Методика проектирования структуры вычислительных систем выявления слабоконтрастных неоднородностей в отраженном радиолокационном сигнале

• Автор: Карпов, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Оглавление
Введение.
Глава 1. Система формирования радиолокационных портретов морской поверхности и распознавания слабоконтрастных неоднородностей

1.1. Модуль радарпроцессор

1.2. Модуль спецвычислитель.

1.2.1. Выявление слабоконтрастных неоднородностей с помощью авторегресиионой обработки

1.2.2. Выявление слабоконтрастных неоднородностей с помощью вейвлетпреобразований

1.3. Специальное программное обеспечение

1.4. Анализ решений аналогичных задач.

1.5. Постановка задачи

Глава 2. Построение моделей вычислительной системы выявления слабоконтрастных неоднородностей
2.1. Моделирование
2.2. Анализ объекта моделирования.
2.3. Математические модели вычислительной системы.
2.3.1. Модель работы вычислительной системы состоящей из одной СпецЭВМ и одного модуля радарпроцессор.
2.3.2. Модель работы вычислительной системы состоящей из одной СпецЭВМ и одного модуля спецвычислитель.
2.3.3. Модель работы вычислительной системы состоящей из одной СпецЭВМ, оснащенной одним модулем радарпроцессор и одним модулем спецвычислитель.
2.3.4. Модель работы вычислительной системы состоящей из двух СпецЭВМ, в первой один модуль радарпроцессор, во второй один модуль спецвычислитель.
2.3.5. Модель работы вычислительной системы состоящей из двух СпецЭВМ, в первой два модуля радарпроцессор, во второй два модуля спецвычислитель
2.3.6. Модель работы вычислительной системы состоящей из двух СпецЭВМ, в каждой из которых по одному модулю радарпроцессор и спецвычислитель.
2.3.7. Поверка моделей 1 и 2 на основе реальных испытаний модулей радарпроцессор и спецвычислитель
2.3.8. Анализ способов наращивания производительности вычислительной системы, путем объединения нескольких модулей в составе одной или двух СпецЭВМ на основании моделей 3 и 4
Глава 3. Разработка структуры вычислительной системы выявления слабоконтрастных неоднородностей
3.1. Разработка методики проектирования вычислительных систем выявления слабоконтрастных неоднородностей
3.2. Выявление характеристик реальной СпецЭВМ для сравнения с требованиями модели вычислительной системы
3.2.1. Определение пропускной способности шины интерфейса модулей.
3.2.2. Определение пропускной способности памяти
3.2.3. Определение пропускной способности накопителя
3.2.4. Определение пропускной способности сети
3.2.5. Определение пропускной способности дискретной видеоподсистемы.
3.3. Методика проектирования вычислительных систем выявления слабоконтрастных неоднородностей
Глава 4. Практическая реализация
Заключение
Литература


Для выявления разливов нефти и нефтепродуктов на морской поверхности, больших косяков рыб и других аномалий можно применять радиолокационное сканирование морской поверхности с последующей цифровой обработкой принятого отраженного сигнала. В процессе этой обработки необходимо выявить в принятом сигнале слабоконтрастные неоднородности, которые и будут соответствовать искомым аномалиям. Для выявления этих неоднородностей процедура обработки сигнала проводится в два этапа на первом этапе производится оцифровка принятого сигнала и его предварительная обработка, позволяющая получить радиолокационный портрет морской поверхности радиоизображение на втором этапе, на основе анализа набора радиолокационных картин набора радиоизображений, происходит выявление слабоконтрастных неоднородностей. Данная задача была решена в созданной специализированной вычислительной системе, состоящей из СпецЭВМ1 и двух специальных модулей цифровой обработки сигналов. На. Данный модуль может быть реализован на основе печатной платы с интерфейсом РС1 или Сотрас1РС1, оснащенной двумя ПЛИС основной и интерфейсной, собственной оперативной и энергонезависимой памятью, кварцевым генератором с функцией внешнего управления и субмодулем с аналогоцифровыми преобразователями с частотой дискретизации не менее 0 МГц , . СпецЭВМ по архитектуре соответствует обычной ПЭВМ, но отличается конструктивным исполнением, позволяющим устанавливать несколько модулей радарпроцессор иили спецвычислитель. Сигналом начала очередного цикла работы модуля радарпроцессор является синхроимпульс запуска передатчика, поступающий от РЛС одновременно с отправкой зондирующих импульсов с частотой Рнд. Рис. После получения синхроимпульса радарпроцессор ожидает время Тд см. После истечения времени Тнд начинается прием входных данных, их сохранение и обработка. Прием и сохранение входных данных осуществляется на протяжении интервала времени Тпр. Обработка входных данных осуществляется на протяжении интервала времени Т0бР. Длительность интервала обработки зависит от настройки параметров математического алгоритма обработки. Максимально обработка результатов текущего зондирования продолжается до начала приема и обработки данных от следующего зондирования, т. Входной сигнал оцифровывается с частотой Рацп формируются отсчеты входного сигнала хл см. Хп пЛ1 1. АЦП формируют ти разрядный двоичный код 0 разряды. Для дальнейшей обработки используются либо 9 старших разрядов 3. Либо разряды 2 и т. Данные во втором случае в два раза больше данных первого случая. Таким образом, достигается увеличение чувствительности модуля радарпроцессор. Входные значения рассматриваются как целые числа со знаком. Рисунок 1. Далее вычисляются элементы массива квадратур или амплитуд, в зависимости от коэффициентов V, и щ. Двоичные представления V и и имеют разряд. Значения V, и и вычисляются по следующим формулам см. Ал число отсчетов входного сигнала между началом вычислений соседних пар квадратур. Косинусный и синусный коэффициенты КС и КБ представляются ти разрядными двоичными числами со знаком т. Эти коэффициенты заранее вычисляются программным обеспечением макета и записываются в память модуля радарпроцессор. ЛЧМ. Для обработки видео сигнала используется 0. КСк х е со0 ,
1. КСк хГа
Также, для исключения наложения входных данных при вычислении квадратур, коэффициенты могут вычисляться о формулам 1. Ал и КС Кв 0 при к е Ап, V. Полученные на предыдущем шаге значения квадратуры в квадратурном режиме или амплитуды в амплитудном режиме, накапливаются и нормализуются. При накоплении складываются значения из массивов с одинаковыми номерами, полученные на соседних зондированиях. Нормализация выполняется с целью приведения полученных после накопления значений к ти разрядному двоичному представлению. При Э 1 накопления не производится. Максимальное значение 5 равно
ц 0 для амплитудного режима б 0 для квадратурного режима. По завершении этого этапа будет сформирован массив, содержащий квадратуры в виде ти разрядных слов в квадратурном режиме, или массив, содержащий амплитуды видеосигнала в амплитудном режиме. Работа в амплитудном режиме заканчивается после этого этапа. О нормирующий коэффициент делитель.