основы алгоритма.
2.2. Описание структурной схемы и механизма работы алгоритма
2.2.1. Используемые алгоритмом данные.
2.2.2. Механизм работы алгоритма
2.3. Примеры, иллюстрирующие работу алгоритма.
2.3.1. Оценивание амплитуды й фазы синусоидального сигнала с заданной частотой .
2.3.2. Оценивание параметров модели движения ракеты при входе в атмосферу
2.3.3. Построение разнесенных СВЧ изображений проводящих объектов с помощью комбинированного многополюсного рефлектометра
Выводы по главе 2
Глава 3. Применение комбинированного многополюсного рефлектометра в задаче
ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ
3.1. Описание предложенной конструкции датчика для определения расстояний до плоской поверхности .
3.2. Описание статистического метода решения системы нелинейных уравнений многополюсника.
3.3. Достоинства измерителя, созданного на основе этого алгоритма.
Выводы по главе 3.
Глава 4. Применение многополюсного рефлектометра в задачах радиолокации
4.1. Калибровка схемы волнового коррелятора для применения в локационных системах с фазированными решетками
4.2. Построение волнового коррелятора на основе комбирнированного многополюсника
4.3. Разработка СВЧ датчика углового положения на основе комбинированного многополюсного рефлектометра
4.4. Применение комбинированного многополюсного рефлектометра в системе с
доплеровским радаром для измерения скоростей.
Выводы по главе 4.
Заключение.
Литература


На основе предложенного метода повышения точности СВЧ измерителей разработаны принципиально новые анализаторы, которые могут быть откалиброваны по набору неизвестных нагрузок. Реализация результатов. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. В'первой главе проведен анализ существующих методов измерения с помощью автоматических измерителей параметров приборов, основанных на ши-роко известных методах многополюсного рефлектометра (МР) и векторного вольтметра (ВВ), и их математических моделей показал, что основными источниками ошибок при измерениях на СВЧ являются шумы передающей аппаратуры, при прохождении сигнала от датчиков в память компьютера, и погрешности калибровки. Практическое отсутствие прецизионных нагрузок, используемых в методах калибровки МР и ВВ- а также:неизвестное значение амплитуды падаю-щей волны, не позволяет применить, статистические методы обработки, данных, что приводит к неоптималыюму оцениванию коэффициентов выбранной модели измерительной системы. Обычно статистическая обработка применяется на СВЧ только для уменьшения случайных ошибок измерений за счет накапливания измеряемых сигналов и последующего усреднения полученных результатов. Использование в качестве измерителя КМР позволяет существенно снизить стоимость анализатора, поскольку калибровка системы не требует наличия прецизионных эталонов отражения, однако погрешности в знании расстояний от датчиков до исследуемого объекта вносят дополнительные систематические ошибки при анализе параметров СВЧ цепей. На основе проведённого анализа сформулирована постановка задачи исследования. Во второй главе описан алгоритм оценивания неизвестных параметров модели на основе аппроксимации их априорной совместной, плотности-вероятностей, с помощью выпуклой комбинации гауссовских пиков. Критерием оценивания выбирается минимум среднеквадратического отклонения реальных наблюдаемых параметров, от их значений, полученных при наблюдении за моделью. Показано^ что при таком способе аппроксимации апостериорная плотность вероятности будет также иметь полигауссовскую форму. Результаты работы предложенного алгоритма во второй главе проиллюстрированы на примере трех моделей: при оценивании фазы в модели гармонического сигнала, при оценивании аэродинамических параметров в модели движения летательного аппарата при его входе в атмосферу и в модели построения разнесенных СВЧ-изображений при уточнении расстояний до датчиков МИЛ в КМР. В главе 3 разрабатывается измеритель расстояния до плоской поверхности, в основе которого — анализатор цепей, использующий КМР. Задача возникла в процессе замены прокатного стана на тонкопленочное литье в технологии изготовления листового металла для обеспечения более высокой точности и егабильносги толщины получаемого листа, а также значительной экономии энергии. Всем требованиям к подобному измерителю удовлетворяет датчик, работающий в СВЧ диапазоне. Сначала произведен анализ существующей, схемы. ДПР и выявлены ее недостатки, препятствующие повышению точности измерений и снижению стоимости Далее, в основе измерителя предложено вместо ДПР использовать КМР, и разработана схема нового датчика на'его основе. При решении получаемой системьгнелинейных уравнений многополюсника применен и. Далее, предложен способ повышения ТОЧНОСТИ' измерений на основе уточнения длины волны СВЧ-генератора в процессе измерений с. В заключение данной главы приводится сравнительный анализ результатов измерениях помощью датчика на основе ДПР и модели-датчика на основе КМР. В последней четвертой главе анализируются приложения МР в задачах радиолокации, связанные с его использованием в качестве волнового коррелятора. Приведена существующая схема волнового коррелятора на основе ДПР, проанализированы ее структура м метод калибровки, который применяется перед ее использованием. Выявлены основные недостатки, которые негативно влияют на точность волнового коррелятора данной конструкции. Далее, разработана схема волнового коррелятора на основе КМР. Приведены алгоритмы, применяемые при его калибровке и измерениях с его помощью.