Нетребенко Костянтин Володимирович. Вдосконалення пристроїв розпізнавання радіолокаційних об'єктів в присутності завад з використанням статистичних характеристик вищих порядків

brief description

Нетребенко Костянтин Володимирович. Вдосконалення пристроїв розпізнавання радіолокаційних об'єктів в присутності завад з використанням статистичних характеристик вищих порядків : Дис... канд. наук: 05.12.17 2009

Нетребенко К.В. Вдосконалення пристроїв розпізнавання радіолокаційних об’єктів в присутності завад з використанням статистичних характеристик вищих порядків.Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.17 радіотехнічні та телевізійні системи. Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2009.
У результаті дисертаційних досліджень вирішено актуальну науково-прикладну задачу вдосконалення пристроїв і розвитку методів розпізнавання радіолокаційних об’єктів за наявності корельованих та некорельованих завад із симетричними ГРІ, шляхом використання: запропонованих у роботі завадостійких ознак розпізнавання, що враховують статистичні характеристики вищих порядків; параметрів моделей УАР та удосконалених структур пристроїв розпізнавання.
Побудовано моделі УАР негаусових сигналів, отримано їх параметричні оцінки спектрів вищих порядків, у тому числі в присутності завад. Розвинуто теорію синтезу УРФ.
Запропоновано використовувати статистичні характеристики вищих порядків для знаходження параметрів фільтрів. Вдосконалено вінерівський компенсатор завад з опорним каналом. Вдосконалено спосіб оцінювання параметрів фільтра коректора МСІ за рахунок використання вищих порядків і негаусова тестового сигналу. Вдосконалено спосіб оцінки АЧХ каналу зв’язку за рахунок використання спектрів моделей УАР.
Запропоновано нові ознаки для розпізнавання негаусових сигналів. Успішно проведено розпізнавання імітаційних негаусових сигналів на фоні завад з симетричними ПРВ. Вдосконалено структури пристроїв розпізнавання радіолокаційних об’єктів для імпульсних РЛС за рахунок використання у якості ознак моделі УАР і статистичні характеристики и вищих порядків. При моделюванні отримано перевагу, що сягає 20% у порівнянні із відомими пристроями АР розпізнавання.

