Автореферат (1091291), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Кроме того, основныетеоретическиевыводыработыподтвержденырезультатамиэкспериментальных исследований на опытном образце изделий «ДМРЛ-С»,«ДМРЛ-10» и «ДМРЛ-3» и в ходе эксплуатации серийных образцов изделия«ДМРЛ-С».Апробациярезультатовработы.Основныерезультатыдиссертационной работы докладывались, обсуждались и получилиположительные отклики на 7-и международных научно-техническихконференциях.Публикации. По основным результатам проведенных исследованийопубликовано 14 научных статей, в том числе 2 – в журнале,рекомендованном ВАК, а остальные в научно-технических сборниках итрудах международных научно-технических конференций.Основные положения, выносимые на защиту.1. Доказана возможность подавления отражений от МО, находящихся на«запредельных» дальностях, на основе:• Применения сложных ортогональных сигналов в смежных интервалахзондирования.• Кодирования начальных фаз импульсов накапливаемой пачки.• Критерийной обработки, обеспечивающей возможность определитьистинные координаты «запредельных» отражений.2.
По результатам проведенного статистического анализа ошибок оцениванияСРС на основе предложенной модификации МПИ доказано:• Оценка СРС по среднему за пачку КК предпочтительней усредненияскоростей, полученных по частным КК;• «череспериодная»вобуляцияинтерваловзондированияпредпочтительней «попачечной»;• Кратность вобуляции выше 4-х не приводит к повышению точностиоценивания СРС.3. Разработанные алгоритмы оценивания первых трех моментов спектровМПФ МО подтвердили теоретически обоснованные точностныехарактеристики при проведении натурных испытаний в составеразрабатываемых и серийно выпускаемых изделий.7Структура и объем работы.Диссертация изложена на 118 машинописных страницах и состоит извведения, четырех разделов и списка использованных литературныхисточников.
Иллюстративный материал представлен в виде 63 рисунков и6 таблиц. Список литературы включает 70 наименований.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИВо введении обоснованы важность и актуальность задачи оцениванияэнергетических и доплеровских характеристик МО с целью прогнозированияпогодных условий и обнаружения опасных метеоявлений. Проанализированыизвестные методы оценок первых трех моментов спектров МПФ МО иотмечены их недостатки. Сформулированы цели, задачи и методыисследований, указаны научная новизна и практическая значимость работы.Первый раздел диссертации посвящен статистическому анализуоценок интенсивности МО, а также методам компенсации искажений этихоценок в условиях помех.Под оценкой интенсивности МО (нулевого момента спектра)полагается случайная величина:1MM1⋅ tr ( A), A =am ,l }m ,l =1 =Y ⋅ Y*{M ⋅Kˆ)=ηˆ =⋅ tr (Φ(1)где Φ̂ - M × M нормированная оценочная корреляционная матрица (КМ)входного СП.
Это выражение представляет собой среднее арифметическоезначение элементов главной диагонали M × M оценки КМ. Оценка Φ̂Kсформирована по K - мерной выборке отсчетов Y = {y i }i=1 , где=yi{y }Ml ,i l =1 CN (0, Φ ) аддитивной смеси шума приемника и отражений из Мсмежных интервалов зондирования.Показано, что качество оценки интенсивности η̂законами распределения случайной относительной ошибкиηˆ − ηεˆ = =qˆ − 1ηопределяетсяtr ( A)=qˆ =tr (B)K ⋅ tr (Φ)(2)где B - случайная матрица преобразования, элементы которой распределеныв соответствии с комплексным законом распределения Уишарта.Характеристическая функция (ХФ) этого распределения имеет вид:χ q (t )=(H ⋅ I M − j ⋅ t ⋅ Λ ⋅ H*)−K−K= IM − j ⋅ t ⋅ Λ =M∏ (1 − j ⋅ t ⋅ λ )i =1i−K(3)где λi - собственные числа матрицы Φ̂ , t – параметр ХФ.В связи с отсутствием эталонов МО исследования законов и функцийраспределения ошибки εˆ и определение доверительных интервалов этихошибок проводились на специально созданной математической модели.Предложенная методика моделирования заключалась к следующем:1.
Для заданной КФ Ф определяется матрица Λ собственных значений ивычисляется характеристическая функция совокупности диагональныхэлементов Фv.82. На основе ХФ χq при помощи Фурье преобразования определяютсяплотность pq и функция fq распределения.Показателем качества оценивания выбрана вероятность p( | εˆ | < 1 дБ),являющаяся типовым требованием.Разработанная модель позволила провести исследования плотностей ифункций распределения ошибок оценивания интенсивностей в зависимостиот широкого спектра параметров: объема обучающей выборки (К);коэффициентов корреляции (КК) отражений (ρ); отношения сигнал/шум(ОСШ) (η); видов корреляционной функции (КФ) (гауссова иэкспоненциальная формы КФ).В частности, в результате моделирования было получено, что приОСШ=10 дБ и ρ=0,9 ошибка оценки отражаемости не превышает ±1 дБ свероятностью р=0,958 при К=10 и с вероятностью р=0,849 при К=5.Значительное внимание в первом разделе уделено методам снижениявлияния помех на оценки отражаемости.
