"Цифровая обработка сигналов" №4-2022 год : рефераты статей
| |
Аннотация:
Во многих областях научных исследований методы и алгоритмы цифровой Фурье-обработки имеют приложения при решении большого круга практических задач. В основе методов и алгоритмов этой группы обработки
комплексных и действительных дискретных финитных сигналов лежит одномерное, двумерное (в общем случае многомерное) дискретное преобразование Фурье. Практика применения методов цифровой Фурье-обработки дискретных финитных сигналов на основе дискретных преобразований Фурье
выявила как преимущества этих унитарных преобразований, так и их недостатки, которые проявляются в виде ряда негативных эффектов. Это,
прежде всего, эффекты частокола, наложения и утечки (picket fence effect,
aliasing effect и leakage effect), а также гребешковый эффект (scalloping effect).
В работе рассматривается два новых дискретных преобразования Фурье,
являющихся обобщением классических дискретных преобразований Фурье:
параметрическое дискретное преобразование Фурье (одномерный случай)
(ДПФ-П) и дискретное двумерное преобразование Фурье с варьируемыми
параметрами (двумерный случай) (2D ДПФ-ВП). Данные преобразования
Фурье, являющиеся развитием классических дискретных преобразований
Фурье, позволяют устранить или существенно ослабить влияние негативных эффектов, присущих стандартным дискретным преобразованиям Фурье.
В силу широкого распространения действительных сигналов, с целью разработки эффективных и результативных методов Фурье-обработки этого
класса сигналов в новых базисах, в работе рассмотрены свойства комплексно-сопряженной симметрии коэффициентов ДПФ-П и 2D ДПФ-ВП. Введено
понятие перекрестной комплексно-сопряженной симметрии коэффициентов
2D ДПФ-ВП действительных сигналов. Свойства перекрестной комплексносопряженной симметрии коэффициентов 2D ДПФ-ВП действительных сигналов подтверждены результатами математического моделирования. Разработаны методы и алгоритмы быстрого вычисления дискретного преобразования Фурье с варьируемыми параметрами действительных сигналов при
различных сочетаниях варьируемых параметров.
Ключевые слова:
действительный сигнал,
параметрическое дискретное преобразование
Фурье, дискретное двумерное преобразование
Фурье с варьируемыми параметрами, перекрестная комплексно-сопряженная симметрия.
Об авторах:
Пономарева О.В., д.т.н., профессор Ижевского государственного технического университета им. М.Т. Калашникова, e-mail: ponva@mail.ru
Пономарев А.В., к.э.н., доцент Ижевского государственного технического университета им. М.Т. Калашникова, e-mail: palexizh@gmail.com
Пономарева Н.В., к.т.н., доцент Севастопольского государственного университета, e-mail: yolkanv@gmail.com
|
|
|
Джиган В.И.
|
Аннотация:
Рассматривается двумерная адаптивная антенная решетка, антенны которой размещены в узлах равномерной прямоугольной сетки. Если число антенн решетки большое, то для уменьшения арифметической сложности
адаптивного алгоритма в ней используется частичная адаптация. Адаптивной
обработке на нулевой промежуточной частоте подвергаются суммарные сигналы строк и столбцов антенн, из которых состоит решетка. В диаграмме
направленности такой решетки отсутствуют дифракционные лепестки. Это
отличает ее от гибридной решетки, в которой адаптивно обрабатываются
выходные сигналы подрешеток, из которых составляется такая антенная
решетка. Диаграмма направленности гибридной антенной решетки характеризуется наличием дифракционных лепестков. Такие лепестки ограничивают
возможность подавления помех, если пространственное направление на их
источники совпадает с направлением этих лепестков. В рассматриваемой
частично адаптивной антенной решетке арифметическая сложность используемого адаптивного алгоритма не зависит от полного числа ее антенн. Она
зависит от числа строк и столбцов антенн этой решетки. В работе представлены примеры вычислительных процедур рекурсивного адаптивного алгоритма по критерию наименьших квадратов на основе леммы об обращении
матрицы (Matrix Inversion Lemma Recursive Least Squares, MIL RLS) для расчета
весовых коэффициентов как частично, так и полностью адаптивных антенных
решеток. В рассматриваемых антенных решетках вместо указанного алгоритма могут быть также использованы градиентные или другие адаптивные
RLS-алгоритмы. Результаты моделирования показывают, что если число
источников принимаемых сигналов не превышает числа весовых коэффициентов частично адаптивной решетки, равного сумме числа строк и столбцов ее
антенн, то эффективность частично адаптивной решетки в установившемся
состоянии практически такая же, как и у полностью адаптивной решетки. При
этом динамическое поведение сравниваемых полностью адаптивной и частично адаптивной решеток в терминах уровней диаграммы направленности в
направлениях на источники принимаемых сигналов различается только на
начальном этапе переходного процесса. Рассматриваемая технология частичной адаптации может быть использована в прямоугольных адаптивных антенных решетках с большим числом равномерно расположенных антенн.
