Введение к работе
Актуальность проблемы. При лспользовании разнообразных алгоритмов, реализующих функциональные преобразования в современных радиотехнических и телевизионных системах с цифровой обработкой сигналов, возникает задача оценки качественных показателей алгоритмов в целях определения их влияния на результаты вычислений и- выбора наиболее эффективных среди них для повышения точности систем, быстродействия, разрешающей способности при спектральной анализе,' улучшения других характеристик.
В настоящее время имеется достаточно иного работ как исследователей ^на Украине, так и зарубежных, в которых рассмотрены вопросы оценки качества алгоритмов функциональных преобразований. Однако авторы в основном уделяет внимание оценкам погрешности математического преобразования, а не тем характеристикам, которые характеризуют качество функционального преобразования в целом, т.е. с учетом быстродействия, частотной полосы анализа и др., между которыми существует функциональная связь.
Широким классом функциональных преобразований в сложных системах с цифровой обработкой сигналов является Зурье-преобразование (?П), которое практически реализуется вшрокой гаммой быстрых алгоритмов, число которых продолжает неуклонно возрастать. Известно, что использование различных алгоритмов ФП для одной и той же временной реализации приводит к получение различных спектров. Практически это связано с выбором числа отсчетов данных, типом преобразуемых отсчетов, количеством делителей в числе отсчетов данных и т.д. При этом получаемые спектры иогут существенно отличаться, что естестве'н-но при дальнейшей цифровой обработке может сильно исказить результаты, всей процедуры вычислений. Поэтому важным является выяснение условий, при которых результаты П'различными.алгоритмами и произвольной их машинной реализация характеризуется однозначность», что связано с характеристиками, определяющими качество преобразования.
Такими характеристиками служат метрологические и информационные характеристики алгоритмов. Поэтому оценка этих характеристик является задачей актуальной и во многих практических случаях позволит повысить эффективность использования алгоритмов Ш в системах с цифровой обработкой сигналов.
Лельв работы является разработка метода оценки качества алгоритмов преобразования Фурье, кот рай позволяет оценивать эффективность алгоритмов, сравнивать их между собой, нормировать их характеристики и проводить' процедуру информационного согласования в сложных радиотехнических, телевизлонных и информационно-измерительных системах при их проектировании, разработке и эксплуатации.
Лдя достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:
провести анализ суяесгвуюяих подходов к оценке качества алгоритмов, дискретного преобразования Фурье СДП#) и установить количественные информационные и метрологические характеристики (ИМХ) как средство оценки качества алгоритмов, влияющие на результат Фурье-преобразования;
провести анализ ьлияния параметров ядра ДП№ на ИМХ ФП;
провести анализ матрицы ДІЙ как полосового многочастот:;* о фильтра и разработать для неё ИМХ;
'- исследовать MX наиболее часто гспользуемых алгоритмов, разработать методику и алгоритма их определения;
разработать методы согласования процедур прямого и обратного ФП с целью восстановления функций времени и метрологической оценки этой процедуры;
провести метрологическую оценку использования различных алгоритмов ДГ*& при анализе спектральных свойств измерительных телевизионных сигналов как призер эффективности разработанных оценок.
Метдды исследования. В диссертационной работе использованы методы цифровой ооработки.сигналов, теории информационно-измерительных систем, математической физики, линейной алгебры и теории вероятностей.
Научная новизна.
-
Предложен метод оценки качества алгоритмов ДПФ на основе построения функции, связывапдей метрологические характеристики такие как погрешность, частотная Свременная) полоса, время преобразования.
-
На основе информационно-метрологического критерия оценки характеристик алгоритмов ДПФ разраооганн принципы определениями нормирования метрологических и информационных характеристик алгоритмов для согласования с другими компонентами в сложных радиотех-кичвских системах.
і. Предложен пакет мавгинных программ для оценивания ИМХ алгоритмов ДПФ, который по алгоритму, введенному в программу .и ряду численных характеристик ДЛ$ дает ИМХ процесса.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
-
Введение основных метрологических и информационных характеристик алгоритмов ДПФ для оценки их качества и согласования в сложной системе.
-
Введение функции неопределенности как обобщеньол информационно-метрологической характеристики, связывающей основные метрологические характеристики алгоритма ДПФ.
-
Сравнительная оценка существушцих и широко используемых алгоритмов ДПФ и определение областей их наиболее рационального использования.
-
Программное обеспечение снятия и нормирования ИМХ алгоритмов ДП$.
Практическая значимость результатов работы. На основе предложенного нетода оценки качества алгоритмов преобразования -Іурье разработан койплеко программ, позволявший в автоматизированном режиме проводить оценку эффективности алгоритмов по метрологическим и информационным характеристикам, сравнивать их между собой, нормировать характеристики и так»м образом оценивать- влияние на результаты процедуры вычислений.
Программы использованы в НИИ ТТ "Электрон" при оценке влияния алгоритмов ДП$ на результата анализа спектральных характеристик цифровых измерительных телевизионных сигналов при контроле их прохождения по цифровому ТВ тракту. Это позволило выбрать наиболее эффективный алгоритм, минимально искажающий спектр сигналов и дающий оценку влияния искажения спектра с минимальной погрешностью.
Апробация работы. Отдельные результаты работы докладывались на III всесоюзной конференции "Метрологическое обеспечение ШС и АСУ ТП" (г.Пенза, 1990г.), на межотраслевой научно-производственной конференции "Развитие и совершенствование телевизионной техники" (г. Львов, 1991г.), на, вбесовзной научно-технической конференции "Измерительные информационные системы" (г.Санкт-Петербург, 1991г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, из них 5 статей.
- 6 - '
Структура к объем диссертации. Работа состоит из введения, четирех, глав и заклвчэния, содержание которых изложено на 133 страницах машинописного текста, списка литература,. включавшего 78 наименований, 27 рисунков, 5 таблиц, приложений на 48 страницах.
