Введение к работе
Актуальность телы. Одними из перспективных и активно
используемых в настоящее время являются многофункциональные
совмещенные радиотехнические системы (РТО, позволяющие
одновременно решать задачи передачи информации и измерения
параметров движения управляемых объектов с помощью сложных
(тумоподобннх) сигналов. Сигнал в совмещенной РТС зависит от
совокупности случайно изменягацихся параметров, имеющих различный
характер. Дискретные параметры содержат информацию о
передаваемых дискретных сообщениях (командных или телеметрических), непрерывные - о параметрах движения объекта, синхронизации и т.д. Шличие в сигнале разнохарактерных параметров предопределяет специфику математического аппарата для описания совмещенных систем. Наиболее удобным для этих целей является аппарат теории марковских процессов с непрерывными и дискретными параметрами. Совмещенным РТС посвящено большое количетво работ Тузова Г.И., Тихонова В.Н., Ярликова М.С. Маркова Л.Н., Чердняцева В.А. и др., алгоритмы функционирования которых рассматривались с учетом присутствия в канале наблюдения белого гауссовксго шума СБГШ).
Вместе с тем существует большое количество задач, при решении которых совмещенные РТС функционируют в условиях сложной электромагнитной обстановки (ЭМО), действии. мощных преднамеренных, заградительных помех, когда нормальная работа РТС становится невозможной. При этом совокупный помеховый процесс
(СПГОГ действующий на входах устройств приема и обработки совмещенных РТС, в большой степени может отличаться от гауссовского. Так, наличие в СПИ гармонических компонент или мерцающих помех приводит, в частности, к бимодальности плотности распределения вероятности С ПРВ) СИП. К аналогичным результатам приводит задача совмещения РТС с узкаполосными системами свази, системами ТВ и вещания. Известно, что совмещенные РТС, использующие сложные (шумоподобнне <ШПС)) сигналы с большой базой, обеспечивают хорошую электромагнитную совместимость при совмещении РТС различного назначения. Однако при этом необходимо
обеспечивать эффективную базу ШШ порядка 40 60 дБ, что
представляет сложную схемотехническую задачу и приводит к резкому усложнению устройств формирования и обработки ШІЮ. В этих условиях учет негауссовского характера СПИ позволил бы снизить
требуемую базу ШПС на 30 20 дБ.
Решение вышеперечисленных задач может быть получено на основе методов нелинейной совместной фильтрации. Эти методы могут оказаться особенно эффективными, когда линейная обработка не приводит к желаемым результатам. Основные результаты обработки сигналов, имеющих только непрерывные сообщения при действии некоррелированных помех, содержатся в работах Валеева В.Г., Бакута П.А., Чеснокова М.Н., Фомина А.Ф. В отих работах показано, что учет информации об одномерной ПРВ помехи позволяет получать существенные выигрыш, характеризуемые повышением точности воспроизведения сообщения. При приеме сигналов может быть использовано амплитудное подавление отличающихся от гауссовских некоррелированных помех. Если помеха является коррелированной, возникает возможность более глубокого ее подавления за счет учета
корреляционных свойств.
В условиях высокой динамичности ЭМО представляется актуальной задача обеспечения помехоустойчивости устройств приема при неполных априорных сведениях об информационных сообщениях и помехах. В этих условиях эффективными могут оказаться алгоритмы приема, основанные на байесовском, адаптивном или робастном подходах. При этом основными достоинствами робастных алгоритмов, в сравнении с байесовскими и адэлтивнши, являются их относительная простота реализации, относительно малые аппаратурные затраты и возможность получения некоторой гарантированной, не хуже заданной, степени точности воспроизведения сообщения. Элементы робастных алгоритмов приема сигналов исследовались в работах Щшкина Я.З., Поляка Б.Т., Сосулина Ю.Г., Чесяокова М.Н. Менее изученными являются робастные методы и алгоритма приема, когда неопределенность информации о сообщениях и помехах не ограничивается неопределенностью относительно спектральных плотностей и корреляционных функций. Более общим случаем является .неопределенность относительно вероятностных характеристик сообщений, помех и их параметров, а именно - условных или двухмерных ПРВ.
