Диссертация (1091292), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Разработка авторегрессионной математической модели отражений от МОс различными статистическими свойствами.2. Разработка методов, снижающих влияние отражений от «запредельных»МО на оценки моментов спектров МПФ МО.3. Теоретическиеиэкспериментальныеисследованияразличныхстатистических методов оценивания моментов спектров в зависимости отобъемаобучающейвыборки,интенсивности,видаистепенимеждупериодной корреляции пачечных сигналов, отраженных от МО.4. Определениезаконов(плотностиифункции)распределенияиспользуемых оценок интенсивности (отражаемости) МО, а такжесредней радиальной скорости (СРС) и ширины доплеровского спектраскоростей (ШДСС) в условиях вобуляции интервалов зондирования,введенной для устранения неоднозначности оценок СРС.5.
Предложения по организации вычислительного процесса на основекомплекса рекомендуемых алгоритмов оценивания в системах первичнойобработки сигналов ДМРЛ.6. Проверкаэффективностипредложенногокомплексаалгоритмовоценивания характеристик МО в натурных условиях на цифровойаппаратуре реального времени.Методы исследования. При решении поставленных в работе задачиспользовалисьметодыстатистическойтеориирадиофизики,теорииоценивания характеристик случайных процессов (СП), теории системсигналов, а также методы моделирования и статистической обработкирезультатов натурных экспериментов.Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:1. Впервые предложены и исследованы (теоретически и экспериментально)методы компенсации искажений оценок отражаемости МО на основеприменения ортогональных зондирующих сигналов (ЗС), кодированных9по начальной фазе импульсов пачек и критерийной корреляционнойобработки.2.
Доказано, что оценка интенсивности сигналов, отраженных от МО,сформированная по среднему значению суммы квадратов модулейэлементов К-мерной обучающей выборки из смежных элементовразрешения по дальности для М-мерной пачки импульсов, имеетраспределение Эрланга, вследствие чего, точность оценивания снижаетсяпо мере роста интенсивности МО, но улучшается с ростом коэффициентамеждупериодной корреляции.3. Для получения однозначных оценок СРС предложена модификацияМПИ, обобщающая его на случай вобуляции интервалов зондирования,определены зависимости точности таких оценок от расстановкизондирующих импульсов, а также предложен алгоритм извлеченияинформацииоскоростипооценкамусредненныхчастныхкоэффициентов корреляции (КК).4. Впервые проведен сравнительный анализ методов оценки шириныэнергетических спектров МПФ МО унимодальной формы и доказано, чтопо совокупности критериев оценки по методу Берга, основанные навычислении среднего по пачке КК, предпочтительней других методов.Практическаяценностьрезультатовработызаключаетсявследующем:1.
Полученные законы распределений ошибок оценивания первых трехмоментов энергетических спектров МПФ МО позволяют определитьвероятные характеристики этих ошибок и сопоставить их с заданными.2. Разработанныеметодыустраненияискаженийиоднозначногооценивания спектров позволяют обосновывать структуры зондирующихсигналов и интервалы их повторения при проектировании ДМРЛ.3.
Разработанное программное обеспечение, реализующее предложенные вработе алгоритмы оценивания, прошло государственные испытания в10составе первых отечественных ДМРЛ и внедрены в их серийноепроизводство.Реализация и внедрение результатов исследования.Результаты исследований и рекомендации, предложенные автором,внедрены и используются в следующих ОКР и НИР, проведенных АО «НПО«ЛЭМЗ»:1. ОКР «ДМРЛ-С» (2009-2011гг), ОКР «ДМРЛ-3» и ОКР «ДМРЛ-10» (20122014гг), выполненные по заказу Росгидромета РФ.2. ОКР«Оха-ЛЭМЗ-2011»(2011-2012гг),выполненнойпозаказуМинистерства промышленности и торговли РФ.3. НИР «Технология МРЛ» (2013г), выполненной по заказу Министерствапромышленности и торговли РФ.Программноеобеспечение,реализующееосновныеалгоритмы,предложенные в диссертационной работе, внедрены в 78 серийных образцовизделия«ДМРЛ-С»иопытныеобразцы«ДМРЛ-10»,«ДМРЛ-3»,являющихся основой метеорологической сети РФ.
Акты реализации ивнедрения прилагаются.Достоверностьполученныхрезультатовопределяетсякорректностью постановки задачи, выбором статистических методов еерешениянарезультатовосновеапробированногоматематическоготеоретическиевыводыматематическогомоделирования.работыКромеаппарататого,подтвержденыиосновныерезультатамиэкспериментальных исследований на опытном образце изделий «ДМРЛ-С»,«ДМРЛ-10» и «ДМРЛ-3» и в ходе эксплуатации серийных образцов изделия«ДМРЛ-С».Апробациядиссертационнойрезультатовработыработы.докладывались,Основныеобсуждалисьрезультатыиполучилиположительные отклики на следующих научно-технических конференциях:111. I-ой Международной научно-практической конференции «Актуальныепроблемыиперспективыразвитиярадиотехническихиинфокоммуникационных систем» «РАДИОИНФОКОМ-2013», Москва2013, МГТУ «МИРЭА».2.
