"Цифровая обработка сигналов" №1-2024 год : рефераты статей
| |
Аннотация:
Рассмотрены основные методы и алгоритмы двумерной цифровой Фурье-обработки двумерных финитных сигналов, а также
основные этапы развития теоретических основ этого вида обработки. Отмечается не тривиальность перехода от одномерной к
двумерной Фурье-обработке финитных сигналов. Поскольку этот
переход является в большей степени качественным, а не количественным переходом, рассмотрены теория, методы и алгоритмы
определения огибающих двумерных дискретных финитных действительных сигналов на основе двумерных дискретных преобразований Фурье с варьируемыми параметрами. Кратко приведены
основы теории двумерных дискретных унитарных преобразований
Фурье с варьируемыми параметрами. Данные преобразования являются обобщением классического двумерного дискретного преобразования Фурье и позволяют путем варьирования параметров
«управлять» свойствами преобразований Фурье. Приведены аксиоматические положения двумерной Фурье-обработке финитных сигналов. Рассмотрены алгоритмы вычисления классического двумерного дискретного преобразования Фурье и двумерных дискретных
преобразований Фурье с варьируемыми параметрами, основанные
на сепарабельности ядер этих преобразований. Дано обобщение
дискретного преобразования Гильберта дискретных финитных
действительных сигналов на двумерный случай. Отмечена нетривиальность такого обобщения, поскольку переход от одномерного к
двумерному дискретному преобразованию Гильберта также является, прежде всего, не количественным, а качественным переходом. Даны алгоритмы определения огибающих двумерных дискретных финитных действительных сигналов на основе классического
двумерного дискретного преобразования Фурье и двумерного дискретного преобразования Фурье с варьируемыми параметрами.
Теоретические результаты, полученные в статье, подтверждены
математическим моделированием. Доказано, что не принятие во
внимание при цифровой Фурье-обработке вида используемой огибающей, может приводить к потере информации о свойствах и
состояниях исследуемых объектов, явлений и процессов, а также
досадным ошибкам.
Ключевые слова:
двумерное дискретное преобразование Гильберта, двумерное дискретное
преобразование Фурье, двумерное дискретное
преобразование Фурье с варьируемыми параметрами, двумерная огибающая сигнала
Об авторах:
Пономарева Н.В., к.т.н., доцент Севастопольского государственного университета, e-mail: yolkanv@gmail.com
|
|
|
Мингазин А.Т.
|
Аннотация:
Рассматривается проблема синтеза формирующих линейнофазовых КИХ-фильтров для систем цифровой связи. Фильтры
передатчика и приемника системы, образующие пару, идентичны. Исследуемый метод синтеза основан на взвешенной чебышевской аппроксимации с применением алгоритма Ремеза. При
этом к переходной полосе фильтра предъявляются дополнительные требования, а именно задается не одна точка контроля в этой полосе, как в ранее известном подходе, а ряд дополнительных точек на заданных частотах. Предлагается вычислять уровни АЧХ на этих частотах лишь по одному вспомогательному параметру, который подбирается итеративно в
процессе решения проблемы. Рассмотрены критерии синтеза
связанные с получением желаемых значений ослабления АЧХ в
полосе задерживания, межсимвольной интерференции и отношения пиковой мощности к средней мощности сигнала на выходе
фильтра. На примере показано, что надлежащим выбором числа
точек контроля и их местоположения в переходной полосе можно
существенно улучшить ранее полученные результаты синтеза.
Затронута проблема квантования коэффициентов фильтров в
процессе поиска решений. Метод синтеза иллюстрируется двумерной и трехмерной графикой.
Ключевые слова:
пара идентичных формирующих линейно-фазовых КИХ-фильтров, взвешенная
чебышевская аппроксимация, алгоритм Ремеза, дополнительные точки контроля в переходной полосе,
ослабление в полосе задерживания, межсимвольная
интерференция, отношение пиковой мощности к
средней мощности, квантование коэффициентов,
двумерная и трехмерная графика.
Об авторах:
Мингазин А.Т., к.т.н., в.н.с. «РАДИС Лтд», e-mail: alexmin@radis.ru
|
|
|
Щербаков М.А.