Ключевые слова:
Адаптивное подавление
помех, адаптивная антенная решетка, частичная адаптация, прямоугольная антенная решетка, рекурсивный алгоритм по критерию
наименьших квадратов (RLS).
Об авторах:
Джиган В.И., д.т.н., главный научный сотрудник Института проблем проектирования в микроэлектронике
Российской академии наук, e-mail: djigan@ippm.ru
|
|
|
Быховский М.А.
Структура многомерных ансамблей сигналов и методы их оптимального приема
Аннотация:
Исследуются вопросы, связанные со структурой ансамблей
многомерных сигналов с гиперфазовой модуляцией (ГПФМ). Рассмотрены две функциональные схемы оптимальных демодуляторов
сигналов таких сигналов, одна из которых синтезирована на основе
метода Неймана-Пирсона, а вторая – на основе метода, позволяющего определять координаты сигнальных точек для сигналов
ГПФМ. Предложены методы, позволяющие с высокой точностью
оценить вероятность ошибки при приеме сигналов с ГПФМ.
Представлены формулы и графики, позволяющие оценить вероятность ошибки при приеме сигналов в зависимости от нормированной длительности сигналов, а также от удельной скорости
передачи сообщений и от отношения сигнал/шум на входе демодулятора. Приведены результаты сравнения системы связи с ГПФМ
и традиционными системами связи, в которых применяются двумерные ансамбли сигналов и помехоустойчивые коды (ПК). Показано, что системы связи с ГПФМ обеспечивают большую на 2…3 дБ
энергетическую эффективность, а также большую в 1,5…2 раза
спектральную эффективность по сравнению традиционными системами связи. Отмечается, что техническая реализация систем
связи с ГПФМ существенно проще систем связи, в которых используются двумерные ансамбли сигналов и длинные ПК.
Ключевые слова:
оптимальные многомерные
сигналы, помехоустойчивые коды, скорость передачи сообщений, энергетическая и спектральная эффективность, оптимальный приема
сигналов, помехоустойчивость приема.
Об авторах:
Быховский М.А., доктор технических наук, профессор, e-mail: bykhmark@gmail.com
|
Кузьмин Е.В.
Анализ частотных характеристик процедур корреляционной обработки при произвольных и фазоманипулированных опорных сигналах |
|
Аннотация:
Получены аналитические выражения для скалярных произведений гармонического сигнала с произвольными параметрами и квадратурных опорных сигналов. В качестве
методической основы, позволившей вычислить указанные
скалярные произведения в частотной области, применена
обобщенная формула Рэлея. Рассмотрен общий случай,
предполагающий опорные сигналы с известным спектром
(но без их конкретизации), а также частный случай, при
котором аналитические решения получены для шумоподобных фазоманипулированных опорных сигналов, порожденных
бинарной псевдослучайной последовательностью. Исследовано поведение скалярных произведений – откликов квадратурных корреляторов на внешний гармонический сигнал для
одного и M > 1 периодов опорного фазоманипулированного
сигнала. Получены частотные характеристики типовых
процедур корреляционной обработки: квадратурной корреляционной схемы, семейства фазовых дискриминаторов,
ранне-позднего временного дискриминатора. Проведено
имитационное моделирование, подтвердившее правильность полученных в статье аналитических решений, проиллюстрированных графически.
Ключевые слова:
коррелятор, частотная характеристика, шумоподобный сигнал с фазовой манипуляцией,
фазовый дискриминатор, ранне-поздний временной
дискриминатор, задержка сигнала, преобразование
Фурье, формула Рэлея.
Об авторах:
Кузьмин Е.В., к.т.н., доц., доцент кафедры радиотехники ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»,
e-mail: ekuzmin@sfu-kras.ru, kuzminev@mail.ru
|
|
|
|
Аннотация:
Рассматривается применение метода таксономического анализа для выбора параметров системы передачи информации IoT.
Для учета разнородных свойств и требований к системе передачи
информации отдельные ее параметры рассматриваются как признаки объектов, образующих представительную выборку. После
соответствующей нормировки формируется набор признаков эталонного объекта. В пространстве признаков задается метрика, а
наилучший объект выбирается по критерию минимума расстояния
до эталонного объекта. В результате моделирования получена
совокупность параметров оптимального объекта, которая используется как исходные данные при проектировании системы передачи
информации IoT.
Ключевые слова:
система передачи информации, таксономический анализ, идеальный объект, пропускная способность, MIMO,
энергоэффективность.
Об авторах:
|
|
|
Клочко В.К., Ву Ба Хунг
Обнаружение подвижных источников системой радиоприемников
|
Аннотация:
Решается задача обнаружения нескольких подвижных источников
системой нескольких взаимно ориентированных радиоприемников на
заданных дальностях в текущие моменты времени. На основе принятых в приемниках сигналов принимается решение о наличии источников, оценивается их число, пространственные координаты и
векторы скорости движения. В основе решения лежит алгебраический критерий классификации векторов направлений на источники по
принципу их сопряжения. Цель работы – повышение эффективности
работы системы позиционирования радиоприемников при обнаружении полезных сигналов от подвижных источников в условиях помех.