Учитывая протяженный характеротражающих объектов, основным видом помех здесь являются МО,приходящие от «запредельных» дальностей Rk = Ro + k ⋅ c ⋅ To / 2 , где0 < Ro < c ⋅ To / 2 - «однозначная» дальность, To - период зондирования.Для решения задачи компенсации этих искажающих факторов вдиссертации была сформулирована задача статистического различениясигналов, приходящих из К возможных зон, в смеси вида:=y (t )K M +K∑ ∑ Aˆ ⋅ S=k 0=m 0km[t ′ − (m + k ) ⋅ To ] ⋅ e j⋅ϕm−k ⋅ e j⋅2⋅π ⋅( fo + fдk )⋅t +ϕok(4)Задача решалась на основе определения функции правдоподобияW [ y (t ) / H k ] ≥ W [ y (t ) / H i ] при выдвижении гипотезы о наличии отражателя в kой зоне неоднозначности. В результате была доказана необходимость«окраски» сигналов, излучаемых в различные периоды зондирования.Рассмотрены два способа такой «окраски»:1.
Кодирование сигнала внутриимпульсной модуляцией. Когда вкаждом интервале зондирования используется сигнал с «собственным»законом модуляции. В этой ситуации отклик согласованного фильтра насигнал, излученный на l периодов раньше n-го импульса описываетсявзаимной корреляционной функцией (ВКФ) вида:( n ,n +l )=ψ вых= ao ⋅2( Q −1)∑− ( Q −1)i=( Q −1)∑− ( Q −1)i=hi( n +l ) ⋅ hi( n )* ⋅ψ o (∆=τ − q ⋅ ∆t )(exp j ⋅ ϕ( n +l )i−ϕ(n)i)(5) ⋅ψ o (∆τ − q ⋅ ∆t )где ψ o (∆r ) - АКФ дискрета сигнала, hi( n ) - i-ый отсчет зондирующего сигналаизлученного в n-ый период.
В диссертации был рассмотрен случайприменения двух ортогональных ступенчато фазо-кодо-манипулированных(СФКМ) сигналов длительностью τ и = 60 мкс с шагом дискретизации∆t =0.1мкс ∆f = 1.2 МГц. Полученные КФ для «согласованного» и9«рассогласованного» случаев показали, что подавление «рассогласованного»сигнала составило ~16дБ, что соответствует базе сигнала: Б≈64.2. Кодирование начальных фаз импульсов в пачке от зондирования кзондированию. Для этой цели предлагается использовать известные коды,обладающие свойствами ортогональности, например, код матрицы Адамараили М-последовательности. В этом случае реакция коррелятора пачки на«несобственный» код определяется выражением:M −1(( n , n −l )ψ вых( P, ∆FдN =) α o ⋅ ∑ ai ⋅ exp j ⋅ βin −l − βi(−nP) + j ⋅ π ⋅ ∆FдN( n ,l ) ⋅ ii= p2)(6)Теоретическая двумерная АКФ последовательности из 63 импульсов,начальные фазы которых соответствовали М-последовательности, показала,что подавление «запредельного» эхо-сигнала здесь составило 15.7дБ.Помимо «окраски» сигналов для борьбы с помехами в диссертациипредложены критерийные методы различения «запредельных» эхо-сигналов,более простые в практической реализации.
Однако, их применениеограничено ситуациями, когда «однозначные» и «запредельные» эхо-сигналыне перекрываются:1. Корреляционный критерий. Основан на свойстве «однозначного»МО, для которого КК удовлетворяют условию: ρ (Tk ) > ρ (Tk + Tk +1 ), Tk ≠ Tk +1 где k– номер периода зондирования.2. Критерий по мощности основан на свойстве «однозначного» МО,для которого в i-ом дискрете дальности принятая мощность удовлетворяетусловию:=PcpT (i ) PcpT (i ), T1 ≠ T2 .Оба критерийных способа различения сигналов подтвердили своюэффективность в ходе натурных экспериментов. На рис.1 показаны картысмеси «однозначного» и «неоднозначного» эхо-сигналов (а), восстановлениюна основе критерийной обработки метеоситуации (б) и реальнойметеообстановки (в).
«Местоположение» и характеристики восстановленногои реального метеообъектов совпадают с высокой степенью точности.12Рисунок 1В результате исследований, проведенных в первом разделедиссертации, получены основные статистические характеристики ошибокоценивания интенсивности МО и определены факторы, влияющие на10точность оценивания. Предложенные методы компенсации влияния помехтеоретически и экспериментально подтвердили свою эффективность дляразличных сигнально-помеховых ситуаций.Вовторомразделедиссертацииприведенырезультатыстатистического анализа оценок СРС на основе предложенного в работемодифицированного МПИ. Основное внимание уделялось вопросамполучения однозначных оценок СРС и их связи с точностью оценивания.Наиболее распространенным методом оценивания СРС припостоянном периоде зондирования Т является МПИ, основанный навычислении частных значений скорости Vi по КК смежных импульсов споследующим усреднением:1 M −1λVcp = ⋅ ∑ Vi , Vˆi =⋅ arg( ρˆ i )M − 1 i =14 ⋅π ⋅T(7)где ρi – частное значение КК; λ – длина волны; М – число импульсов в пачке.Помимо известного недостатка, связанного с ограниченныминтервалом однозначности −λ4 ⋅T≤ Vo ≤λ4 ⋅T, данный метод не всегдаобеспечивает требуемую точность оценивания, в особенности, при малыхзначениях КК (ρ) и объеме обучающей выборки (К).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
