Реферат: Вагова обробка сигналів і зображень у радіотехнічних системах на основі атомарних функцій

3. МТК российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова. Сер.: Научная сессия, посвященная Дню радио. Москва, 2006.

4. Міжнароднійнауково-технічній конференції “Інтегровані комп’ютерні технології в машинобудуванні”.Харків, Україна, 16-17 листопада2006 року.

5. Третій науковій конференції Харківського університету Повітряних Сил імені Івана Кожедуба. Харків, Україна, 28-29 березня 2007 року.

6. МТК российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова. Сер.: Цифровая обработка сигналов и ее применение. Москва, 2007.

7. МТК российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова. Серия: Научная сессия, посвященная Дню радио. Москва, 2007.

8. The sixth international Kharkov symposium on physics and engineering of microwaves, millimeter and submillimeter waves and workshop on terahertz technologies. Kharkov, Ukraine, June 25-30, 2007.

9. The sixth international conference on antenna theory and techniques. Sevastopol, Ukraine, September 17-21, 2007.

10. Міжнароднійнауково-технічній конференції “Інтегровані комп’ютерні технології в машинобудуванні”.Харків, Україна, 16-17 листопада 2007.

Публікації. Основні положення та результати дисертаційного дослідження опубліковано в 17 роботах, з них 5 статей – у наукових виданнях, включених у перелік ВАК України (3 статті у науково-технічних журналах, 2 статті – у збірниках наукових праць), 7 статей у працях наукових конференцій та 5 тез доповідей на наукових конференціях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Повний обсяг дисертації складає 235 сторінок, в тому числі ілюстрацій на 11 окремих сторінках, таблиць на 4 окремих сторінках, список використаних джерел з 116 найменувань на 14 сторінках та 10 додатків на 53 сторінках.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовується актуальність задачі створення нових ВФ, у тому числі й на основі АФ. Визначено об’єкт і предмет досліджень, сформульовано мету і згідно з поставленою метою перелічено задачі дослідження, описано методи дослідження, відзначено наукову новизну та практичну цінність отриманих результатів. Наведено дані про публікації, апробації та особистий внесок автора.

У першому розділі наведено короткий оглядстану і обґрунтування застосування ВФ у різних задачах, які вирішуються за допомогою РТС. Даний розділ містить також основну теоретичну інформацію, необхідну для досягнення мети роботи і вирішення поставлених задач. Розглянуто основні поняття теорії АФ.

Показані особливості застосування ВФ в оптимальних алгоритмах просторово-часової обробки сигналів і формування зображень за допомогою РСА. Так, використання вагової обробки ЗС забезпечує зниження рівня бічних пелюсток (РБП) відгуку фільтра оптимальної обробки та відповідне підвищення ймовірності виявлення сигналів із великим динамічним діапазоном амплітуд, а формування АР поля в апертурах реальної та синтезованої антен у вигляді ВФ дозволяє отримати задану форму ДС РСА (наприклад, забезпечити мінімальний РБП у заданих напрямках для зменшення рівня проникних завад). Незважаючи на широке застосування вікон у цих алгоритмах, потенціальні можливості підвищення якісних показників таких систем шляхом удосконалення ВФ практично мало досліджені. Тому для визначення місця вікон в оптимальних алгоритмах проведено опис оптимізаційних задач обробки сигналів у класичних і модифікованих РСА. У дисертаційній роботі розглянуто окремо класичний і модифікований алгоритми обробки сигналів РСА. Головна відмінність між ними полягає у вихідному ефекті, який у першому випадку формує як РЛЗ оцінку комплексного коефіцієнта розсіювання (у вигляді реальної й уявної частин вихідного ефекту, його модуля або квадрата модуля), а у другому – питому ефективну площу розсіювання (при цьому в алгоритм формування вихідного ефекту РСА включено операцію декореляції вхідної послідовності) підстильної поверхні. На основі аналізу отриманих алгоритмів побудовані структурні схеми РСА, в яких визначено місце ВФ.

Наведено огляд та аналіз класичних вікон й існуючих ВФ, створених на основі класичних, а також на основі класичних і АФ (ВФ отримані з використанням АФ відносять до вікон Кравченка). Подано класифікацію ВФ за способом їх формування, у якій вікна поділяють на класичні з явним аналітичним описом і сконструйовані, що, у свою чергу, розділені на комбіновані з явним аналітичним описанням та алгоритмічні. До останніх запропоновано віднести ВФ, отримання яких базується на визначеному алгоритмі (наприклад, введення порога з подальшим згортанням самих із собою чи з іншими ВФ). Такі вагові вікна не завжди можна описати за допомогою простих аналітичних виразів. Але, як показав аналіз літератури та розрахунки, проведені у дисертаційній роботі, вони можуть забезпечити високі якісні показники роботи РТС.

