Гуменюк Роман Михайлович. Методи та спецпроцесори подвійного згортання для спектрального аналізу сигналів діагностування

Краткое описание

Гуменюк Роман Михайлович. Методи та спецпроцесори подвійного згортання для спектрального аналізу сигналів діагностування : дис... канд. техн. наук: 05.13.05 / Тернопільський держ. економічний ун-т. - Т., 2005

Гуменюк Р. М. Методи та спецпроцесори подвійного згортання для спектрального аналізу сигналів діагностування. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 - Елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування, Тернопільський державний економічний університет, Тернопіль, 2005.
Захищаються 10 наукових праць, що містять теоретичні та прикладні дослідження в області методів спектрального аналізу сигналів діагностування із обмеженою вибіркою шляхом подвійного згортання для побудови спеціалізованих процесорів.
Запропоновано та теоретично обґрунтовано методи подвійного згортання сигналів, що є основою для визначення спектральних характеристик згідно узагальненої формули Вінера-Хінчина, в тому числі із застосуванням нової статистичної функції оцінки знаку похідної першого порядку, із послідовним використанням різних статистичних функцій для реалізації згортань по фазі та частоті, а також базисних частотних сигналів спеціальної форми.
На основі введених критеріїв якості спектральних характеристик здійснено вибір оптимальних статистичних функцій для реалізації подвійного згортання сигналів діагностування із обмеженою вибіркою.
Розроблено архітектури спецпроцесорів подвійного згортання сигналів із використанням функції оцінки знаку похідної першого порядку, що реалізовані на базі ПЛІС і впроваджені у промисловість у вигляді системи спектрального аналізу сигналів діагностування об’єктів нафтовидобутку.

Обґрунтовано необхідність визначення спектральних характеристик сигналів діагностування із обмеженою вибіркою безпосередньо в умовах привибійної зони свердловин унітарними спецпроцесорами згортання сигналів на основі статистичних функцій, що характеризуються спрощеними алгоритмами обчислень у порівнянні із відомими методами згортань.

2. Формалізовано процедуру спектрального аналізу шляхом подвійного згортання по фазі та частоті із використанням статистичних функцій на основі узагальненої формули Вінера-Хінчина та досліджено критерії якості спектральних характеристик, отриманих різними статистичними функціями, що дозволило визначити найбільш ефективні методи подвійного згортання для спектрального оброблення сигналів діагностування із обмеженими об’ємами вибірки.
3. Розроблено та досліджено метод визначення спектральних характеристик, який відрізняється подвійним використанням статистичних функцій згортання із спрощеним алгоритмом обчислення, в тому числі запропонованої функції оцінки знаку похідної першого порядку, де в якості базисних сигналів згортання по частоті застосовані функції автозгортання сигналу по фазі, що дозволило спростити процедуру спектрального аналізу.
4. Вперше запропоновано метод визначення спектральних характеристик, який відрізняється послідовним використанням різних статистичних функцій для згортання по фазі та частоті із базисними частотними сигналами у вигляді функцій автозгортань сигналу по фазі, що дозволило збільшити кількість спектральних характеристик, які обчислюються згідно спрощених алгоритмів, із значеннями критеріїв якості, що в 1,1-1,7 рази перевищують відповідні значення критеріїв якості класичної спектральної характеристики.
5. Досліджено, що значення критеріїв якості спектральних характеристик сигналів діагностування із обмеженою вибіркою, отриманих шляхом подвійного згортання на основі статистичних функцій оцінки знаку похідної першого порядку при згортанні по фазі та модульної функції при згортанні по частоті, перевищують значення аналогічних критеріїв якості в 3 - 5 разів у порівнянні із спектральними характеристиками, отриманими на основі кореляційної функції, та в 1,2 - 6 разів у порівнянні із спектральними характеристиками, отриманими із використанням інших статистичних функцій.
6. Розроблено архітектуру спецпроцесора подвійного згортання для спектрального аналізу сигналів діагностування, яка відрізняється введенням логічних схем визначення та співпадіння знаків різниць сусідніх відліків сигналів в блоці згортання по фазі, а також схем формувачів сигналів лінійно-змінної тривалості в блоці згортання по частоті, що дозволило реалізувати визначення спектральних характеристик сигналів діагностування із обмеженою вибіркою згідно методу подвійного згортання на основі функції оцінки знаку похідної першого порядку.

Розроблено багатоканальне унітарне регулярне обчислювальне середовище згортання сигналів для реалізації функції оцінки знаку похідної першого порядку, яке відрізняється введенням до кожного каналу середовища RS-тригера, логічних елементів І та ЧИ, що забезпечило зменшення обчислювальних витрат в 2-2,5 рази у порівнянні із відомими засобами згортання сигналів.
Розроблено глибинний автономний пристрій спектрального аналізу гідроакустичних сигналів діагностування привибійної зони нафтових свердловин на основі спецпроцесора подвійного згортання, виконаного на базі ПЛІС, з прогнозованим приростом дебіту нафти в межах 6-7% і який впроваджено в Івано-Франківському Спеціалізованому конструкторсько-технологічному бюро Надра”.