II Всероссийской научной конференции «Проблемы военно-прикладнойгеофизики и контроля состояния природной среды», С.Петербург 2012,«ВКА имени А.Ф.Можайского».3. XXVIII Всероссийском симпозиуме «Радиолокационное исследованиеприродных сред», С.Петербург 2013, «ВКА имени А.Ф.Можайского».4. XIII международной научно-практической конференции «Современныеинформационные и электронные технологии» СИЭТ-2012 ,г.
Одесса,Украина, 2012.Международном5. 4-горадиоэлектронномфоруме«Прикладнаярадиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» МРФ-2011,г.Харьков, Украина, 2011.6. «14th International Radar Symposium» IRS-2013, г.Дрезден, Германия 2013.7. «13th International Radar Symposium» IRS-2011, г.Лейпциг, Германия2011.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: Применениясложныхортогональныхсигналоввсмежныхинтервалах зондирования. Кодирования начальных фаз импульсов накапливаемой пачки.12 Критерийной обработки, обеспечивающей возможность определитьистинные координаты «запредельных» отражений.2.
Порезультатампроведенногостатистическогоанализаошибокоценивания СРС 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 спектровМПФМОподтвердилихарактеристикипритеоретическипроведенииобоснованныенатурныхиспытанийточностныевсоставеразрабатываемых и серийно выпускаемых изделий.Структура и объем работы.Диссертационная работа состоит из 4 разделов.Первый раздел работы посвящен статистическому анализу оценокинтенсивности (отражаемости) МО в условиях шумов и помех. Дляполучения количественных показателей ошибок оценивания МО разработанаметодика определения их плотностей и функций распределений. Методикаоснована на преобразовании характеристической функции распределения,которому подчиняется совокупность диагональных элементов КМ входногоСП.На основе предложенной методики и разработанной математическоймодели получены семейства плотностей и функции распределения ошибокразличных оценок интенсивности МО.
Исследованы зависимости указанныххарактеристик ошибок от отношения сигнал шум (ОСШ) МО, коэффициентамеждупериодной корреляции и объема обучающей выборки.13Значительное внимание в разделе уделено вопросам устранениямешающих отражений, обусловленных эхо-сигналами от МО, находящихсяна дальностях превышающих «однозначную» и боковыми лепесткамисжатого сложного сигнала, отраженного от МО большой интенсивности.Показано, что такие эффекты могут привести к существенным искажениямметеоинформации. Задача компенсации мешающих отражений решается наоснове статистического подхода к различению сигналов. В качествеосновных методов компенсации предлагаются и исследуются: методчерезпериодного чередования ортогональных сложных сигналов; методкодирования начальных фаз импульсов пачек различными законами,например,М-последовательностями;методы,основанныенакорреляционных и энергетических критериях.Представленырезультатытеоретическихиэкспериментальныхисследований эффективности предлагаемых методов компенсации для двухситуациях, когда отражения от МО, находящихся на «однозначной» и«неоднозначной» дальностях, накладываются друг на друга и ситуация безвзаимного перекрытия отражений.Во втором разделе диссертации рассматриваются взаимосвязанныезадачи статистического анализа ошибок оценивания СРС МО и расширенияоднозначного диапазона измеряемых скоростей.
Сравнение вариантовоценивания скоростей МО проводится на основе математической моделиотраженийотМО,которыерассматриваютсякакслучайныеавторегрессионные процессы различного порядка. Приводится описание этоймодели и обосновывается методика сравнительного математическогоэксперимента.Количественное сравнение проводится для трех вариантов оцениванияпри одинаковых входных воздействиях:14 оценка СРС по аргументам КК в смежных интервалах зондирования(без накопления оценок КК); оценка СРС по аргументу среднего значения КК за полнуюдлительность М-элементой пачки (междупериодное накопление оценокКК); оценка СРС по среднему значению оценок скоростей, полученных поаргументам частных значений КК смежных импульсов М-элементойпачки (внутрипериодное накопление оценок).Длякаждоговариантаполученныеэмпирическиефункциираспределения ошибок оценивания, на основе которых вычисляютсядоверительные интервалы ошибок в зависимости от объема обучающейвыборки (К), значений коэффициентов междупериодной корреляции ( ),i, jпорядка авторегрессии (р) и отношения сигнал шум ( ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
