Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕШ. При проектироваїши информационно-измерителышх систем и систем передачи информации, в которых используется аналоговая модуляция, одной из важных задач является выделение радиосигнала из смеси сигнала и широкополосного шума. Повышение помехоустойчивости и точности применяемых для решения указанной задачи синхронно-фазовых измерителей продолжает оставаться актуальной проблемой. Эффективное применение методов математической статистики и, в частности, марковской теории нелинейной фильтрации для решения данной проблемы сдеряиваотся из-за отсутствия точных решений уравнений оптимальной фильтрации. Несмотря на существование различных приближенных методов решения, основаїшнх на применении тех или иных аппроксимаций впоотериорной функции плотности вероятности информационного параметра в уравнениях оптимальной фпльтрацші, вопрос о близости синтезированных измерительных систем к оптимальным остается открытым. В связи с этим поиск новых подходов к анализу существующее структур измерительных систем и синтезу новых структур, ориентированных на аффективное использование микропроцессоров продолжает оставаться актуальной задачей.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью настоящей диссертационной работы является разработка методов анализа и синтеза систем фазовой синхронизации, основанных на применении марковской теории случайных процессов и теории нелинейной оптимальной фильтрации, а такке применение указанных методов для проектирования шпфопроцессорных квазиептимальных измерителей фазы различного назначения.
ЗАДАЧИ исСЛКДОЕАШЯ Для достижения поставленной цели необходимо решить еле лущив задачи:
-
Провести исследование стохастической динамики известных структур систем фазовой синхронизации (ОЇС).
-
Провести анализ задачи измерения фазы сигнала в шумах на основе методов теории нелинейной оптимальной фильтрации и разра-Зотать метода синтеза квазпоптималышх измерителей.
-
Реализовать рассмотренные подходы к анализу и синтезу ЗФС в виде алгоритмов и программ для микропроцессоров и ликро-ЭЕМ, а также в виде блок-схем аппаратной части измерителей.
ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛВДОВАНИЙ. При" решении поставленных задач использовались методы марковской теории случайных процессов, марковской теории оптимальной фильтрации, методы численного ин-тегрироілния обыкновенных и стохастических дифференциальных уравнений.
НОВЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОСНОВНЫЕ ПОЛОХЕНИЯ, ВЫНОСИАШ НА ЗАЩИТУ. Новизна результатов исследования заключается в применении рядов Фурье для решения задачи анализа и синтеза квазиоптимальных г.змерителей фазы, что позволило, о одной стороны, создать эффективные программы для микро-ЭВМ для анализа динамики СФО с шумом и, с другой стороны, разработать алгоритмы для микропроцессорной реализации квазиоптимальных измерителей. Предложенные методы отличаются от традиционных более высокой точностью, близкой к потенциально достижимой, а также относительной простотой их практической реализации.
На защиту выносятся:
метод анализа стохастической динамики ОФС на основе аппроксимации приведенной функции плотности вероятности рядом Фурье;
анализ системы ФАПЧ, используемой для измерения полной фазы радиосигнала, а также определение в результате такого анализа области работоспособности такой системы;
обоснование применимости шдов Фурье для решения уравнений марковской теории нелинейной оптимальной фильтрации;
- результаты численного моделирования квазиоптимального
измерителя фазы, основанного на использовании рядов Фурье;
применение рядов Фурье для синтеза дискретных измерителей фазы на основе формул рекуррентной байесовской фильтрации;
структура микропроцессорного измерителя фазы, основанная на применении метода управления выборкой, и управляющая программа, реализующая модифицированный метод текущей линеаризации с переменным шагом;
алгоритм для квазиоптимэлыюго микропроцессорного измерителя фазы, основанный на применении рядов Фурье.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Теоретические исследования позволили разработать простой метод анализа системы ФАПЧ с шумом, а также методы синтеза квазиоптимальннх измерителей фазы с использованием микропроцессоров в информационно-измерительшіх системах. Ре-
зультаты работы могут быть использованы для синтеза измерителей фазы, входящих в сложные радиоизмерительные и навигационные информационно-измерительные системы.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ. Результаты проведенного исследования реализованы в виде: а) программы моделирования различных видов нелинейных дискретных квазиоптимальных фильтров, использованной во Львовском научно-исследовательском радиотехническом институте; б) программ для микропроцессорного квазиоптимального следящего измерителя фазы, использованных во Львовском научно-исследовательском радиотехническом институте при разработке сложных радиотехнических измерительных систем; в) алгоритма работы измерителя фазы, основанного на пртленении рядов Фурье, а также программ, реализующих указанные алгоритмы, используемых в учебном * процесса во Львовском государственном университете в курсе "Теория автоматического управления". Использование упомянутых результатов подтверздается соответствующими актами.
Работа выполнена в рамках НИР "Автоматизация проектирования динамических объектов и систем" 1.12.10.2 "АПРОДОО" МИНВУЗа УССР, J* госрегистрации 0I820O836I2 и связана о рядом хоздоговорных работ.
Апробация работы. Основные результаты и отдельные положения диссертационной работы докладывались на следующих совещаниях, школах-семинарах и конференциях:
- Всесоюзном семинаре "Применение систем синхронизации в
устройствах приема и обработки информации", г. Ярославль,
1987 г.
- Всесоюзной научно-технической конференции "Развитие и
совершенствование устройств синхронизации н системах связи",
г. Горький, 1988 г.
- Научно-технической школе-семинаре "цифровая обработка
сигналов в системах связи и управления", г. Ростов Великий,
1990 г.
- Кустовых семинарах секции "Фазовая синхронизация" НТО РЗС
им. А.С.Попова в г. Куйбышеве (1Э86 г.), г. Одесса (1988 г.), г.
Львове (1989 г. и 1990 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 5 статей.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная