Вейцель В.А. Радиосистемы управления (2005) (1151989), страница 72

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 72)

Часто в приемном тракте отдельно рассматривают собственно радиоприемник. выполняющий усиление и первичную селекцию на высокой частоте, и систему обработки, выделяющую сообщение на Фоне помех. Современная теория позволяет синтезировать оптимальный алгоритм системы обработки, обсспечивавлций наивысшее вачество выделенив соабщення при данных условиях. В общем случае сиатезнруется оптнмзльназ прострапствепао-временная обработка, в результате которой получают наилучшее расположение и характеристики приемных антенн и структуру приемного тракта.

Сивтш начпнаеюя с выбора критерия. В эшеале критерий спятим должен соответствовать прнкатому показателю качества радиосистемы. Однако зто не всегда удается сделать нз-эа сложности задачи, особенно когда показателей качества много и онв связаны между собой. Наиболее употребнтельны следующие критерии сватанье максимального правдоподобия, минимума средпеквадратической ошибки, наимевыпих квадратов (1, 2). Кратко идею синтеза оптимального алгоритиа для простейшего случая удобно пояснить на примере оценки сообщения з виде постоянной неизвестной величины Х.

Прежде всего требуетса найти аналитическую зависимость принятого для синтеза критерия Ь от величин„которые при приеме сигнала можно считать известными. Известным при приеме всегда является процесс и (1)„поступивший ва вход приемника. Будам также считать априорно известной структуру принимаемого сигнала и,(Ц Х).

Информативный параметр сигнала Х неизвестен и считается случай- ной величиной с априорно аадаипой статистикой, которую обозначим П,(Х). Пусть также априорно навестив статистика помех с параметрами П . Тогда условие оптимизации можно записать как Ь (и (г), и,(ц Х), П,(Х), П ) ппп. Это означа. ет, что. варьируя параметр Х.

надо подобрать такое его значение Х", при котором выбранный показатель Ь будет наилучшим (минимальным) для данной реализации входного процесса и (1). Это условие определяет оптимальный алгоритм обработки входного процесса и (() для получения оптимального значения сообщения Х*. В большинстве случаев первичное выражение для оптимального алгоритма целесообразно преобразовать. Например, если функция Ь(Х) диффереяцируема, можно перейти к ураз- ВЕНИЮ вЂ” еХ- = О, КОРЕНЬ КЕГОРОГО танжЕ даст Х". РЕШЕНИЕ а(Ь(ХБ уравнения можво искать путем последовательных приближений, варьируя величину Х (оптимальный алгоритм в замкнутой форне).

плн получить аналитическое решение, представляя Х в виде Х = 1 (и, (8), П„, П„„) (оптимальный алгоритм в разомкнутой Форме). Найденный алгоритм подвергается различным преобразованиям, чтобы привести его к виду, наиболее удобному дла реализапни. Иногда синтез затрудняется тем. что ие все величины, от которых зависит критерий Ь„являются известными. Сигнал, поступающий в приемник, может иметь параэитные параметры, которые приходится считать случайпымн с неизвестной статистикой.

Неизвестной может быть априорная статистика сообщеявй. Наконец, зеиавестяа может быть н статистика помех. Так возникает проблема априорной иеовределеяяосши. Существует ряд способов ец решения. Сущность их вкратце сводится к следующим рекомендациям. Во-первых, можно так сивтеаировать оптимальный алгоритм, чтобы длл его реаливации не требовалось использование априорно неизвестных величин (непараметрический подход), например, алгоритм, синтезированный по критерию наименьших квадратов, не требует знания статистики помех. Во-вторых, можно измерять неизвестные характеристики и результаты измерений испольэовать для построения адаввшзиых алгоритмов. В-третьих, при сиитеае алгоритма предполагают, что неизвестная характеристика ведет себя так, чтобы максимально ухудшить качество оценки.

Такой подход с расчевюм ва худшее приводит к получению минимаксвых и иэроеых алгоритмов. 378 Надо сказать, что при реальном проектировании радиосистем управаения редхо удаетси на(гги законченное решение только с помощью формального аппарата оптимального синтеза. Причина здесь в сложности реальных условий проектирования, е необходимости учитывать такие обстоятельства, которые обычно трудно описать математически (например, такой фактор, квк наличие готовой аппаратуры или опыт разработчиков по соаданию систем определенного типа).

Значение теории оптимальных решений для проектировщика больше э том, что она подсказывает идеи, которые в той или иной степени можно применить при построении аппаратуры. Развивает его интуицию, позволяет заранее представить, какие преоб, разования сигяала недопустимы при сильных помехах и т. и. Очень важны также вытекающие из теории оценки предельных значений показателей качества.

Зная их, можно, например, сразу увидеть невыполнимость каких-то условий задания или решить вопрос о том. стоит ли модернианроаать систему. если ее показатели уже блиакн к теоретическому пределу. Формулы для предельных оценок поааоляют указать, какие параметры влияют на качество н как. Их можно также испольэовать для получения предварительного представления о показателях новой системы, существующей пока только в воображении проектщювщика, чтобы Решить, стоит ли начинать щюектировапие.

Алгоритмы обработки и формирования радиосигналов, вайденные тем или иныи способом, необходимо рсаэизоеать в создаваемой аппаратуре. Зто оаначает, что требуется подобрать технические средства, которые будут выполнять операции, предписываемые алгоритмами. В настоящее время существуют два осяовных способа реализации алгоритма: аналоговый и цифровой. 1Пироко применяется также их комбинирование. Аналоговая техника (ее шгмли прииенать раньше) использует электрические схемы с линейным или нелинейным пресбрааованиеи токов или напряжений (усилители, фильтры, детекторы н др.).

При цифровой Реалиаацни сигнал поступает на преобразователь аналог — цифра, после чего обработку по аеденному алгоритму выполняет цифровой вычислитель. Цифровая техника имеет важные преимущества. Ее элементы стабильны и легко вааимозаменяемы. Цифровые устройства удобно сопрягать с пифровой ЭВМ. которая, как прввило, входит в состав системы радиоуправлення. При необходимости командами с ЭВМ удобно менять параметры, а иногда и структуру цифровых схеи. Одяако цифровая техника не работает на очень высоких частотах, соответствующих 380 несущим радиосигналов.

КРоме того, до преобразования в цифровую ФоРмУ принимаемый Радиосигнал необходимо уси. лизать П у чаще р ц рие., т ",кта оказывается смешанной — аналого-цифровой. цифровой также можно стРОить различными способами. Прн первом способе (его называют аппаратным) вычислитель собирается под заданный алгоритм нз цифровых микросхем или реализуется в виде большой интегральной схемы. При втором (программном) — вычислитель основывается на использова.

нии микропроцессоров или универсальной ЗВМ, в которые закладывают нужную программу. Программный способ выгоден, когда скорость поступления информации сравнительно нсвелике, а преобразующие операции достаточно сложны. Иногда оба способа комбинируют. Проектировщику обычно приходится иаиенять первоначально полученный алгоритм, подгоняя его к виду, удобному для принятого способа реализации. Тек, при цифровой аппаратной реализации важно использовать как можно более грубое квантование, чтобы упростить вычислитель (часто сигнал квзнтуется всего на два уровня).

Прогрвммнал реализация рассчитана на вычислитель с заданной разрядной сеткой. Здесь важно экономить скорость ввода, время счета и объем памяти. Вольшие возьанккости для етого также заложены в подборе наиболее целесообразного алгоритма. На этом этапе системного проектирования результаты Реализации представляются в виде структурной схемы, на кото)юй отображены основные блоки радиосистемы и связи между ними. Структурная н функциональная схемы являются основой для проведения системного анализа проектируемой радиосистемы. Цель зналиаа — определить основные показатели качества радиосистемы и установить их аависимссть от параметров схемы, приходящих сигналов и помех. Анализ может быть самостоятельным методом проектировании. Подвергая анализу разные варианты схем.

найденных звристически или взятых по аналогии длв уже известных радиосистем, можно выбрать в конце концов лучший вариант. Удовлетворяющий техническому ааданию. Задача анализа моэкет состоять в оценке влияния внешних или внутренних помех, учете возможных искажений из-за нестабильности или неточности знание номиналов различных элементов. Прн цифровой реализации обычно возникает задача определения ошибок из-эа квантования и временной дискретизации. В результате анализа выявляетса не только значение показателя качестве, но и его зависимость от параметров Фуккцио- 381 нальной схемы. Зту зависимость можно использовать для выбора оптимальных значений параметров (выполнить парамет рический синтез). Существуют три вида анализа: яыюрежическнй анализ, имижациониюе моделирование и натурный эксперимент.

Общие характеристики анализа кэк метода исследования относятся в равной мере ко асеи трем видам. Однако каждый из них имеет свои специфические особенности. Теоретический апалиа позволяет получать искомые зависимости в виде формул. Это очень удобно, поскольку обеспечивает наглядность и общность результатов. Из формул легко видеть, какие именно параметры системы и кзк влияют на тот иля иной показатель качества. Исследуя формулу методами математического программирования, можно установить область оптимальных значений пареметров, при которых достигается вышнее качество. Выполняя теоретический анализ, не следует сразу рассматривать ванболее полную коицеятуальвую модель.

Характеристики

Список файлов книги