Предлагается повысить эффективность обнаружения источников
за счет расположения определенным образом приемников, согласованной работы приемопередающей станции и вспомогательных приемников при обработке спектров доплеровских частот принятых
сигналов с использованием алгебраических критериев. Приводятся
результаты компьютерного моделирования, показывающие преимущество работы системы по сравнению с одной приемопередающей
станцией. Прикладная направленность работы – алгоритмическое
обеспечение радиосистем охраны малых территорий и приборов
ультразвуковой диагностики.
Ключевые
слова:
радиосигналы, доплеровские приемники, обнаружение сигналов, оценки
параметров, оценки векторов скоростей, математическое моделирование.
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
|
|
|
Заикин А.А., Миннуллина Р.А.
Анализ и классификация эхометрического сигнала в задаче определения жидкости в нефтедобывающих скважинах
|
Аннотация:
Эхометрия один из самых широко используемых методов определения уровня жидкости в скважине. Положение отражения звуковой волны от жидкости на сигнале (эхограмме) отображается в
виде убывающих пиков, причем расстояние между ними всегда одинаково. Определение положения этих пиков напрямую зависит от
качества полученного сигнала, так как на него влияют внешние
звуки и посторонние объекты в скважине. В данном исследовании
предложен метод моделирования сигнала через решение задачи
квадратичного программирования, чтобы убрать шум, и алгоритм
поиска пиков, основанный на максимизации целевой функции, описывающей сумму влияния от всех пиков. При помощи полученных результатов были определены признаки, отличающие нормальные
сигналы от поврежденных. Эти признаки были использованы в задаче классификации эхограмм, с упором на точное определение
именно нормальных сигналов. Результаты показали, что предложенные методы точно определяют положение пиков и классификатор корректно отбирает неповрежденные эхограммы.
Ключевые
слова:
шумоподавление, поиск
пиков, классификация.
Об
авторах:
Заикин А.А., к.ф.-м.н., научный сотрудник НИЛ изучения состояния и эволюции подземных резервуаров,
Институт геологии и нефтегазовых технологий, Казанский Федеральный Университет, e-mail: AAZaikin@kpfu.ru
Миннуллина Р.А., лаборант НИЛ изучения состояния и эволюции подземных резервуаров Институт геологии
и нефтегазовых технологий, Казанский Федеральный Университет, e-mail: raminnullina@gmail.com
|
|
|
Васильев С.В., Жигулина И.В., Дербуш Д.А.
Фазоэнергетические функции видеопоследовательности с движущимся объектом прямоугольной формы
|
Аннотация:
Проведены исследования фазоэнергетических функций видеопоследовательности, содержащей движущийся объект типа «прямоугольник». Определены основные характерные области двумерных дискретных полей, порождаемых фазоэнергетическим спектром видеопоследовательности. Получены
аналитические выражения для определения компонент этих полей в любой
точке частотной области. Рассмотрена связь одномерных и двумерных
фазоэнергетических функций.
Ключевые
слова:
видеопоследовательность,
динамический объект, двумерное изображение,
фазоэнергетическая характеристика, фазоэнергетическая функция.
Об
авторах:
Васильев С.В., к.т.н., преподаватель кафедры автоматизации управления летательных аппаратов
(и вычислительных систем) Военно-воздушной академии им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина,
e-mail: stanislav-vas1986@mail.ru
Жигулина И.В., к.т.н., доцент кафедры Военно-воздушной академии им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина,
e-mail: irazhigulina@gmail.com
Дербуш Д.А., курсант Военно-воздушной академии им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина
|
Витязева Т.А.
Методы многоскоростной обработки сигналов в задачах анализа вариабельности сердечного ритма
Аннотация:
Рассматривается задача анализа вариабельности сердечного
ритма, позволяющего вести раннюю диагностику некорректного
функционирования внутренних систем жизнедеятельности человека,
методами цифровой обработки регистрируемых сигналов. Предложены метод и алгоритмы многоскоростной совместной обработки
сигналов электрокардиограммы и дыхания, а также способ согласованной регистрации электрокардиосигнала и сигнала дыхания. Показано, что применение предложенных подходов способно в десятки
тысяч раз сократить вычислительные затраты и расширить функциональные возможности средств анализа ВСР на случаи индивидуальных особенностей организмов отдельных групп людей.
Ключевые
слова:
вариабельность сердечного ритма, электрокардиосигнал, многоскоростная обработка сигналов, узкополосная
фильтрация.
Об авторах:
Витязева Т.А., старший преподаватель кафедры АСУ Рязанского государственного радиотехнического
университета имени В.Ф. Уткина, e-mail: vsv630@yandex.ru
|
|
| |
|
|
