Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Системный анализ, управление и обработка информации

Диссертационная работа:

Давлеткалиев Роман Куанышевич. Разработка алгоритмов обработки информации в многопозиционных угломерных системах с применением быстрого спектрального анализа сигналов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.01.- Белгород, 2005.- 133 с.: ил. РГБ ОД, 61 05-5/4291

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Список принятых сокращений 4

Введение 5

1. Разработка алгоритмов координатометрии источников
радиоизлучения угломерными системами произвольной
конфигурации 13

  1. Общая характеристика системы координатометрии и радиотехнического контроля 85В6-А «Вега» и станции обнаружения и пеленгования 85В6-Е «Орион» 14

  2. Развитие алгоритмов координатометрии источников радиоизлучения применительно к угломерным системам произвольной конфигурации 18

  3. Оценка и анализ точностных характеристик измерения координат источников радиоизлучения угломерными

системами произвольной конфигурации 25

2. Синтез и анализ алгоритмов оптимальной обработки
информации в условиях априорной неопределенности
частотно-временной структуры сигналов 32

  1. Статистический синтез алгоритма оптимальной обработки сигналов в условиях априорной неопределенности их частотно-временной структуры 33

  2. Оценка несущей частоты принимаемых сигналов неизвестной формы 40

  3. Оценка несущей частоты принимаемых сигналов неизвестной формы на основе предварительной оценки комплексной огибающей опорного сигнала 43

3. Теоретическое и экспериментальное исследование методов
и алгоритмов моноимпульсного пеленгования источников
радиоизлучения с обработкой информации на выходе
спектрально-временного анализатора 54

3.1. Теоретическое и экспериментальное исследование

канала пеленгования станции S5B6-E «Орион» 54

3.2. Оценка точности пеленгования источников
радиоизлучения станцией обнаружения и

пеленгования типа 85В6-Е «Орион» 65

3.3. Разработка рекомендаций по повышению точности
пеленгования источников радиоизлучения в диапазоне

частот 0,2...2 ГГц по результатам натурных испытаний 84

  1. Предложения по совершенствованию подъемно-мачтового устройства для антенной системы автоматизированной станции радиоконтроля по результатам экспериментального исследования 91

  2. Имитационное математическое моделирование моноимпульсного пеленгования источников радиоизлучения с обработкой сигналов в спектрально-временном анализаторе 97

Заключение 123

Список литературы 128

Список принятых сокращений

АС - антенная система;

БПФ - быстрое преобразование Фурье;

БСА - быстрый спектральный анализ;

ДНА - диаграмма направленности антенны;

ЗА — зеркальная антенна;

ИММ — имитационная математическая модель;

ИРИ — источник радиоизлучения;

ЛОП — логарифм отношения правдоподобия;

ЛЧМ - линейно-частотная модуляция;

ПМВ - преобразователь масштаба-времени;

ПУ - пункт управления;

РА - рупорная антенна;

РДС — разностно-дальномерная система;

РСН - равносигнальное направление;

РТК - радиотехнический контроль;

РЭС — радиоэлектронное средство;

СВА - спектрально-временной анализатор;

СКО — среди еквадратическая ошибка;

УС - угломерная система;

ФКМ - фазо-кодовая манипуляция;

Введение к работе:

Успехи в создании средств ко ординати о-временного обеспечения систем контроля воздушного пространства привели к практическому воплощению многопозиционных комплексов координатометрии, основу которых составляют моноимпульсные пеленгаторы. От качественных показателей первичной обработки сигнальной информации в пеленгаторе зависит успех в решении задач координатометрии и распознавания источников радиоизлучения (ИРИ).

В последнее десятилетие прошлого века были созданы угломерные, разностно-дальномерные и угломерно-разностно-дальномерные системы и комплексы координатометрии и радиотехнического контроля (РТК): в США -комплекс "Тимпэк", в Германии - "Хелас", в Израиле - CR-2740A, во Франции -DR-3000, DR-4000, "Алтесс", "Саламандрэ", в Украине - "Кольчуга", в Чехии -"Рамона", "Тамара" [1,2,3].

