CC BY
48
УДК 621.372
А. П. Дятлов, О. Ю. Евдокимов, А. В. Кочерга
МОДЕЛИРОВАНИЕ АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫХ ОБНАРУЖИТЕЛЕЙ И ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ В ИНТЕРЕСАХ РАДИОКОНТРОЛЯ
При решении задач обнаружения, оценивания параметров, расцознавания и классификации сигналов в интересах радиоконтроля и радионавигации широкое применение находят устройства первичной обработки информации, использующие алгоритмы энергетической, авто- и взаимокорреляционной обработки [1]. Цель работы — описание универсального пакета прикладных программ (ППП), обеспечивающего моделирование данных устройств для исследования статистических характеристик и оптимизации параметров обнаружителей, измерителей амплитуды, длительности импульсов, несущей частоты, интервала корреляции сигналов, а также классификаторов видов модуляции в интересах радиоконтроля, реализованных на основе алгоритмов энергетической, авто- и взаимокорреляционной обработки.
Пакет предназначен .для моделирования сигналов и шумов, функциональных узлов типовых радиозвеньев (ТРЗ), а также анализа временных, спектральных, корреляционных и статистических характеристик в различных точках ТРЗ.
ППП включает в себя процедуры, обеспечивающие выполнение следующих основных действий: ввод входных данных, содержащих параметры процессов и устройств; визуальный просмотр на экране дисплея и анализ статистических характеристик процессов в различных точках ТРЗ, проведение статистического имитационного эксперимента в режиме набора статистики. В программе предусмотрен диалоговый интерфейс с пользователем на основе команд, вводимых в интерактивном режиме в форме «меню», позволяющих управлять процессами моделирования, а также обработки и анализа результатов имитационных экспериментов.
Программа обеспечивает моделирование как одно-, так и многоканальных корреляционных устройств различного назначения. Структурная схема одного из возможных вариантов моделируемого устройства, например автокорреляционного частотного дискриминатора, исследованного в работе [2], представлена на рисунке, структурная схема одного канала выделена пунктиром. Сигнал с выхода полосового фильтра поступает на входы всех каналов коррелятора, а информация с выходив каналов поступает в решающее устройство. Возможен как анализ результатов работы решающего устройства, так и анализ процессов внутри каждого канала моделируемого устройства.
Программы пакета написаны на языке Турбо Паскаль и предназначены для работы на IBM-совместимых компьютерах.
Во время работы программы возможен просмотр реализаций процессов в различных точках заданного канала устройства. Для этого на дисплей выводится схема устройства, помечаются точки просмотра и выводится маркер, который можно, перемещать от одной точки просмотра к другой клавишами управления курсором. При установке маркера в интересующую точку и нажатии клавиши «Enter» на экран выводится график реализации процесса в данной точке. Программа предоставляет возможность статистической обработки реализации, которая отображается на графике. При этом возможно
Известия ТРТУ
Специальный выпуск
гауссова АКФ, экспоненциальная АКФ, треугольная ДКФ, а также
получение трех статистических характеристик — автокорреляционной функции (АКФ), спектра и гистограммы.
В ррограмме предусмотрено моделирование следующих типов сигналов: простой импульсный немодулированный радиосигнал, - сигнал с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), сигнал с манипуляцией фазы меандром, фазо-манипулированный сигнал Баркера, сигнал с манипуляцией фазы М-пос-ледовательностью, сигнал с манипуляцией фазы по случайному закону.
Шум, формируемый в программе, может иметь следующие типы АКФ: тип Бт(х)
X ’
некоррелированный («белый») шум.
Одним из важных режимов работы программы является проведение статистического эксперимента, в процессе которого производится построение дискриминационной характеристики (ДХ).
Под ДХ в (А.) в данном случае понимается зависимость результата измерения некоторого параметра 0 от значения некоторого параметра X В качестве оценок параметра 0 могут быть приняты, например, оценки амплитуды, длительности импульса, несущей частоты сигнала, результат обнаружения сигнала и др. Изменяемым параметром X может быть амплитуда сигнала, его частота, девиация частоты (для ЛЧМ сигнала), среднеквадратическое отклонение шума, отношение сигнал/шум или параметры устройства обработки.
Для построения ДХ задается входной параметр X, интервалы его изменения ХМин и Хмакс, число точек ДХ N о, число реализаций шума ЛГШ и выходной параметр 0, измерение которого будет производиться.
В процессе статистического имитационного эксперимента программа разбивает интервал [ У.мин, Хмакс ] на N о точек и в каждой точке проводит моделирование получения оценки параметра 0 для Л?ш .реализаций шума.
Так как в присутствии шума результаты измерений представляют собой случайные величины, то дискриминационная характеристика представляется двумя функциями — оценками своего математического ожидания и дисперсии:
/V,,,
Мк{-д/хк) = ^
О/с {д/Хк} = —- X' (0г (Хк) ? - м\ {0/Хк } ,
где 0;(>.ъ) — результат'оценки параметра 0 при значении изменяемого параметра Хк и г-й реализации шума; М/с {О/Хк} и Ок{ в/Хк } — соответственно оценки математического ожидания и дисперсии результата измерения параметра 0 при условии, что входной изменяемый параметр равен Хк .
Например, при использовании коррелятора в режиме измерения частоты, т. е. при задании в качестве измеряемого параметра 0 оценки частоты и в качестве входного изменяемого параметра X фактического значения частоты, получается обычная дискриминационная характеристика частотного дискриминатора. При использовании коррелятора в режиме обнаружения, т. е, при задании в качестве измеряемого параметра 0 результата обнаружения сигнала и в качестве изменяемого параметра X входного отношения сигнал/шум, получается характеристика обнаружения.
Рассмотренный пакет позволяет эффективно проводить исследования по определению зависимости оценки любого параметра 0 из множества выходных параметров от любого параметра X из множества входных параметров. С помощью пакета возможно построение математических моделей радиоустройств и систем из функциональных модулей, находящихся в банке разработчика, проведение параметрического синтеза на функциональном уровне, решение задачи выбора номенклатуры функциональных модулей, вариантов их агрегирования и комплексирования и оптимизации параметров отдельных модулей и устройств в целом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дятлов А. П. Корреляционные устройства в радионавигации: Учебное пособие. Таганрог: ТРТИ, 1986.
2. Дятлов А. П. Автокорреляционные частотные дискриминаторы : Учебное пособие. Таганрог: ТРТИ, 1988.
УДК 621.396
А. М. Макаров, С. А. Марзоев
ФУНКЦИОНАЛЬНО-УСТОЙЧИВЫЕ АЛГОРИТМЫ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ И ПОМЕХ
В системах и устройствах обработки информации с целью повышения их эффективности зачастую требуется решать задачу оценки информативных параметров сигналов и помех.
Несмотря на развитость теории оценивания параметров, существует ряд проблем, которые требуют своего решения. Например, синтез единого функ-ционально-устойчивого алгоритма оценки параметров в присутствии мешающих параметров неизвестной природы (т. е. случайны они или нет); разработка подходов к оценке параметров, явно не входящих в отношение правдоподобия (определение неизвестного числа сигналов); получение эффективных алгоритмов оценивания неэнергетических параметров, входящих нелинейно в функцию, описывающую сигнал, и, наконец, решение задачи оценки в условиях неопределенности не только о виде корреляционной функции (КФ) помехи, но и степени адекватности принятой модели КФ и реально существующей. '
