Синтез оптимальных структур процессов оценки параметров ионосферы в радиолокационных исследованиях методом некогерентного рассеяния радиоволн

• Автор: Смольянинов, Сергей Семенович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 166 c. : ил

[. ОБЩАЯ СТРУКТУРА ОПТИМАЛЬНЫХ ОЦЕНОК
ПАРАМЕТРОВ ИОНОСФЕРЫ
1.1. Введение
1.2. функция правдоподобия НР сигнала
1.3. Фильтровый алгоритм оценки
1.4. Корреляционная обработка
1.5. Уравнения максимального правдоподобия
1.6. Анализ качества оценки
1.7. Заключение
2. КВАЗИОПТИМАЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ
НР СИГНАЛОВ
2.1. Введение
2.2. Случай -.^стационарного сигнала
2.3. Случай малого отношения сигнал/шум
2.4. Использование спектральных характеристик
2.5. Случай неоднородной ионосферы
2.6. Заключение
3. ОЦЕНКА ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ВО ВРЕМЕНИ ПАРАМЕТРОВ
ИОНОСФЕРЫ
3.1. Введение
3.2. фикция правдоподобия последовательности
оценок
3.3. Рекуррентный алгоритм оценки
3.4. Алгоритм оценки изменяющихся параметров
для линейной модели процесса
3.5. Оценка изменяющихся параметров для линейноразностной модели процесса

З.б. Заключение
4. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛГОРИТМОВ ОЦЕНКИ
ПАРАМЕТРОВ НР СИГНАЛОВ
4.1. Введение
4.2. Механизмы возникновения ошибок при оценке параметров НР сигналов
4.3. Общая структура математической модели
системы обработки НР сигналов
4.4. Математическая модель энергетического
спектра НР сигналов
4.5. Результаты математического моделирования
4.6. Заключение
5. СИНТЕЗ СТРУКТУР УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ НР СИГНАЛОВ
5.1. Введение
5.2. Форма представления входной информации
5.3. Аппаратура первичной обработки сигналов НР
5.4. Функциональная схема коррелятора
для обработки НР сигналов
5.5. Функциональная схема измерителя энергетического спектра НР сигналов
5.6. Матричный процессор
5.7. Заключение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

В В Е Д Е,Н И Е
В решениях ХХУ1 съезда КПСС указывается на необходимость сосредоточить усилия на решении ряда важнейших проблем, в том числе на дальнейшем изучении и освоении космического пространства в интересах развития науки, техники и народного хозяйства.
В свете этого большую актуальность приобретает исследование ионосферы Земли, играющей существенную роль в глобальных, жизненно важных процессах, формировании климата, а также в ряде прикладных задач техники связи, радиолокации и радионавигации, для решения которых требуется с высокой достоверностью оценивать текущее состояние ионосферы и прогнозировать возможные изменения ее параметров.
В последние два десятилетия интенсивно развивается новый перспективный метод радиолокационного исследования ионосферы -метод некогерентного рассеяния радиоволн (НРР), позволяющий с высокой точностью во всем высотном диапазоне оценивать основные параметры ионосферной плазмы - электронную концентрацию, температуру электронов и ионов, газовый состав и пр.
Важной задачей в методе НРР является повышение эффективности обработки с целью извлечения максимально возможного объема по-

лезной информации из некогерентно рассеянного (НР) сигнала. Основные ограничения при ее решении связаны со стохастическим характером и малым уровнем мощности НР сигнала, а также со сложностью пространственно-временной структуры ионосферы, затрудняющей ее описание как радиолокационной цели.
При проведении радиофизических исследований радиолокационными методами важной проблемой является извлечение максимума
Элементы информационной матрицы Фишера будут определяться выражением:

V £Ш£г~ Г -• <*•">
У* 1э<2-^ )и_л 1:,, /д=
Как видно, выражение (.2.13) может быть получено из общего выражения для элементов матрицы Фишера ( 135). Для этого в ( 1.35) необходимо использовать условие С 2.7 ). Полученный результат можно легко интерпретировать и физически. В случае малого отношения сигнал/шум форма Л -спектра сигнала перестает влиять на ошибки оценок параметров, вернее использование формы спектра полезного сигнала не дает существенного выигрыша в точности оценок и поэтому ее влиянием можно практически пренебречь. Естественно, что при этом расчет ошибок упрощается, как упрощается и вычисление самой функции правдоподобия {2./О ), где отсутствует, в частности, такая сложная операция как обращение матрицы к(Ю и вычисление логарифма £п[в (Я)]
Как отмечалось выше, для получения оценок параметров с приемлемой точностью на практике приходится обрабатывать НР сигнал в течение длительного интервала времени. Обработка при этом ведется путем усреднения получаемых результатов по отрезкам реализации. Естественным в данном случае является предположение о стационарности НР сигнала на интервале наблюдения 5-15 мин., что обычно и выполняется на практике, когда ионосфера спокойна.
В этом случае алгоритм вычисления функции правдоподобия можно упростить. Известно /52. / , что корреляционная матрица стационарного случайного процесса Л* (А) тешгацева, т.е. вели-