Введение к работе
Актуальность темы. Для оценки состояния и диагностики распределенных объектов, а таклю управления объектами в пространстве широко используются различные измерительные и управляющие системы, їй неотъемлемую часть составляют устройства пространственной (їшьтрации (УІК&), точность которых во многом опрэделяат точность позиционирования систем. Точность оценки направления на близко расположенные источники сигналов обратно пропорциональна ширино полосы пропускания пространственных частот устройства фильтрации. Тагам образом, для обеспечения высокого разрешения сигналов необходимо синтезировать УПФ с аппаратной функцией, млеющей узкий главный лепесток в области пространственных частот.
Наиболее часто на практике используются УПФ, состоящие из дискретной решетки, представляющей собоа ряд приемных элементов, расположенных на равных расстояниях друг от друга, и устройства обработки выходных сигналов решетки. Устройство обработки может быть выполнено как в аналоговом, так и в цифровом виде, что позволяет проадэ решать задачи компенсации искажения сигналов, повысив точность реализации алгоритмов фильтрации и их быстродействие. Известные устройства линейной пространственной фильтрации (УЛПФ) имеют предельную угловую разрешавшую способность, определяемую по критерию Релэя. Дальнейшее повышение их разрешающеа способности связано с увеличением размеров, апертуры, что приводит к увеличению габаритов УЛПФ.
Одним из подходов к созданию УПФ с повышенной разрешающей способностью и ограниченными размерами апертуры является применение нелинеаноа обработки выходных сигналов их приемных элементов, что позволяет, либо добиться повышения угловоа разрешающеа способности без увеличения размеров апертуры, либо при жестких ограничениях на апертуру, - сократить ее размеры, сохранив. неизменной разрешающую способность. В условиях априорной неопределенности статистик помех и сигналов с целью повышения помехоустойчивости синтез устройств нелинеаноа простраяственноа фильтрации <УШ№) может быть осуществлен на основе использования адаптивноа подстройки их аасовых коэффициентов.
Актуальность данное работы определяется потребностью в синтезе УШй, обладаища высокой разрешаидэй способностью и небольшими
-4.-
гэбэригами. Эти устройства необходимы при решении задач диагностики, радио- и- гщралокзции, управления техяическдаи объектами большой протяженности, подвижными объектами и т.п.
Цэль работы - разработка методов и устройств пространственной фильтрации повышенной разрешающей способности и помехоустойчивости для систем ситуационного управления объектами.
Основными задачами исследований в диссертационной работе являются:
-
Анализ существующих методов повышения угловой разрешающей способности Уїж с цэлью постановки и формализации задачи синтеза оптимальных ИГО.
-
Разработка алгоритмов параметрического и структурного синтеза УНПФ в одном из ортогональных базисов.
-
Разработка алгоритмов построения и структур адаптивных jfflSb в условиях априорной неопределенности статистик помех и сигналов.
-
Анализ устойчивости адаптивных УНПФ и сходимости алгоритмов подстройки их весовых коэффициентов.
-
Разработка'моделей сигналов, отраженных от пространственных объектов, для анализа работы УНПФ в реальных условиях.
е. моделирование разработанных алгоритмов и устройств нелинейной пространственной фильтрации на ЭВМ.
Метода исследований:
В диссертационной работе использованы методы функционального анализа, оптимальной и адаптивной фильтрации, оптимизации. Функциональные, пряшяпиалъше схемы, алгоритмы исследованы с помощью математического моделирования на ЭВМ.
Научная новизна:
-
Показана возможность параметрического синтеза УНПФ на основе известных методов редукции.
-
Разработаны алгоритмы параметрического и структурного синтеза ц анализа оптимальных УНПФ на основе использования полиномов Чебышева.
-
Создана совокупность алгоритмов параметрического и структурного синтеза адаптивных УНПФ, разработаны их структуры для известных условий распространения сигналов.
-
Установлена робастность синтезированных оптимальных УНПФ к флуктуашям среда, неточностям установки их весовых коэффициентов.
Практическая данность работы состоит в создании алгоритмов и
програвшого сбас: ^чоїіу.". душ синтеза У1ШФ, обладающих высокой рлзрояйщея способностью.
Благодаря высокой суешни типизации и унификации, разработанные структуры, алгоритмы и программы могут быть использованы при создании систем ситуационного управления объектами в пространстве, распределенными техническими объектами и технологическими процессами.
Внедрение результатов работы в промытлетао сть.
Результаты диссертационной работы внедрены в составе специализированных устройств обработки гидроакустических сигналов, созданных в результате проведения рада IMP.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и об суждались на Всесоюзноа научно-техническоз конференции "Актуальные проблемы моделирования и управления системами с распределенными параметрами" {г.Одесса, 1987 г.), на хм объединенном семинаре „"Прикладная информатика автоматизированных систем проектирования, управления, программированной эксплуатации" (г.Калининград, 1987 г.). на vi и vii всесоюзных совещаниях молодых ученых "Современные проблемы автоматического управления (г.Пушкино, 1985 г., 1987 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Микропроцессорные системы автоматизации технологических процессов" (г.Новосибирск, 1887 г.), па viii Всесоюзной научно-технической конференции "Измерительные информационные системы" (г.Ташкент, 1887 г.>, на и і Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов приборостроительной промышленности <г.Москва, 1888 г.), на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Математические моделирование физических полей" (г.Саратов, 1988 г.), на Всесоюзном научно-техническом совещании-семинаре "Проблемы автоматизации функционального проектирования РЭА" (г.Гагапрог, 1889 г.), на Всесоюзноа научно-технической школе "Нелинейные искажения в радиоприемных и усилительных устройствах" (г.Москва, 1988 г.), на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Практическая реализация машинных методов решения краевых задач (г.Пенза, 1889 г.).
Публикации. По результатам исследований и разработок, выполненных в процессе работы над диссертацией, опубликовано 16 работ, а также получено 3 авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объем диссертации.
-(3-
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и 6 приложений. Работа содержит 148 страниц машинописного текста, список литературы, содержащий 177 наименования, 40 рисунков, 8 таблиц.