В бывшем СССР и России большие теоретические исследования в области построения пассивных систем контроля воздушного пространства были проведены Аверьяновым В.Я. [4], Ширманом Я.Д. [5], Черняком B.C. [6], Перетягиным И.В. [7], Седышевым IO.H. [7], Скосыревым В.Н. [9] и другими. На основе проведенных исследований и полученных научных результатов в России разработаны и созданы станции и системы радио- и радиотехнического контроля "Орион", "Охота", "Вега" и др. Система координатометрии и РТК 85В6-А «Вега» поставлена инозаказчику и эксплуатируется на его территории с 2000 года. При размещении этой угломерной системы (УС) на местности была возможность создать ее симметричную конфигурацию, обеспечивающую наиболее эффективное выполнение предъявленных к ней тактико-технических требований.

В то же время при внедрении таких систем в существующие системы и средства контроля воздушного пространства конфигурация УС будет определяться их дислокацией, а не только теоретическими соображениями. Кроме того, при размещении мобильных систем на местности трудно

обеспечить симметричную конфигурацию УС из-за особенностей ландшафта поверхности (болото, водоемы, лесной массив, горы и т.д.). В связи с этим актуальной является задача развития алгоритмов обработки информации применительно к УС произвольной конфигурации.

При выполнении диссертационного исследования в качестве базовой была выбрана система координатометрии и РТК 85В6-А «Вега».

Целесообразность выбора именно этой системы в качестве базовой для проведения диссертационного исследования обусловлена следующими причинами. Во-первых, эта система угломерная, а во-вторых, одной из целей диссертационного исследования является разработка практических рекомендаций по повышению качественных показателей систем именно такого типа. Кроме того, по результатам эксплуатации этой системы у инозаказчика можно проверить обоснованность и достоверность полученных новых научных результатов, выводов и рекомендаций.

Целью обработки радио- и радиотехнических сигналов в любой системе координатометрии и, в том числе и угломерной, является определение параметров и законов модуляции этих сигналов, а также измерение угловых координат источников их излучения. В отличие от активных систем контроля воздушного пространства, обрабатывающих отраженный сигнал заранее ожидаемой формы, решение указанных задач в пассивных системах контроля воздушного пространства затрудняется из-за большой априорной неопределенности частотно-временной структуры принимаемых сигналов. К числу основных неизвестных параметров сигналов можно отнести: форму и длительность тц, время их прихода, несущую частоту f0, ширину спектра П0, а также закон частотной или фазовой модуляции (манипуляции). Из-за наличия большого количества перечисленных выше неизвестных параметров сигналов вопросы их надежной обработки до сих пор разработаны явно недостаточно. В известной литературе рассмотрены лишь частные вопросы обработки радио- и радиотехнических сигналов. При этом структура сигналов в основном

7 полагалась простой, время измерения их параметров достаточно большим, плотность потока сигналов достаточно малой, а методы их обработки полагались в большинстве своем эвристическими.

В связи с этим возникает необходимость решения задачи статистического
синтеза алгоритма оптимальной обработки сигналов в условиях априорной
неопределенности их частотно-временной структуры. Оценки

разведывательных потенциалов для различных методов приема и обработки сигналов в известной литературе [10-12] получены для простых сигналов известной структуры на фоне гауссовых шумов и не дают ответа на случаи воздействия ансамбля сигналов произвольной структуры в многомерной области анализа по пространству, частоте (спектру) и времени, хотя эти случаи являются наиболее характерными для систем РТК, Поэтому системный, всесторонний выбор методов пространственно-временной обработки ансамблей сигналов для систем РТК является актуальным, а решение об их применении может быть принято на основе математического моделирования при использовании калиброванных параметров модели и типовых ансамблей сигналов ИРИ, одинаковых при исследовании различных устройств обработки по пространству (угловым координатам), времени (запаздыванию) и частоте (спектру).

В классическом построении канала пеленгования ИРИ дискриминаторные характеристики получают непосредственно после усиления сигнала с выхода антенных систем. В то же время в состав канала станции обнаружения и пеленгования (СОП) 85В6-Е «Орион» входит спектрально-временной анализатор (СВА) сигналов с быстрым спектральным анализом (БСА) [13]. Для этого случая задача пеленгования мало изучена и требует своего решения. Ввиду сложности происходящих процессов при обработке информации решение этой задачи можно получить с использованием имитационного математического моделирования.