Алгоритмы адаптивной полиномиальной фильтрации
во временной области
Аннотация:
Рассмотрены градиентные и ньютоновские алгоритмы
адаптации цифровых полиномиальных фильтров (фильтров
Вольтерра) во временной области. Приведены оценки границ
изменения параметров адаптации, гарантирующие сходимость
алгоритмов. Данные оценки выражаются через собственные
числа корреляционной матрицы высших моментов входного сигнала. Предложены способы ускорения сходимости алгоритмов
адаптивной нелинейной фильтрации.
Ключевые слова:
адаптивная нелинейная фильтрация, полиномиальные фильтры, дискретные ряды
Вольтерра.
Об авторах:
Щербаков М.А., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Автоматика и телемеханика» Пензенского
государственного университета, e-mail: mashcherbakov@yandex.ru
|
Попов Д.И.
Оптимизация систем обнаружения сигналов
с нерекурсивными режекторными фильтрами |
|
Аннотация:
Рассмотрена оптимизация систем обнаружения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех по вероятностному критерию.
Объектом исследования являются системы обнаружения, осуществляющие когерентное режектирование помехи с последующим когерентным или некогерентным накоплением остатков режектирования.
Цель работы – оптимизация весовых коэффициентов нерекурсивных
режекторных фильтров в зависимости от корреляционных свойств
пассивной помехи по вероятностному критерию. Получены выражения
для вероятностных характеристик систем обнаружения с когерентным режектированием помехи и последующим когерентным или некогерентным накоплением остатков режектирования соответственно.
Данные выражения устанавливают функциональную связь между
усредненной по доплеровской фазе сигнала вероятностью правильного
обнаружения и корреляционными параметрами пассивной помехи и
характеристиками системы обнаружения. Приведены критерии оптимизации весового вектора режекторного фильтра. Данные критерии
позволяют установить связь оптимального весового вектора с параметрами помехи на основе методов нелинейного программирования.
Приведена квазиньютоновская итерационная процедура поиска оптимального вектора. Для достижения унимодального экстремума введены ограничения на отсчеты частотной характеристики режекторного фильтра. Рассмотрены числовые результаты оптимизации системы с когерентным режектированием и последующим некогерентным равновесным накоплением по вероятностному критерию. Проведено их сравнение с аналогичными результатами оптимизации режекторного фильтра по энергетическому критерию. Предложенный
метод оптимизации систем обнаружения по вероятностному критерию позволяет получить существенные выигрыши в эффективности
обнаружения сигналов по сравнению с оптимизацией по энергетическому критерию и реализовать предельную эффективность для рассматриваемого класса систем.
Ключевые слова:
вероятностный критерий, доплеровская фаза, оптимизация, пассивные помехи, режекторный фильтр, сигналы, система обнаружения.
Об авторах:
Попов Д.И., д.т.н., профессор кафедры радиотехнических систем Рязанского государственного радиотехнического университета им. В.Ф. Уткина, e-mail: adop@mail.ru
|
|
|
|
Аннотация:
Рассматривается алгоритм слепой деконволюции изображений,
искаженных в случайной среде и зарегистрированных как набор случайных реализаций. Предлагаемый подход, основанный на полиномиальных представлениях, сводит задачу деконволюции изображений вслепую к задаче факторизации ковариационной матрицы заданной структуры. Для решения задачи используется метод слепой идентификации, использующий полиномиальные статистики
второго порядка, генерируемые случайными полиномами. В статье
представлены результаты моделирования предложенного алгоритма деконволюции изображений. Алгоритм может быть использован при решении задачи восстановления изображения, возникающей в астрономии при использовании метода спекл-интерферометрии, техническом телевидении.
Ключевые слова:
слепая деконволюция
изображений, SIMO, полиномиальная статистика.
Об авторах:
|
|
|
Клочко В.К., Ву Ба Хунг
Частотно-временная обработка радиосигналов
от нескольких движущихся объектов
|
Аннотация:
Решается задача обнаружения и оценивания угловых координат
нескольких объектов в многоканальной доплеровской РЛС. Рассматриваются в сравнении три подхода к обработке сигналов отражения - обработка во временной области, в частотной области и совместная частотно-временная обработка. Для обработки во временной области предлагается подход к выделению сигналов от каждого
объекта из смеси сигналов, основанный на экстраполяции первоначально выделенных сигналов, их вычитании из сглаженной смеси сигналов и оценивании фазы с помощью фильтра Калмана. Для обработки в частотной области рассматривается известный подход
выделения спектральных составляющих смеси сигнала в нескольких
каналах обработки с последующим определением угловых координат
методом разности фаз. Для возможности обнаружения объектов,
имеющих близкие векторы скорости и моменты времени прихода
отраженных сигналов, предлагается частотно-временная обработка, основанная на сравнении числа объектов, обнаруженных во временной и частотной областях, а также найденных в этих областях
угловых координат. Представлены результаты компьютерного моделирования работы алгоритмов, реализующих подходы. Показано
преимущество частотно-временного подхода. Рекомендуется применение предложенного подхода в существующих системах пеленгации нескольких движущихся объектов.