Таким образом, задача синтеза робастных алгоритмов и устройств совместной фильтрации дискретно-непрерывных сигналов на фоне негауссовских помех является составной частью проблемы повышения помехоустойчивости совмещенных РТС, функщгонирукщих' на фоне произвольных, в общем случае, коррелированных помех, характеристики которых могут быть априорно определены неточно.
Кельи работы, является синтез и анализ алгоритмов и устройств совместной нелинейной фильтрации дискретно - непрерывных
марковских процессов с учетом априорной неопределенности относительно сообщений и помех.
Задачи роботи. В диссертационной работе решаются следующие задачи:
1.Синтез и анализ эффективности алгоритмов совместной нелинейной фильтрации дискретно-непрерывых марковских процессов на основе байесовской методологии с использованием различия критериев оптимизации и штеыатического описания сообщений и помех.
2.Синтез и анализ эффективности алгоритмов робастной совместной нелинейной фильтрации.
3.Структурний синтез робастных амшштудно - частотных подавителей помех и анализ иг характеристик качества.
Научная новизна заключается в тон, что в отличии от известных алгоритмов и устройств совместной фильтрации и подавления помех, в предлагаемой диссертационной работе поставленая задача рассматривается для параметрического класса ПРВ произвольных коррелированных помех.
На зсщвпу вгмооятся следувдие основные научные результать диссертационной работы:
методы, алгоритмы и структурные схемы устройств совместно* нелинейной фильтрации дискретно - непрерывных марковскиз процессов в дискретном времени на фоне произвольны} коррелированных помех с учетом различного математической описания сообщений и помех; качествённе характеристики устройстЕ приема и обработки дискретно - непрерывных сигналов;
методы, алгоритмы и структурные схемы устройств робастноі совместной нелинейной фильтрации дискретно - непрерывны;
марковских процессов в дискретном времени на фоне интенсивных негауссовских помех при различной априорной неопределенности относительно фильтруемых информационных процессов; качественные характеристики робастных устройств приема и обработки дискретно -непрерывных сигналов;
- выделенные классы коррелированных и некоррелированных
бимодальных негауссовских помех; "наихудшие" ПРВ в заданных
классах, полученные методом решения неклассических вариационных
задач;
характеристики робастных нелинейных подавителей коррелированных и некоррелированных бимодальных негауссовских помех, структурные схемы, варианты реализации; потенциальный эффект совместного амшштудно - частотного подавления;-характеристики чувствительности робастных нелинейных подавителей к расстройкам относительно параметров и вида ПРВ помехи;
- робастно - адаптивные алгоритмы совместной фильтрации и
робастно - адаптивные нелинейные подавители, полученные с учетом
параметрической неопределенности относительно класса ПРВ помех.
ЙетаоЭцка исследования базируется на математическом аппарате теории условных марковских процессов, связанном с наиболее общим; математическими моделями сообщений и помех в віще нелинейных разностных уравнений ОРУ) и многомерных плотностей распределения вероятностей, теории и методах дифференциального и вариационного исчисления, теории оценивания и методах стохастической аппроксимации.'
Новые прсажческш? результат работы включают варианты схем алгоритмов, структурннз схемы нелинейных робастных и робастно -адаптивных подавителей коррелированных я некоррелированных
бимодальных , негауссовских помех применительно к
квазиоптимальному приему дискретно -. непрерывных сигналов.
Пусиагаїческаа ценность результатов работы. Предложенные в диссертационной работе алгоритмы и структурные схемы позволяют повысить помехоустойчивость совмещенных РТС, функционирующих на фоне произвольных коррелированных йомех, при использовании сложных ( шумоподобных } сигналов в условиях глубокой энергетической скрытности и динамических изменениях ЭМО.
Реализация результатов. Некоторые результаты диссертационной работы были получены и использованы при проведении НИР по разработке теоретических основ, методов, алгоритмов, оптимизации, пригнооирукщего контроля и экспертной оценки радиотехнических устройств и систем но комплексным критериям.
Апробахия уобопы. Основные научные положения и результаты полученные в диссертационной работе изложены в 19 - ти работах. В их числе: шесть статей, два авторских свидетельства, одна заявка на изобретение, один отчет о НИР, девять докладов на Всесоюзных и Международных научно - технических конференциях.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов,
заключения, списка используемых источников и приложения. Обьем
работы составляет /~с., в том числе . машинописного
текста, 29 рисунков на Лс, список использованных источников из 32 наименований на /Ос, приложение на 3 с.
