Введение к работе
Актуальность темы работы, При цифровой обработке процессов во многих электронных устройствах различного назначения приходится учитывать наличие случайных импульсных помех, спектр которых перекрывается со спектром полезного сигнала. Как правило, такие помехи являются существенно негауссовскими случайными процессами, и общих методов синтеза алгоритмов их подавления не существует.
Разработка алгоритмов обработки сигналов, уменьшающих лпинние ука.чинных помех, может быть проведена только при детальном анализе статистических характеристик помехи, что требует конкретизации системы, п кото{юй действует такого рода помеха. Поэтому проведенное в диссертационной работе исследование механизма возникновения случайной импульсной помехи н амплитудном моноимпульсном пеленгаторе с кросс-каналом при действии интерферирующих сигналов от двух источников и разработка на этой основе эффективного цифрового алгоритма подавления указанной помехи при последетекторной (вторічной) обработке процессов в следящем пеленгаторе япдлютої актуальными падачами.
Цедь.работы состоит в разработке и оценке эффективности алгоритма подавления импульсной помехи, возникающей в амплитудном моноимпульсном пеленгаторе с суммарно-разностной обработкой, дополнительным кросс-каналом и алгоритмическим формированием дискриминационной характеристики при действии интерферирующих сигналов от двух пространственно разнесенных точечных объектов, не разрешаемых антенной.
Основные задачи, поставленные для достижения цели работы и решенные при комплексном анализе рассматриваемой системы, следу юн (ме:
аналитическое исследование выходного процесса пеленгатора в условиях действия двух произвольно модулированных сигналов и выявление механизма возникновения специфической внутренней помехи на выходе пеленгатора, связанной с флуктуациями разности фаз сигналов;
- разработка математической модели следящего пеленгатора с к росс-каналом при действии флуктуирующих по фазе сигналов от двух пространственно разнесенных точечных объектов и исследование на соответствующей цифровой модели характеристик угловой ошибки слежения пеленгатора и помехи на выходе пеленгатора в разомкнутой системе;
- аналитическое исследование рассматриваемой помехи в
рамках методики нахождения знергетического спектра
импульсного случайного процесса,
разработка и оценка эффективности алгоритма компенсации помехи, обеспечивающего при минимальном влиянии на динамику следящего пеленгатора устойчивое сопровождение по углу одного из объектов с допустимо малыми ошибками слежения;
- разработка общего матрично-рекуррентного метода расчета
корреляционной функции процесса на выходе линейного
дискретного фильтра произвольного порядка при произвольном
входном дискретном случайном воздействии в стационарном и
переходном режимах (в частности, метод применим при анализе
характеристик точности аналого-цифрового следящего
пеленгатора).
Метоли исследования. Теоретическое исследование
выполнено с использованием теории электромагнитного поля,
метода комплексных амплитуд, методов теории цепей, теории
детерминированных и случайных сигналов, теории
автоматического управления, теории цифровой обработки сигналов, теории вероятностей и методов математического моделирования. Для проверки теоретических положений и реализации предложенных алгоритмов использованы цифровое моделирование на ПЭВМ типа IBM PC/AT и пакеты прикладных программ машинной графики.
Научная новизна,
1. Получены выражения для расчета процессов на выходах
идеального и реального пеленгаторов с суммарно-разностной
обработкой, дополнительным кросс-каналом и алгоритмическим
формированием пеленгационной характеристики при воздействии
на него интерферирующих не разрешаемых антенной системой
случайных сигналов, отраженных от двух пространственно
разнесенных точечных объектов.
-
Найдены соотношения для расчета спектра процесса, представляющего собой последовательность импульсов постоянной длительности, возникающих в случайные моменты времени, для равномерного распределения периода следования импульсов и проведен сравнительный анализ со спектром для экспоненциального распределения.
-
Найдена аддитивная "добавка" к спектру импульсного случайного процесса, учитывающая корреляцию (жесткую связь) амплитуды и периода следования импульсов, в том числе и для указанного выше вида процесса.
4. Получены точные матрично-рекуррентные алгоритмы
расчета корреляционных функций процессов на выходе линейного
дискретного фильтра с дробно-рациональной системной функцией
для установившегося и переходного режимов.
5. Предложен двухканальный илгоритм нелинейной
инерционной фильтрации полезного низкочастотного сигнала из
аддитипной смеси с помехой, представляющей собой
последовательность коротких импульсов со случайными
амплитудой, длительностью и периодом следования.
1 Цгакіш'ійскйацеші&схь,
-
Разработаны программы для ПЭВМ типа IBM PC/AT цифрового моделировшімн шшкнутого следящего амплитудного моноимпульсного пеленгатора с суммарно-разностной обработкой, дополнительным кросс-каналом, алгоритмическим формированием дискриминационной характеристики и алгоритмом компенсации импульсной помехи с выхода дискриминатора при действии интерферирующих сигналов от двух пространственно разнесенных точечных источников.
-
Разработаны программы для ПЭВМ типа IBM PC/AT, реализующие матрично-рекуррентные алгоритмы расчета корреляционных функций процесса на выходе линейного дискретного фильтра в установившемся и переходном режимах, входными данными которых являются коэффициенты дробно-рациональной системной функции фильтра и дискретные значения корреляционной функции входного процесса (либо коэффициенты системной функции формирующего фильтра при возможности дробно-рациональной аппроксимации корреляционной функции входного процесса).
Л. Дано математическое описание дискретного алгоритма компенсации импульсной помехи, который применим для обработки аддитивных смесей, аналогичных исследованной, когда на полезный низкочастотный сигнал наложена помеха, представляющая собой последовательность коротких импульсов со случайными амплитудой, длительностью и периодом повторения.
4. Оценена яффективность алгоритма компенсации помехи, возникающей па выходе пеленгатора с кросс-каналом и алгоритмическим формированием пеленгационной характеристики при действии сигналов двух не разрешаемых антенной источников.
Г>. Получены зависимости математического ожидания и дисперсии угловой ошибки слежения замкнутого пеленгатора с кросс-каналом и алгоритмом компенсации помехи от отношения сигнал/шум в суммарном приемном канале радиотехнической части устройства. Установлен пороговый характер указанных
зависимостей и найдено критическое значение- отношения сигнал/шум.
Внедрение результатов работы. Результаты работы используются в ОКР МНИИ "Агат" и в НИР НИИ клинической психиатрии научного центра психического здоровья РАМН.
Лирибишш роботы. Оснонные результаты диссертационной
работы докладовались и обсуждались на юбилейной научно-
технической конференции МЭИ "Новые информационные и электронные технологии и mi родном хозяйстве и образовании" (Москва, 1990 г.) и трех международных конференциях "Информационные средстии и технологии" Международной академии информатизации (Москва, 1094-1996 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано б печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, 7 приложений, списка использованных источников из 32 наименований; содержит 160 страниц основного текста, 63 рисунка, 1 таблицу и 33 страницы приложений.