У результаті дисертаційних досліджень вирішено актуальну науково-прикладну задачу вдосконалення пристроїв і розвитку методів розпізнавання радіолокаційних об’єктів за наявності корельованих та некорельованих завад із симетричними ГРІ, шляхом використання: запропонованих у роботі завадостійких ознак розпізнавання, що враховують статистичні характеристики вищих порядків; параметрів моделей УАР та удосконалених структур пристроїв розпізнавання. Шляхом імітаційного моделювання показано, що використання запропонованих ознак та вдосконалених структур пристроїв розпізнавання може забезпечити підвищення ймовірності правильного розпізнавання відбитих сигналів імпульсних некогерентних РЛС з вузькосмуговим зондуючим сигналом на 5-20% у порівнянні із результатами, що забезпечують відомі пристрої на основі класичних моделей АР. Отримані результати можуть бути використані для вирішення задачі розпізнавання радіолокаційних цілей як на діючих РЛС без суттєвої їх модифікації, так і на знов створюваних.
Найбільш важливі наукові та практичні результати роботи є такі.
1. В роботі розвинуто ідею використання параметрів моделей УАР у якості ознак при розпізнаванні негаусових сигналів. Теоретично обґрунтовано підвищення імовірності правильного розпізнавання з використанням моментних функцій та параметрів УАР-го порядку якщо сигнали мають більш значимі моментні функції порядкуу порівнянні з завадою. Вперше використано такі ознаки, як вектор коефіцієнтів моделі УАР, відліки моментної функції похибки передбачення, її дисперсія, а також нормована взаємна кореляція моментних функцій еталонного сигналу та сигналу що розпізнається. Вдосконалено структури пристроїв АР розпізнавання з урахуванням ознак на основі моделей УАР та статистичних характеристик вищих порядків. Методом імітаційного моделювання показано, що використання вдосконалених структур забезпечує підвищення імовірності правильного розпізнавання негаусових імітаційних сигналів, що їх неможливо розпізнати за статистиками 2-го порядку, а також сигналів, що спостерігаються у присутності корельованих та некорельованих завад (перевага до 20%).
2. Удосконалено структури пристроїв авторегресійного розпізнавання вузькосмугових сигналів імпульсних РЛС за рахунок використання узагальнених моделей лінійного передбачення та статистичних характеристик вищих порядків. Моделюванням на ЕОМ проведено дослідження розпізнавання демодульованих сигналів імпульсної РЛС, відбитих від надводних цілей. Показано, що у присутності корельованих та некорельованих завад із симетричними ГРІ ефективним є використання ознак на основі статистичних характеристик 3-го порядку у порівнянні із відомими ознаками на основі статистичних характеристик 2-го порядку, такими як дисперсія похибки передбачення або вектор коефіцієнтів АР. За рахунок нечутливості параметрів моделі УАР 3-го рангу до впливу завад з симетричною ГРІ отримано перевагу у 5-20%. В залежності від типу ГРІ сигналів і завад, величини ССШ, з метою підвищення якості розпізнавання можуть бути використані ознаки за статистичними характеристиками більш високих порядків, а також комбінація різних ознак у сумісному вирішувальному правилі. Можливе також використання різних структур пристроїв та різних ознак при змінені умов розпізнавання. Використання вдосконалених пристроїв розпізнавання може бути використана для оснащення діючих РЛС пристроями розпізнавання без їх суттєвої модифікації.
3. Моделі УАР вищих рангів центрованих випадкових негаусових процесів це нові моделі, що є узагальненням відомих моделей АР. У роботі побудовано моделі УАР 3-го та 4-го рангів імітаційних та реальних негаусових сигналів. За параметрами цих моделей отримано параметричні оцінки спектрів вищих порядків негаусових сигналів. Показано, що даному методу отримання спектральних оцінок вищих порядків властиві такі ж самі переваги у порівнянні з класичними методами, що й методу на основі звичайної моделі АР. Також наведено рекомендації щодо його практичного використання та підбору порядку моделі УАР. Побудовано також УАР моделі імітаційних негаусових сигналів, що знаходились під впливом завад. Під час статистичних експериментів показано, що у даному випадку можна знаходити достовірні оцінки спектрів негаусових сигналів, що спостерігаються у присутності корельованих та некорельованих завад, якщо моментна (кумулянтна) функція завади порядкублизька до нуля. Використовуючи спосіб знаходження спектрів негаусових сигналів за параметрами моделей УАР 3-го рангу вдосконалено метод ідентифікації каналу зв’язку за умови використання тестового сигналу із несиметричною ГРІ, альтернативний до використання спектрів потужності.
4. Запропоновано використовувати статистичні характеристики вищих порядків для розрахунку параметрів фільтрів. Обґрунтовано отримання виграшу якщо параметри фільтрів розраховані за оцінками моментних (кумулянтних) функцій вищих порядків. При цьому необхідно використовувати моментні функції такого порядку, для якого спостерігаються значні відмінності моментних функцій сигналу та завади. Шляхом моделювання показано, що для вінерівського компенсатора завад з опорним входом, коефіцієнти фільтра якого розраховані за моментними функціями 3-го порядку, можливе суттєве покращення компенсації (до 510 разів) у порівнянні з класичним вінерівським компенсатором. Запропоновано метод, альтернативний до методу обернення у нуль незначущих коефіцієнтів фільтра пристроїв сліпого вирівнювання АЧХ каналів зв’язку, у якому розрахунку коефіцієнтів фільтра здійснюються за оцінками моментних функцій 3-го порядку негаусова тестового сигналу. Моделюванням на ЕОМ отримано виграш у 210 разів у присутності гаусової корельованої завади та незначного ССШ. В залежності від типу ГРІ завади та ССШ можливе комбіноване використання традиційного та запропонованого методів.
5. Наукові результати та практичні рекомендації щодо оцінювання параметрів спектрів зашумлених сигналів із застосуванням моделей УАР вищих рангів було застосовано при побудові алгоритмів обробки й параметризації спектрів сигналів, які приймаються доплеровськими атмосферними станціями вертикального зондування, при виконанні НДР „Теоретичні та експериментальні дослідження засобів та методів дистанційного зондування об’єктів радіометодами” у Харківському національному університеті радіоелектроніки, що підтверджено відповідним актом впровадження.