Диссертация (1090497), страница 19
Текст из файла (страница 19)
На базе готовых и покупных вычислительных модулей, ячеек, плат ишасси может быть построена аппаратура ЦОС, работающая в жёстких условияхэксплуатации. Эта аппаратура представляет собой законченный конструктивблок, предназначенный для решения задач корреляционной обработки. Подобныхконструктивных решений для применения модулей и ячеек на основе ГП, которыерешали бы весь комплекс вопросов (защиты, теплопередачи и электропитания) донедавнего времени, в отечественной разработке не было.135ЗАКЛЮЧЕНИЕЦель и задачи диссертационной работы выполнены и получены следующиерезультаты.1. Вычисление двумерной корреляционной функции (ДКФ) в реальномвремени является решением задачи одновременного определения некоторыхпараметров сигнала, таких как величина задержки и частотного сдвига в широкомдиапазоне (до несколько десятков кГц).2.
Исследованы различные методы получения ДКФ при ЦОС. На основаниипроведённого анализа был выбран корреляционно-фильтровой метод, на основекоторого был построен перспективный алгоритм обработки для широкого кругарадиотехнических приложений. Предложенный способ и алгоритм полученияДКФ позволил обрабатывать сигналы с минимальными аппаратными затратами.Алгоритм более чем в сотни раз (в зависимости от количества точек накопления)повысил эффективность (относительно известного когерентного способа сприменениемкомпенсациисдвигачастотыдопроцессакорреляции)корреляционной обработки, за счёт рационального алгоритма, исключающегоизбыточныематематическиеоперации.Этообеспечилотребуемуювычислительную производительность при обработке входного потока данных вреальном времени на вычислителях средней производительности (от 20 до 200Гфлопс).Предложенный способ является когерентным на всём диапазоне задержек Nτ(считая, что τ З = 0 при p = Nτ / 2 ) и на интервале частотного сдвига от 0 до N d / 2(Nd– число отсчётов по частоте).
При увеличении частотного сдвига потерилинейно увеличиваются и на краю диапазона составляют десятки дБ, а способприближается к сочетанию когерентной и некогерентной обработки.3. Установлено, что при воздействии на квадратурный коррелятор (КВК)подвижного источника стохастического сигнала и шумовых некоррелированныхпомех (при малом отношении С/Ш на входе) отношение С/Ш на выходе КВКбудет пропорционально коэффициенту накопления, квадрату коэффициента136корреляции сигналов на входе и зависит от АЧХ приемного тракта, расстроек поразности хода и разностной доплеровской частоте (раздел 2.3). Это впервыепозволило аналитически оценить энергетический потенциал предложенногоспособа получения ДКФ на интервале когерентного накопления.4.Исследованыразличныеметодыиспособыподавления”антикорреляционнных” сигналов и уменьшение боковых лепестков КФ.
Былвыбран оптимальный способ подавления на основе автокомпенсатора скорреляционной обратной связью (АК) (раздел 3.4). Проведено исследование АКметодом математического моделирования с разработкой математической модели(S–модели) в среде Matlab. Впервые получены количественные характеристикикоэффициентов подавления боковых лепестков ДКФ для различных типов помехпри стохастическом полезном сигнале. При гармонической и ЧМ помехе среднеезначение составило 16 дБ, при шумовой помехе 14 дБ. Также проработанаструктура АК при узкополосном полезном сигнале.5.Разработанаметодикаоценкипроизводительностисовременнойэлементной базы (ЭБ) (Приложение 4). Методика позволяет осуществить выборЭБ для обеспечения реализации корреляционной обработки. По этой методикебыла проведена оценка вычислительных ресурсов лучших образцов сигнальных,универсальных (УП), графических процессоров (ГП) и программируемыхинтегральных схем (ПЛИС).
На основании полученных данных выработанырекомендации по выбору ЭБ для систем корреляционной обработки.6. Предложенный способ и алгоритм был реализован на ЭБ среднейпроизводительности: ПЛИС (xc4vsx35) и ГП (G84) (раздел 4.2), и навысокопроизводительной (более 200 Гфлопс): ГП (GF114) (раздел 4.3). Этопозволило создать стенды корреляционной обработки для разнесённых пассивныхкомплексов радиотехнического контроля, что подтверждено актами внедрения.7. Впервые предложена структура аппаратной реализации корреляционнойобработки для жёстких условий эксплуатации с использованием комбинации УПи ГП на основе ячеек формата 6U “Евромеханика” и в виде серийно выпускаемыхблоков на предприятиях АО ”Лантан” и АО ”НПО ”ЛЭМЗ”. Новизна137конструктивных методов и способов, защищены патентами РФ (Приложение 5),которые позволили реализовать алгоритм получения ДКФ аппаратно.8.Врамкахнаучно-исследовательской-”Роса-КВ”иопытно-конструкторской- “Автобаза-МР” работ реализован предложенный алгоритм,который повысил качество и эффективность ЦОС, уменьшил объём аппаратуры.На основе этих разработок изготовлены и испытаны образцы новых вариантовпостроения систем корреляционной обработки.9.