Проведенный краткий анализ дает основание считать тему диссертационного исследования актуальной.

Объектом исследования являются многопозиционные системы координатометрии и РТК.

Предметом исследования является угломерная многопозиционная система координатометрии и РТК произвольной конфигурации, а также методы первичной обработки сигнальной информации при быстром спектральном анализе.

Целью диссертационного исследования является совершенствование алгоритмов первичной обработки сигнальной информации в многопозиционньгх угломерных системах координатометрии и РТК произвольной конфигурации.

Для достижения поставленной цели сформулирована научная задача, а именно: разработка алгоритмов обработки информации в угломерных системах при быстром спектральном анализе сигналов источников радиоизлучения.

Декомпозиция поставленной задачи в диссертационной работе свелась к рассмотрению совокупности следующих частных логически взаимосвязанных задач:

разработка алгоритмов координатометрии источников радиоизлучения угломерными системами произвольной конфигурации;

синтез и анализ алгоритмов оптимальной обработки информации в условиях априорной неопределенности частотно-временной структуры сигналов;

теоретическое и экспериментальное исследование методов и алгоритмов моноимпульсного пеленгования источников радиоизлучения с обработкой информации на выходе спектрально-временного анализатора;

- имитационное математическое моделирование моноимпульсного
пеленгования источников радиоизлучения с обработкой информации в
спектрально-временном анализаторе.

9 Совокупность указанных задач и определяет в основном структуру и

содержание данной диссертационной работы.

Методы исследования: теоретические, экспериментальные и

имитационное математическое моделирование.

В результате проведенного диссертационного исследования получен ряд

новых научных результатов, основные из которых выносятся на защиту:

  1. Алгоритмы координатометрии источников радиоизлучения угломерными системами произвольной конфигурации.

  2. Алгоритмы оптимальной первичной обработки информации в условиях априорной неопределенности частотно-временной структуры сигналов.

3. Методы и алгоритмы моноимпульсного пеленгования источников
радиоизлучения с обработкой сигналов в СВА.

4.Практические рекомендации по повышению точностных характеристик пеленгования и оценивания параметров сигналов в моноимпульсном пеленгаторе с обработкой информации в СВА.

Научная новизна работы заключается в совершенствовании методов и алгоритмов обработки информации при БСА сигналов ИРИ в угломерных системах произвольной конфигурации и содержит следующие результаты:

  1. Алгоритмы координатометрии источников радиоизлучения угломерными системами произвольной конфигурации.

  2. Аналитические соотношения для оценки и анализа точностных характеристик измерения координат источников радиоизлучения угломерными системами произвольной конфигурации.

3. Совершенствование алгоритмов оптимальной обработки информации в
условиях априорной неопределенности частотно-временной структуры
сигналов и оценки несущей частоты принимаемых сигналов неизвестной
формы.

  1. Результаты теоретического и экспериментального исследования канала пеленгования СОП 85В6-Е «Орион», анализ факторов, влияющих на точность пеленгования источников радиоизлучения.

  2. Методы и алгоритмы моноимпульсного пеленгования источников радиоизлучения с обработкой информации на выходе СВА.

Задача анализа моноимпульсного пеленгатора с обработкой информации в СВА по результатам математического моделирования поставлена и решена впервые.

Научная значимость результатов исследования заключается в совершенствовании методов и алгоритмов обработки информации в многопозиционных угломерных системах, кроме этого полученные новые результаты расширяют представления о возможностях имитационного математического моделирования в решении задач обработки информации.

Созданные математические модели можно использовать в дальнейших научных исследованиях первичной обработки сигнальной информации с более полным учетом факторов, влияющих на качественные показатели пеленгатора.

Практическая значимость результатов исследования заключается в следующем:

1. Полученные в первом разделе результаты позволяют оценить
потенциальные возможности угломерных систем координатометрии и РТК при
их развертывании в несимметричной, произвольной конфигурации, которую
можно строить с учетом ландшафтных особенностей и инфраструктуры
полигонов.

2. Созданная имитационная математическая модель моноимпульсного
пеленгатора позволяет определять пути совершенствования аппаратуры и
алгоритмов обработки информации.

