Введение к работе
Актуальность работ и. Быстрое развитие импульсной техники, радиолокации, автоматизированных систем контроля и управления, которым характеризуются последние годн, привело к интенсивной разработке и использованию импульсных систем, т. е. таких систем, функционирование которых основано на использовании квантования сигналов по времени (дискретизации). В большинстве случаев эти системы проектируются и анализируются в предположении постоянства интервала дискретизации, но это условие выполняется далеко не всегда. Нерегулярность или случайность моментов квантования может объясняться гак самой физической природой систем, так и алгоритмами их работ.
К настоящему времени мок.'о считать разработанными достаточно глубоїсо и полно методы исследования систем с постоянным и детермкнировшшо изменяющимся интервалом квантования, чего нельзя сказать о методах исследования систем со случайной дискретизацией, в частности, систем, сеуществляюпих выделение полезного сигнала на фоне помехи.
В свете излотснного, актуальной научной задачей, имеющей большое практическое значение, представляется разработка методов и алгоритмов фильтрации сигналов в условиях их случайной дискретизации. Актуальность задачи с теоретической тсчга зрения обосновывается отсутствием единого подхода к анализу разомкнутых систем со случайной дискретизацией с точки зрения фильтрации полезного сигнала на фоне помехи. Прикладной аспект задачи представляется достаточно очевидным ввиду все более си-рского внедрения систем импульсного типа с повышенными требованиями к качеству их функционирования.
Работа проводилась в соответствии с заданиями межвузовской научно-технической программы "Автоматизация научных исследований" по приказу Минвуза СССР N583 от 5.08. 86г.
Целью работы является разработка и исследование эффективных методов и алгоритмов линейной фильтрации полезного сигнала, вашумленного аддитивной помехой, в условиях случайной дискретизации сигналов: практическое применение разработанных методов при решении прикладных задач.
- 4 -Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие эадачи:
анализ известных подходов к линейной фильтрации сигналов, квантованних по времени, в том числе, квантованных в случайные моменты времени;
разработка метода оптимальной линейной цифровой фильтрации сигналов, квантованных в случайные моменты времени;
разработка метода оптимальной линейной аналоговой фильтрации сигналов при их случайной дискретизации;
разработка соответствующего алгоритмического и программного обеспечения для персональных ЭВМ (ГОШ);
разработка и исследование практической системы сбора
и обработки данных, реализующей фильтрацию сигналов по предложенным методам и алгоритмам.
Методы исследования в диссертационной работе основываются на методах теорий автоматического управления, вероятностей, случайных потоков.
Научная новизна работы состоит в следующем:
получена система уравнений, описывающая оптимальные ординаты импульсной переходной функции линейного цифрового фильтра, обеспечивающего наилучшее качество фильтрации сигналов в постановке Н. Винера в условиях их случайной дискретизации;
доказана теорема и следствие из нее, позволяющие определить порядок оптимальной передаточной функции цифрового фильтра, если автокорреляционные функции полезного сигнала и аддитивной помехи представлены в виде конечных сумм экспонент. Показано, что данный порядок не вависит от характера дискретизации;
получено аналитическое описание для комплексного коэффициента передачи оптимального линейного аналогового фильтра і условиях случайной дискретизации сигналов;
раэработан алгоритм численного нахождения порядка и параметров передаточной функции оптимального линейного цифровой фильтра при случайной дискретизации сигналов.
Практическая ценность работы заключается в методиках определения параметров оптимальных линейных цифрового и аналогового фильтров при известных вероятностных
- 5 -характеристиках непрерывных стационарных случайных полезном сигнале и помехе, а также при известных вероятностных харак- . теристиках процесса дискретизации; в совокупности алгоритмического и программного обеспечения нахождения оптимальной характеристики цифрового фильтра.
Реализация результатов исследований имела место в ГО "Анаяитприбор" (г.Смоленск), где была внедрена в действующее производство система автоматизированного контроля параметров газоанализаторов типа ГИАМ-14, ГИАМ--15, в которой реализован предложенный алгоритм оптимальной цифровой Фильтрации в условиях случайной дискретизации сигналов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на і II и IV Изесоюаных конференциях "Перспс-ктив!ч;е методы планирования и анализа экспериментов при исследовании случайных полей и процессов " (Гродно,1988; Петрозаводск, 1991), IX Всесоюзной конференции по планированию и автоматизации эксперимента в науч них исследованиях (Москва, 1989), на вузогской НТК, посвяцзн-ной 30-летию Смоленского филиала ЩИ (Смоленск ,1991).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 115 наименований и приложений. Диссертация ивложена на 130 страницах основного текста, содержит 39 рисунков и б таблиц.
Похожие диссертации на Разработка и исследование методов оптимальной линейной фильтрации в условиях случайной дискретизации сигналов