В перспективе предполагается разработать структуру вычислительногомногопозиционногокомплексарадиотехническогоконтроля,наосновевстраиваемых вычислительных систем, на базе УП и ГП с применениемпредложенного способа и алгоритма, а также эффективных и отработанныхаппаратных решений.138Список используемых сокращенийАК – автокомпенсаторАКФ – автокорреляционная функцияАЦП – аналого-цифровой преобразовательАЧХ – амплитудно-частотная характеристикаБПФ – быстрое преобразование ФурьеГП – графический процессорДКФ – двумерная корреляционная функцияИРИ – источник радиоизлученияКВК – квадратурный корреляторКФ – корреляционная функцияОС – операционная системаПЛИС – программируемая интегральная схемаПО – программное обеспечениеСК – спектральный корреляторСП – сигнальный процессорС/П – отношение сигнал/помехаС/Ш – отношение сигнал/шумУП – универсальный процессорФД – фазовый детекторФНЧ – фильтр низкой частотыЧМ – частотная модуляцияЦОС – цифровая обработка сигналовЭБ – элементная база139СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.
Вудворд Ф.М. Теория вероятностей и теория информации с применениями врадиолокации. Пер. с англ. /под ред. Горелика Г.С. – М.: Сов. Радио, 1955. –128 с.2. Даджион Д.Э., Мерсеро Р.М. Цифровая обработка многомерных сигналов. Пер.с англ. /под ред. Ярославского Л.П. – М.: Мир, 1988. – 488 с.3. Сорохтин М.М. Алгоритмы обнаружения и оценивания параметров ФМсигналов в условиях ограниченной длины информационных пакетов: дис. канд.физ.-мат. наук: 01.04.03/ Сорохтин Михаил Михайлович. – Нижний Новгород,2008. – 132 с.4. Морозов О.А. Нелинейные и информационно-оптимальные методы в задачахобнаружения,реконструкцииизображений:дис.д-ра.иопределенияфиз.-мат.наук:параметров01.04.03/сигналовМорозовиОлегАлександрович. – Нижний Новгород, 2011. – 327 с.5.
Иванов Л.Н. Последовательный и оперативный корреляционный анализ.Методы повышения быстродействия и принципы построения устройств:автореф. дис. канд. техн. наук. – Новосибирск, 1967. – 17 с.6. БартеневВ.Г.,использованияБитюковВ.К.,программируемогоКарихА.А.графическогоОценкаэффективностипроцессоравзадачахстатистического моделирования // Актуальные проблемы и перспективыразвития радиотехнических и инфокоммуникационных систем // Научнопрактическая конференция Радиоинфоком-2015. Сб.
трудов: ч.1 – М.: МГТУМИРЭА, 2015 – С. 113-119.7. Сколник М. Основы радиолокации. Т.1. Пер. с англ. /под ред. Трофимова К.Н.– М.: Сов. Радио, 1976. – 456 с.8. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационнойинформации на фоне помех. – М.: Радио и связь, 1981. – 416 с.9. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях.Пер. с франц. /под ред. Волкова Н.Г. Т.1. – М.: Мир, 1983. – 312 с.14010.
Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Прикладные задачи теории вероятностей. – М.:Радио и связь, 1983. – 416 с.11. Карих А.А. Методы вычисления двухмерной корреляционной функции //Цифровая обработка сигналов и её применение - DSPA-2013 // ТрудыРоссийского научно-технического общества радиотехники, электроники исвязи им. А.С. Попова. Доклады 15-й Международной конференции.
Сб.докладов: – М.: РНТОРЭС им. А. С. Попова, 2013. Выпуск XV-2. – С. 380-382.12. Вакман Д.Е. Сложные сигналы и принцип неопределённости в радиолокации.– М.: Сов. радио, 1965. – 304 с.13. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. –М.: Сов. радио, 1973. – 312 с.14. Тузов Г.И. Статистическая теория приёма сложных сигналов. – М.: Сов.радио, 1977. – 400 с.15. Чердынцев В.А. Проектирование радиотехнических систем со сложнымисигналами. – Мн.: Высшая школа, 1979. – 192 с.16. Винокуров В.И., Ваккер Р.А. Вопросы обработки сложных сигналов вкорреляционных системах. – М.: Сов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
