Аналого-цифровые средства приёма и обработки акустических сигналов с применением преобразования Вигнера-Виля и функции неопределённости

• Автор: Земнюков, Николай Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.03, 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Общая характеристика работы
Актуальность работы
Цель работы
Задачи работы
Научная новизна
Основные положения, выносимые на защиту
Практическая значимость работы
Апробация работы
Публикации
Структура и объем работы
1. Спектрально-временной анализ сигналов на основе взаимного преобразования Вигнера-Виля
1.1. Общие сведения о преобразовании Вигнера-Виля и
функции неопределенности Вудворда
1.2. Измерение параметров сигналов с импульсной модуляцией
1.3. Анализ сигналов с непрерывной угловой модуляцией
1.4. Исследование параметров мелкомасштабных движений (эксперимент с подвижным приёмником звука)
1.5. Система сбора и обработки данных для измерения параметров мелкомасштабных движений мобильных объектов
1.6. Исследование свойств среды методом взаимного
преобразования Вигнера-Виля
Анализ сигналов, вызванных импульсным воздействием
Анализ дисперсионных свойств среды при воздействии сигналами с линейной частотной модуляцией
1.7. Выводы к разделу

2. Адаптивные системы обработки сложных сигналов с применением взаимной функции неопределённости
2.1. Адаптивный приёмник фазоманипулированного сигнала
со случайным временем прихода
2.1.1. Структура и функциональные блоки приёмника
Адаптивный Ш^Б-фильтр
Программный блок вычисления
адаптивного порога обнаружения
2.1.2. Численное моделирование приёмной системы
и проверка ее работоспособности
Численный эксперимент
Проверка работоспособности приёмной системы по результатам обработки данных натурного эксперимента
2.2. Обработка фазоманипулированного сигнала
с искаженным частотно-временным профилем
2.3. Выводы к разделу
3. Синтез фильтрующих звеньев приёмных
устройств гидроакустического канала связи
3.1. Описание поискового метода синтеза
параметров фильтрующих устройств
Постановка задачи многофункционального синтеза
Блок-схема компьютерной программы синтеза
3.2. Синтез корректирующего активного фильтра нижних частот
на сетке дискретных параметров
3.3. Дискретный синтез декадного полосового активного фильтра
3.4. Выводы к разделу
Заключение
Литература

Основные сокращения
В диссертационной работе приняты следующие сокращения:
АРУ -автоматическая регулировка уровня
АФ -активный фильтр
АЦП -аналого-цифровой преобразователь
АЧХ -амплитудно-частотная характеристика
БПФ -быстрое преобразование Фурье
ВРВВ -взаимное распределение Вигнера-Виля
ВФН -взаимная функция неопределенности
ВЧР -время-частотное распределение
ИС -измерительная система
КИХ -конечная импульсная характеристика
JI4M -линейная частотная модуляция
МОС -многопетлевая обратная связь
НМП -нелинейное математическое программирование
ОУ -операционный усилитель
ПВВ -преобразование Вигнера-Виля
ПЗК —подводный звуковой канал
ПСП -псевдослучайная последовательность
ПУ -приёмное устройство
РВВ -распределение Вигнера-Виля
СВА -спектрально-временной анализ
СВР -спектрально-временное распределение
СФА —скользящий Фурье-анализ
ФНВ -функция неопределенности Вудворда
ФЧХ —фазо-частотная характеристика
ШПС -широкополосный сигнал
RLS -recursive least square (рекурсивный метод наименьших квадратов)

ция от f имеет один максимум. Это будет при условии т < 10, из которого следует ограничение, накладываемое сверху на размер окна Tw:
Tw<5/fm. (1.3.9)
Уменьшение размеров окна снижает влияние частотной модуляции, поскольку большее значение приобретает ограничение его длительности Tw. Поэтому при малых т частотное разрешение близко кА/и l/Tw, что справедливо, если f{t) = const. Определяющим для A/' фактором размер окна Tw становится также при сближении скоростей /% и Д изменения частот сигналов /ft) и fit). В пределе, когда Д, = Д, частотная модуляция продукта взаимодействия sft) и s ft) отсутствует и A/« 1/TW. В этом случае размер окна Tw может превышать длительность сигналов и 3. Тогда величина А/будет зависеть от длительности сигналов Д) и 3. При этом необходимо учитывать то, что размеры окна Tw определяют размерность используемого в вычислениях БПФ, от которой зависит не только точность определения спектрального состава, но и объём вычислений.
Разрешающая способность по частоте и времени взаимного ПВВ повышается, если частотно-временной профиль fft) опорного колебания не имеет значительных отклонений от частотно-временного профиля f(t) исследуемого сигнала. При совпадении этих профилей реализуется наиболее высокое свойственное преобразованию Вигнера-Виля (1.1.3) частотно-временное разрешение. В этом случае точность спектрально-временного анализа в большей степени зависит от нелинейности закона изменения частоты сигнала f(t), из-за которой невозможно полное устранение частотной модуляции в продукте взаимодействия опорного So(t) И исследуемого Slit) сигналов даже при условии их полного совпадения. Однако задача выбора опорного колебания по критерию его наибольшего совпадения с исследуемым сигналом не решается в режиме реального времени и выполняется в итеративном режиме путём вычисления ВРВВ для последовательно задаваемых опорных сигналов s0(0 и выбора среди них подходящего для целей анализа.