Математическое моделирование и программное обеспечение при обработке гидроакустического сигнала сейсмического (взрывного) характера

• Автор: Сафронов, Олег Федорович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА

1.1 Критерии обнаружении гидроакустических сигналов. . .

1.2 Первичная обработка гидроакустического сигнала .

13 Вторичная обработка гидроакустического сигнала

1.4 Нейронные сети как альтернативный метод обработки сигнала

1.5 Метод обработки гидроакустического сигнала при условиях существенной априорной неопределенности о параметрах сигнала и помех ММ1ММММММНМММММНММ1МММ1МММММММ1ММММ

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

2.1. Модель сигнала

2.2. Модель среды распространения .

2.3. Модель помехи.
2.4. Модель наблюдения
2.5. Постановка задачи. Метод решения задачи. .
2.6. формирование пространственночастотных спектров сигнала и помехи .
2.7.формирование пространственночастного спектра помехи .
2.8. Формирование пространственночастного спектра отношения сигналпомеха.
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
3.1.Оценка параметров сигнала......
3.2.Формирование описания классов источника .. ..
. Описание алгоритма классификации . . .
3.4.Тестированис алгоритмов первичной и вторичной обработки гидроакустического сигнала сейсмического взрывного характера и анализ его результатов.... .
3.5.Программа Вторичная обработка информации .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Публикации: по материалам и результатам, вошедшим в диссертацию, опубликовано 7 статей и докладов; получены 2 свидетельства об отраслевой регистрации алгоритмов и программ. Структура работы. Диссертация состоит из 3 глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем диссертации 4 страницы, рисунка и 2 таблицы. Список литературы 3 наименований. Основополагающим критерием обнаружения сигналов на фоне помех или шумов является критерий Бейса [,,,,3,4]. Для его использования необходимы априорные знания вероятностей наличия или отсутствия обнаруженного гидроакустического события, стоимости принимаемых решений, многомерные плотности вероятности смеси сигнала и помехи. Основан на формировании обобщенного отношения правдоподобия и сравнения его с пороговым уравнением, зависящим от стоимости принимаемых ошибочных решений. Обладает наивысшей эффективностью, но требует значительной априорной информации о сигналах, помехах и стоимостях принимаемых решений. Находит ограниченное применение при синтезе оптимальных практически реализуемых алгоритмов обнаружения сигналов. Построение алгоритма обнаружения обеспечивает минимизацию среднего (или безусловного) риска от принимаемых решений. Разновидностью критерия Бейса является минимаксный критерий [,, ,3,4], который минимизирует максимально условный риск принимаемых решений, также, как и все критерии обнаружения, основан на сравнении отношения правдоподобия с пороговым значением. Критерий последовательного наблюдателя или критерий А. При этом отношение правдоподобия сравнивается сразу с двумя пороговыми значениями, процедура решения выполняется на каждом этапе формирования единичных измерений. Кроме двух зон, попадание в которые приводит к принятию решения о наличии или отсутствия сигнала, имеется третья зона, попадание в которую приводит к принятию решения о продолжении наблюдения. Если обнаружение сигнала на фоне нормальной (гауссовой) помехи (шума) при простой функции потерь от принимаемых решений, то при синтезе оптимальных обнаружителей используется критерий максимума отношения сигнал-помеха на выходе устройства обнаружения. При этом структура обнаружителя определяется формой обнаруживаемого сингала, а выходное отношение сигнал-помеха не зависит от формы сигнала, а определяется его энергией и спектральной плотностью мощности сигнала на входе устройства. Наиболее часто в обнаружении гидроакустических сигналов находит применение критерий Неймана-Пирсона [,,3,4], в соответствии с которым при неизвестных априорных вероятностях наличие или отсутствие сигнала на фоне помех отношение правдоподобия сравнивается с пороговым уровнем, зависящим от фиксированной вероятности ложной тревоги. Структура алгоритма обнаружения обеспечивает наилучшим образом минимизацию вероятности пропуска сигнала или, что равносильно, максимизацию вероятности правильного обнаружения. Все выше перечисленные критерии используются на основе фиксированного размера выборки (числа единичных измерений, смеси сигнала и помехи) на входе устройств обнаружения или фиксированном времени наблюдения. Первичная обработка гидроакустического сигнала. Представляет собой совокупность преобразований входного процесса, направленных на выделение информации, содержащейся в смеси полезного сигнала и шумов, поступающих от приемников пассивной системы подводного наблюдения. В результате первичной обработки сигнала максимизируется отношение сигнал-помеха, определяется факт существования полезных сигналов, обеспечивается их разрешение, грубо оцениваются координаты. В современных пассивных системах подводного наблюдения процесс первичной обработки сигнала реализуется в виде параллельных структур, выполненных на основе спец. БД волновых форм. Фрагменты реальных сигналов, полученных по запросу, поступают через коммутационный сервер и сохраняется в базе данных. Логические связи, обеспечивающие доставку сигналов на первичную обработку, отображены на рис. I, 2, 3. БД - рис. При выполнении операции 1-6 оператору-гидроакустику приходится прослушивать сигнал, т.