3. Разработанные практические рекомендации позволяют повысить
точностные характеристики пеленгования и оценивания параметров сигналов в
моноимпульсном пеленгаторе с обработкой информации на выходе СВА.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций базируется на совпадении полученных научных результатов с результатами эксплуатации системы с симметричной конфигурацией "Вега". Полученные новым научные результаты имеют ясную физическую трактовку и не противоречат общепринятым представлениям. Результаты имитационного математического моделирования совпадают с результатами многолетнего физического моделирования первичной обработки сигнальной информации в изделии 85В6-Е «Орион».

Апробация результатов исследования. Основные теоретические положения и практические результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции Ярославского ЗРИ ПВО в 2002 г., межведомственной конференции на четвертой международной выставке «Граница-2002», семинарах БелГУ, а также на X международной конференции «Радиолокация, навигация, связь» (RLNC*2004) в Воронеже.

Материалы диссертационной работы были опубликованы в 13 печатных работах, из них статей 10.

Основные положения и результаты работы реализованы в опытных образцах системы РТК "Вега", станциях "Орион", "Охота".

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, 3 разделов, заключения, списка использованных источников из 50 наименований. Содержание работы изложено на 133 листах машинописного текста, иллюстрируется 74 рисунками и 2 таблицами.

В первом разделе проводится анализ угломерной системы координатометрии и РТК 85В6-А «Вега» и развитие алгоритмов оценки и анализа точностных характеристик измерения координат ИРИ применительно к угломерным системам координатометрии и РТК произвольной конфигурации.

Во втором разделе проводится статистический синтез алгоритма оптимальной обработки сигналов в условиях априорной неопределенности их частотно-временной структуры и дается оценка несущей частоты принимаемых

12 сигналов неизвестной формы на основе предварительной оценки комплексной огибающей опорного сигнала. Рассматриваются алгоритмы формирования непрерывных и импульсных сигналов, а также построенная с их использованием математическая модель приемного канала с быстрым спектральным анализом.

В третьем разделе излагаются результаты теоретических и экспериментальных исследований канала пеленгования СОП 85В6-Е «Орион», анализируются факторы, влияющие на точность пеленгования источников радиоизлучения; приводятся практические рекомендации по повышению точностных характеристик пеленгования и оценивания параметров сигналов, помимо этого, приводятся результаты математического моделирования моноимпульсного пеленгатора источников радиоизлучения с обработкой сигналов в СВА.

В заключении излагаются основные результаты исследования и выводы по работе.

Подобные работы
Поленова Юлия Евгеньевна
Разработка методов и алгоритмов обработки информации на основе совместного использования пространственных, временных и частотных параметров сигналов
Цуриков Виталий Сергеевич
Разработка алгоритмов обработки измерительной информации в оптико-электронной системе производственного контроля физических параметров пьезоэлементов
Симаков Владимир Анатольевич
Разработка алгоритмов обработки информации в адаптивных угломерно-разностно-дальномерных системах
Чумаченко Павел Юрьевич
Исследование и разработка моделей и алгоритмов прогнозирования и обработки информации для распределенных систем управления опережающими логистическими потоками
Веселов Николай Витальевич
Разработка методов и алгоритмов оценки качества, экономического анализа и обработки экспертной информации для больших систем в условиях неопределенности (На примере построения рейтинга инновационно-ориентированных регионов РФ)
Дикуль Олег Дмитриевич
Разработка алгоритмов принятия решений об обнаружении целей на фоне подстилающей поверхности в однопозиционных радиолокационных системах с поляризационной обработкой информации
Хамухин Анатолий Владимирович
Разработка и анализ высокоэффективных способов и алгоритмов автоматического сопряжения, синхронизации, юстировки изображений, управления поворотными камерами и обработки информации в приборах и системах видеонаблюдения
Тушев Александр Александрович
Применение антиградиентных методов настройки параметров в системах анализа диагностических велоэргометрических сигналов
Кравцова Ольга Станиславовна
Разработка методов и алгоритмов обработки шумоподобных сигналов в многопозиционных системах
Готовский Михаил Юрьевич
Разработка методов, моделей и алгоритмов адаптивной обработки низкоинтенсивных электрических сигналов для биорезонансной терапии

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net