Ключевые
слова:
обработка радиосигналов, временная обработка, частотная обработка, частотно-временная обработка, обнаружение объектов, оценки параметров.
Об
авторах:
Клочко В.К., д.т.н., профессор РГРТУ им. В.Ф. Уткина, e-mail: klochkovk@mail.ru
Ву Ба Хунг, аспирант РГРТУ им. В.Ф. Уткина, e-mail: ronando2441996@gmail.com
|
|
|
Еремеев В.А., Макаренков А.А.
Нейросетевая идентификация объектов Земли
на основе данных от систем гиперспектральной съёмки
и знаний об их видеоинформационном тракте
|
Аннотация:
Отмечается необходимость развития в России аэрокосмических систем гиперспектральной съёмки Земли с целью повышения уровня автоматизации процесса идентификации наблюдаемых объектов. На системном уровне рассмотрен видеоинформационный тракт (СИТ) подобных систем и поставлены задачи,
вытекающие из его особенностей. Выполнен анализ факторов,
снижающих качество гиперспектральной информации. Исследован вопрос сокращения избыточности гиперспектральных изображений с использованием реальных материалов съёмки.
Ключевые
слова:
дистанционное зондирование Земли, гиперспектральные изображения
(ГСИ), радиометрическое и спектральное разрешение ГСИ, сокращение избыточности ГСИ,
нейросетевая идентификация объектов по ГСИ.
Об
авторах:
Еремеев В.А., аспирант, НИИ «Фотон», Рязанский государственный радиотехнический университет
им. В.Ф. Уткина, e-mail: foton@rsreu.ru
Макаренков А.А., к.т.н., ведущий научный сотрудник НИИ «Фотон», Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина, в.н.с., e-mail: foton@rsreu.ru
|
Якимов В.Н.
Восстановление дискретной последовательности сигнала
с использованием системы ортогональных полиномов
дискретного аргумента
Аннотация:
Рассмотрена разработка математического обеспечения для
восстановления численных значений отсчетов дискретной последовательности равномерно дискретизированного непрерывного во
времени сигнала. Разработка осуществлена на основе аппроксимационного метода и построения системы базисных полиномов дискретного аргумента. Система базисных полиномов строится в
зависимости от порядка аппроксимирующей модели с учетом того,
что каждый последующий полином должен быть ортогональным с
двумя предыдущими полиномами. Полученное математическое решение сокращает объем вычислительных процедур в два раза по
отношению к количеству подлежащих восстановлению отсчетов
последовательности. Это достигается за счет возможности в
процессе восстановления проблемного участка последовательности осуществлять вычисление оценок значений отсчетов одновременно как вперед, так и назад. Практическим результатом
стала разработка алгоритмического обеспечения. Оно реализовано
в виде функционально завершенного программного модуля. Данный
модуль разработан в соответствии с нормативными требованиями, предъявляемыми к проектированию программных компонент,
влияющих на точностные характеристики вычислительных процедур. Модуль предназначен для работы в режиме асинхронного
управления без прерывания выполнения основной прикладной программы, осуществляющей обработку сигнала. Численные эксперименты по оценке метрологических и функциональных возможностей алгоритмического обеспечения и программного модуля проводились с использованием имитационного моделирования. Результаты экспериментов показали, что восстановление отсчетов
осуществляется с достаточно низкой погрешностью.
Ключевые
слова:
сигнал дискретного времени, последовательность отсчетов, восстановление сигнала, аппроксимация, полином.
Об авторах:
Якимов В.Н., д.т.н., профессор Самарского государственного технического университета,
e-mail: yvnr@hotmail.com
|
|
Шахнов С.Ф., Смоленцев С.В.,
Буцанец А.А., Иванова А.А.
