Введение к работе
Актуальность темы. В последнее время на железнодорожном транспорте широко внедряются новые системы сбора разнообразной информации о местанахоздвнии, номерах и категориях вагонов, поездов и отдельных локомотивов, времени и направлении проследования ими узловых точек, дистанционные системы управления маневровыми локомотивами на сортировочных станциях.
Это приводит к росту общего объема информации, передаваемой по каналам связи между управлявцими органами и управляемыми объектами. Рост объема передаваемой информации требует увеличения количества каналов связи, улучшения их качестза, прокладки новых линий связи. Строительство re новых линий связи, в сбою очередь, требует значительных' капитальных затрат, что сусественко снижает экономическую эффективность внедрения козой техники. Вместе с тем на железнодорожных станциях имеется большое число устройств автоматики и телемеханики, связанных между собой и постом управления сигнально-блскігровочшми кабелями. Непосредственная передача сигналов по линиям связи с использованием сигнально-блокнровочных кабелей весьма затруднительна из-за интенсивного действия сильных негауссовских помех импульсного и синусоидального т;іпов, а также наличия высокого переменного напряжения промышленной, частоты 50 гц. Поэтому особую актуальность приобретают работы, связанные с разработкой модемов, позволяющих осуществлять передачу дискретной информации по нестандартным линиям связи в пределах железнодорожных станция и узлов. Кроме того, учитывая что вид закона распределения помех в таких линиях 0глз:г может 'ыть произвольным и изменяпдпмся во Бремені!, требуются теоретические и экспериментальные исследования по разработке
адаптивно-робастных устройств приема длскретной информации' в условиях воздействия негауссовсЫх. помех . Сведений о таких исследованиях в настоящее время явно недостаточно.
Цель» диссертационной работы является разработка и исследование помехоустойчивых адаптивно-робастных, т.е. адаптивных к изменению различных классов помех и робастных к "изменению параметров законов распределения помех внутри выбранного класса, демодуляторов дискретных сигналов при воздействии помех с произвольной плотностью -распределения вероятности (ПРВ) и флуктуации существенных параметров сигнала. Разрабатываемое модемы должны обеспечивать высокую помехоустойчивость при работе по нестандартным линиям связи, 'организованным по кабелям СЦБ в пределах железнодорожной" станции. В соответствии с- этим были поставлены и решались следующие задачи:
1. Экспериментальные исследования и анализ характеристик
станционных нестандартных линий связи на кабелях СЦБ;
2. Анализ, ' упрощение и статистическое моделирование
квазиоптимальных по критерию максимума апостериорной' плотности
*
распределения вероятности (АПРВ) дискретных алгоритмов приема сигналов с : флуктуирующими существенными параметре:.!}! на фоне воздействия помех с произвольной ПРВ:
. 3. Анализ и -сравнение различных методов *'вдэнтифакации
негауссовских помех с неизвестной ПРВ; . _
4. Разработка адаптивно-робастных алгоритмов приема сигналов
при воздействии негауссовских пог^ох с изменяющейся ПРВ;
5. Статистическое моделирование информационных* .каналов,
систем синхроназащш и здаптавно-робастного приемника в целом;
6.. Экспериментальные исследования разрабртанного модема в
-.5-
лабораторных условиях и при работе на реальном кабеле СЦБ на железнодорожной СТОНЦИИ.
Методы исследования. В диссертационной работа используются 'современные методы теоретического и экспериментального исследования алгоритмов приема и передачи дискретных сигналов. Теоретические исследования выполнена с использованием методов теории вероятности, математической статистики, теории оптимальной нелинейной фильтраций. Экспериментальные исследования выполнены на ЭБМ и путем моделирования на физических' макетах.
Научная новизна диссертационно!» работы заключается в
еледумцем:
-
Выявлены граниш наступления асимптотической эффективности квазиоптимальных алгоритмов приема сигналов.
-
Получены адаптивно-рсбастные алгоритмы квазиоптимальных в дискретном времени наблюдения демодуляторов дискретных сигналов с флуктуирупзими существенными параметрами на фоне воздействия негауссовскнх'помех;
3. Предложены алгоритмы приближенной идентификации
неизвестной ПРВ негауссовских помех. Получены некоторые
информационные характеристики законов распределения случайных
величин, используемые для описания негауссовских процессов;
4. Впервые подтверждена высокая помехоустойчивость нелинейных
квазиоптимальных и робастных алгоритмов фильтрации и демодуляции
''при воздействии негауссовских помех путем статистического моделирования на ЭВМ. по сравнении с линейными.
Основные положения, выносимые на задиту:
I. Рлзсаботка метелки и результаты исследования характеристик нестандартных линий связи, организованных по кабелю
ens:
2. Методика синтеза и полученные структурные схемы
квазкоятималышх. адаптквно-робастшх алгоритмов приема сигналов
при воздействии помех с произвольной ПРВ;
3. Методы идентификации неизвестной ПРВ кегауссовских помех;
4. Методика анализа, расчетные соотношения и результаты
статистического моделирования на ЭВМ вероятности ошибки и
погрешности оценки флуктуирующих параметров принимаемых сигналов;
5. Разработанные структурные и принципиальные схемы
помехоустойчивого модема, предназначенного для работы . по
нестандартным линиям связи;
6. Результаты экспериментальных исследований разработанного
модема в лабораторных и натурных условиях эксплуатации.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
1. Проведены исследования нестандартных станционных линий
.связи;
-
Разработан модем, работающий с высокой помехоустойчивостью по нестандартным линиям'связи, при воздействии негауссовских помех с переменной ПРВ;
-
Исследованы полные и упрощенные алгоритмы демодуляции и фильтрации существенных параметров передаваемых " сигналов, позволяющие разрабатывать эффективные системы синхронизации приемных устройств;
4. Разработаны программы для моделирования на ЭВМ
модуляторов, линий связи, демодуляторов, источников сигналов и
пом-эх, применимые для исследования различных алгоритмов приема
дискретных сигналов как в учасных, так и б научных целях.
Личный вклад. Все основные научные результаты, выносимые на
защиту, получены автором лично.
Внедрение результатов работы. Результата работы использованы
при выполнении научно-исследовательских работ и разработки
аппаратуры в КБ ШІ МПС, а такзсэ в учебном процессе !ОТГа и
ХабШСГа. Результаты исследований вошли в четыре отчета по
хоздоговорным и госбюджетным темам.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались к обсуждались: .
-
На межотраслевой научно-технической конференции "Применение методов оптимальной фильтрации в радиотехнических системах", /Москва, 1989/;
-
На научно-техническом семинаре "Статистическая идентификация, прогнозирование и контроль радиоэлектронной аппаратуры", /Одесса, 1990/;
3. На международном симпозиуме "Спутниковая связь: реальность
и перспективы", /Одесса, 1990/;
4. На Второй всесоюзной конференции по информационным
системам множественного доступа, /Минск, 1991/;
5. На семинаре "Статистический синтез и анализ информационных
систем", /Севастополь, 1ЭЭ1/; '
ь. На XLVI Всесоюзной научной сессии, посвяденной Дню Радио, /Москва, 1991/;
?. На научно-техническом семинаре "Статистическая идентификация, прогнозирование и контроль", /Одесса, .1991/;
8. На научно-технических конференциях и семинарах молодых ученых и специалистов МЖГа, /Москва, І988-І99І/.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано тринадцать печатных работ и получено одно положительное решение по
заявхе на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит ез введения, четырех глав, заключения, приложений и списка литературы, включающего 106 наименования. Работа изложена на 245 страницах машинописного текста, содержит 81 рисунок и 15 таблиц,
