Разработка и исследование алгоритмов обнаружения локационных объектов с помощью сверхширокополосных сигналов в поглощающих средах

• Автор: Мусатова, Мария Михайловна
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 218 с. : ил.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. МОДЕЛИ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ ЗОНДИРУЮЩИХ СИГНАЛОВ
2Л. Принципиальные вопросы описания сверхширокополосных сигналов
2.2. Модели простых зондирующих сигналов
2.3. Модели сложных зондирующих сигналов
2.4. Сравнительный анализ моделей сверхширокополосных сигналов
2.5. Выводы
3. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ В СРЕДАХ С ПОГЛОЩЕНИЕМ
3.1. Модели сверхширокополосных эхосигналов
3.2. Преобразование простых сверхширокополосных сигналов в воде
3.3. Преобразование сложных сверхширокополосных сигналов в средах с поглощением
3.4. Выводы
4. АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ СОГЛАСОВАННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ ЭХОСИГНАЛОВ
4.1. Основные алгоритмы согласованной фильтрации
4.2. Анализ алгоритмов согласованной фильтрации с учетом поглощения в среде распространения
4.3. Фильтрация простых сверхширокополосных сигналов
4.4. Влияние параметров сигнала и параметров среды на отношение сигнал/помеха

4.5. Фильтрация сверхширокополосных сложных сигналов
4.6. Выводы
5. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБНАРУЖЕНИЯ ЛОКАЦИОННЫХ
ОБЪЕКТОВ С УЧЕТОМ ПОГЛОЩЕНИЯ В СРЕДЕ РАСПРОСТРАНЕНА
5.1. Характеристики обнаружения для однократного зондирования
5.2. Характеристики обнаружения для однократного зондирования с учетом поглощения в среде
5.3. Характеристики обнаружения с принятием решения по критерию «К из М»
5.4. Характеристики обнаружения с принятием решения по критерию «К из М» с учетом поглощения в среде
5.5. Характеристики обнаружения для сложных сверхширокополосных сигналов
5.6. Методические рекомендации по расчету основных параметров сверхширокополосных гидролокационных станций, -использующих сложные сигналы
5.7. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы. Прогресс в радио- и гидролокации нельзя представить без активного развития нового направления - сверхширокополосной локации.
Применение сверхширокополосных (СШП) сигналов открывает новые пути решения задач локации, которые в рамках традиционных методов и технических средств неразрешимы, или, если разрешимы, то ценой неприемлемо больших затрат. В первую очередь это относится к проблеме поиска объектов в средах с поглощением (под поверхностью земли, в слое льда, в толще морских осадков). Поиск таких объектов как подземные кабели, остатки фундаментов зданий, археологические ценности, металлические и неметаллические трубопроводы, мины и.т.п. с поверхности земли производится средствами геолокации [11, 20, 23, 31, 65]. Средствами гидролокации осуществляется обнаружение объектов, находящихся на поверхности дна или погруженных в толщу осадков («заиленных»): бортовые самописцы («черные ящики») потерпевших аварию самолетов или вертолетов, составные части оборудования космических аппаратов, контейнеры с химическими и радиоактивными веществами, утерянные ценные малогабаритные грузы и т.п. В рамках борьбы с мировым терроризмом за последнее время возросла роль поиска намеренно зарытых в донные осадки подрывных устройств, предназначенных для нанесения ударов по выносным нефтяным и газовым терминалам, трубопроводам, морским буровым платформам и т.п. Общим для эхолокации и гидролокации заиленных объектов является то, что источник и приемник зондирующих сигналов находится в одной среде, а искомый объект - в другой. Возможность обнаружения перечисленных выше объектов ограничена сильным поглощением энергии зондирующих сигналов. Особенно сильно этот эффект проявляется в гидролокации, поскольку поглощение энергии акустических волн в среде растет с увеличением частоты. Поэтому для уменьшения энергетических потерь при обнаружении гидролокационных

(2.51).
На рис. 2.12 представлены спектральные плотности ЛЧМ узкополосного и СШП сигналов с /о=10кГц, т=200, построенные по формулам (2.44) (пунктирные линии) и (2.52) (сплошные линии), соответственно, с учетом аппроксимации (2.53). На рис. 2.12,а представлена спектральная плотность узкополосного ЛЧМ сигнала при /д=1кГц (у=0,1), а на рис. 2.12,6 - для СШП ЛЧМ сигнала при/д=19кГц (у-1,9).
а) б)
Рис.2.12.
Результаты, представленные на рис. 2.12 показывают, что для узкополосных сигналов спектральные плотности сигнала, построенные по формулам (2.44) и (2.52) совпадают. Для СШП сигналов выражение (2.44) не дает точного описания спектральной плотности в области низких частот, примыкающих к нулевой частоте. Для наглядности, вид спектров СШП ЛЧМ сигнала, приведенный на рис. 2.12,6, представлен на рис. 2.13 в логарифмическом масштабе по оси частот.