Методология оптимизации топологии поля
дифференциальной поправки при построении сети
контрольно-корректирующих станций
Аннотация:
Речные информационные службы (РИС) на внутренних водных
путях (ВВП) России предназначены для обеспечения безопасного и экономически эффективного судоходства путем предоставления судоводителям, судовладельцам и Администрациям бассейнов внутренних
водных путей стандартного набора информационных услуг. Одним из
условий технической реализации концепции РИС является покрытие
внутренних водных путей сплошным полем дифференциальной поправки, для создания которого требуется построение оптимальной
топологии сети контрольно-корректирующих станций (ККС) локальных дифференциальных подсистем (ЛДПС) ГНСС ГЛОНАСС. Для её
построения необходимо в том числе учитывать факторы, влияющие
на дальность действия ККС. В данной работе рассмотрен один из таких факторов – это шумовые помехи различной природы. Представлена методология расчета дальности действия ККС. Продемонстрирован подход, учитывающий зависимости напряженности поля различных
видов шумов от частоты, с помощью которого становится возможным упростить алгоритм расчета дальности действия ККС. Отмечено, что при реализации представленного алгоритма особую сложность представляет определение функции ослабления. Приведен пример применения разработанного алгоритма при расчете зон действия
сети ККС в районе Красноярска в бассейне Енисея. В результате представленная методология расчета дальности действия ККС с учетом
шумовых помех различной природы позволяет оптимизировать топологию поля дифференциальной поправки при построении телекоммуникационной системы распространения и контроля корректирующей
информации.
Ключевые
слова:
речная информационная
служба, дифференциальная поправка, контрольно-корректирующая станция, система распространения и контроля корректирующей информации, алгоритм расчета, сеть ККС, вероятность ошибки поэлементного приема цифрового сообщения.
Об авторах:
Шахнов С.Ф., д.т.н., доцент, профессор кафедры Судоходства на внутренних водных путях ФГБОУ ВО
«ГУМРФ имени адм. С.О. Макарова», e-mail: shahnovsf@gumrf.ru
Смоленцев С.В., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой Автоматики и вычислительной техники ФГБОУ ВО
«ГУМРФ имени адм.С.О. Макарова», e-mail: SmolencevSV@gumrf.ru
Буцанец А.А., к.т.н., начальник отдела НТИ и ИС ФГБОУ ВО «ГУМРФ им. адмирала С.О. Макарова»
Иванова А.А., специалист по НТИ ФГБОУ ВО «ГУМРФ им. адмирала С.О. Макарова», e-mail: uid@gumrf.ru
|
|
Али Амджад, Эбрахим Али, Ассаф Мохаммад
Гибридное широкополосное формирование луча
с низкой сложностью для массовых
MIMO-OFDM-систем миллиметрового диапазона
Аннотация:
Исследуется однопользовательская, полностью связная гибридная архитектура с низкой сложностью широкополосной гибридной техники прекодирования для многоканальных систем MIMO
на миллиметровых волнах. Показано, что для оптимизации суммарного коэффициента спектральной эффективности векторы радиочастотного предкодирования/комбинирования могут быть получены непосредственно из собственных векторов идеальной полностью цифровой ковариационной матрицы на всех поднесущих.
Для повышения эффективности в сценарии, когда количество радиочастотных цепей превышает количество потоков, предлагается новый подход, который итеративно уменьшает остаточную
ошибку между ковариационной матрицей и суммой произведений
матриц прекодирования по всем поднесущим. Результаты имитационного моделирования показывают, что сложность предложенных схем ниже, чем у существующих подходов, а их производительность практически достигает верхней границы, достигаемой оптимальной полнодиапазонной конструкцией.
Ключевые
слова:
аналоговое/цифровое
прекодирование, связь на миллиметровых радиоволнах, массовое MIMO, гибридное формирование луча.
Об авторах:
Али Амджад, аспирант, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»,
e-mail: amjadali@hse.ru
Эбрахим Али, аспирант, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»,
e-mail: aebrakhim@hse.ru
Ассаф Мохаммад, аспирант, Томский государственный университет, e-mail: md.moh1600@gmail.com
|
|
Гладких А.А., Овинников А.А., Ничунаев А.А.,
Брынза А.А., Аттаби А.Л.Х.
Алгоритмы взаимодействия когнитивных карт
в процедуре перестановочного декодирования двоичных кодов
Аннотация:
Предлагается подробное описание алгоритмов реализации метода перестановочного декодирования двоичных избыточных кодов в
условиях, когда по объективным причинам не все перестановки символов после их ранжирования в пределах принятой приемником комбинации обеспечивают результативный переход к эквивалентному
аналогу из-за вырожденности переставленной матрицы. Исследования показали, что это явление существенно снижает эффективность избыточного кодирования по мере роста длины кодовых векторов, когда общий объем результативных перестановок нумераторов неуклонно выравнивается с объемом нерезультативных перестановок нумераторов. Используя свойство вырожденности некоторого подмножества переставленных матриц, было доказано, что
варианты результативных и нерезультативных перестановок нумераторов не пересекаются. Это открывает возможность для
большинства последних за счет целенаправленной замены всего
одного нумератора перевести их в множество результативных перестановок. При этом в процедуре декодирования однозначно исключается метод проб и ошибок. Было предложено указывать в когнитивной карте в явном виде априори неблагоприятные исходы коррекции нерезультативной перестановки. Это позволило сократить
объем таких перестановок с 40 % ... 50 % примерно до 10 % от общего числа подобных неудачных исходов. Вместе с этим, в известных
работах никак не оценивались объемы памяти когнитивных карт,
которые решающим образом могут повлиять на конструктивные и
временные параметры декодера.
Ключевые
слова:
перестановочное декодирование, когнитивная карта результативных
перестановок, когнитивная карта непроизводительных перестановок, интервальная оценка
нумераторов, взаимодействие когнитивных карт
декодера.
Об авторах:
Гладких А.А., д.т.н., профессор, профессор кафедры «Радиотехника, телекоммуникации и защита
информации» Ульяновского государственного технического университета, e-mail: a_gladkikh@mail.ru
Овинников А.А., к.т.н., с.н.с. кафедры Телекоммуникаций и основ радиотехники Рязанского государственно
радиотехнического университета им. В.Ф. Уткина, e-mail: ovinnikov.a.a@yandex.ru
Ничунаев А.А., аспирант Ульяновского государственного технического университета,
e-mail: ni4unaev_art@mail.ru
Брынза А.А., аспирант Ульяновского государственного технического университета,
e-mail: abrynza73@gmail.com
Аттаби А.Л.Х., аспирант Ульяновского государственного технического университета,
e-mail: aqeel.attaby@gmail.com
|
|
Кузьмин Е.В., Тараненко А.Ю.
Результаты экспериментов по регистрации
и постобработке преобразованной
радиочастотным трактом смеси шумоподобного сигнала
и интенсивной гармонической помехи
Аннотация:
Проведено экспериментальное лабораторное исследование эффективности подавления интенсивной гармонической помехи, воздействующей в полосе частот информационно-измерительных радиоэлектронных систем (РЭС) с шумоподобными сигналами (ШПС).
Выполнена цифровая регистрация аддитивной смеси шумоподобных
сигналов РЭС и помехи на выходе радиочастотного тракта (радиотракта) приёмника. Проведена постобработка зарегистрированных
реализаций смеси, включающая «спектральные» меры предкорреляционного подавления помехи и последующий поиск ШПС по задержке.
Для генерации ШПС использовался имитатор сигналов РЭС. Радиотракт образован типовым «преселекторным» наполнением, включающим усилительные и фильтрующие звенья. Регистрация реализаций выполнена средством для цифровой записи отсчётов во внешнюю память. Постобработка реализаций включала Фурье-процедуру
поиска ШПС при отсутствии и наличии мер подавления помехи, в
качестве которых применена спектральная ранжированная поэлементная режекция, а также компенсация, основанная на спектрально-весовом оценивании параметров. Представлены выходные эффекты процедуры поиска ШПС при наличии и отсутствии мер подавления интенсивной гармонической помехи, экспериментально подтверждающие их эффективность.
Ключевые
слова:
шумоподобные сигналы,
гармоническая помеха, поиск сигналов, подавление помехи, спектрально-весовое оценивание, имитатор сигналов, радиотракт, постобработка.
Об авторах:
Кузьмин Е.В., к.т.н., доц., доцент кафедры радиотехники ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»,
e-mail: ekuzmin@sfu-kras.ru
Тараненко А.Ю., ассистент кафедры радиотехники ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»,
e-mail: ataranenko@sfu-kras.ru
|
|
| |
|
|