У розділі було розглянуто конкретні приклади задач, вирішення яких потребує застосування ВФ і алгоритмів ковзного згладжування зображень, які формуються за допомогою РТС. При цьому аналіз впливу вікон, які застосовують у віконному перетворенні Фур’є, на якість визначення складових спектра одновимірних і багатовимірних сигналів (полів) виконаний у рамках задач непараметричного гармонічного аналізу. Проаналізовано також метод згладжування оцінок спектральних густин потужності завадових випадкових процесів, а також первинних РЛЗ на етапі вторинної обробки шляхом застосування методів, які базуються на перетворенні Фур’є.

Другий розділ дисертації присвячений розробці узагальнюючого алгоритму формування ВФ із застосуванням АФ, створенню на його основі нових вікон і визначенню їх параметрів. Побудовано таблицю цих ВФ та їх параметрів і проведено порівняльний аналіз із параметрами існуючих ВФ, за результатами якого обґрунтовано доцільність формування нових вікон шляхом застосування порогових і степеневих перетворень до АФ і АФ у комбінаціях з класичними ВФ. Однак аналіз показав, що таблиці для виявлення усіх особливостей вікон недостатньо, тому необхідно мати можливість їх візуального порівняння (наприклад, часто необхідно знати поведінку бічних пелюсток на усьому інтервалі частот). У роботі вибірково показані ВФ та їх Фур’є-образи, які дозволяють отримати вичерпну інформацію про особливості вагових вікон. Деякі з них – , та – показані на рис.1-3. Ці ВФ отримані шляхом перемноження класичних вікон Дольфа-Чебишева (Ч ) з різними РБП, Хеммінга та АФ сім’ї , взятих на п’єдесталі та зведених до ступенів.

Із рис.1 випливає, що ВФ дозволяє зменшити РБП, а саме – першого на 9 дБ (з –46 до –55 дБ) у порівнянні з функцією Хеммінга, загальний РБП знижується на 3,5 дБ, а головна пелюстка розширюється на 2%. Порівнюючи вагові вікна та з функцією Чебишева (РБП –43 дБ) (рис.2 та 3), можна відзначити, що для першої спостерігається зниження бокових пелюсток починаючи з першої відповідно на 6, 3, 1,2 і 0,8 дБ, а рівень усіх наступних бічних пелюсток нижче приблизно на 0,5 дБ при розширенні головної пелюстки на 1,6. Для другої – розширення головної пелюстки становить 5,6%, однак перша пелюстка знижується до рівня –56 дБ, потім РБП досягає значення –44 дБ і швидко знижується до –55 дБ.

У розділі проаналізовано вплив розроблених ВФ на якість вирішення задач картографування поверхні за допомогою РСА. Для цього було потрібно попередньо визначити місце ВФ в оптимальних і квазіоптимальних алгоритмах синтезування апертури. Показано, що за деякими обмеженнями алгоритм класичного синтезування може бути представлений у вигляді

(1)

де – ДС бортової антени, перерахована до координат поверхні; – результат внутрішньоімпульсної обробки (узгодженої) -го прийнятого імпульсу; – період проходження імпульсів; – комплексна обвідна -го імпульсу; – адитивна суміш сигналу і завади на вході приймального тракту РСА (рівняння спостереження).

а	а	а
б	б	б
Рис. 1. Вагові вікна Хеммінгаіу часовій та частотній областях	Рис. 2. Вагові вікна Чебишева з РБП –43 дБ іу часовій та частотній областях	Рис. 3. Вагові вікна Чебишева з РБП –43 дБ іу часовій та частотній областях

У результаті аналізу виразу (1) визначено, що ВФ можна вводити в алгоритми роботи РСА таким чином:

а) перемножити з опорним сигналом під знаком інтеграла при формуванні

,

де - ВФ;

б) перемножити на функцію вікна і ЗС і опорний сигнал в (1);

в) перемножити на функцію вікна (1) ДС , яка бере участь у міжперіодному накопиченні імпульсів, що відповідає зміні обвідної азимутальної пачки імпульсів

;

г) перемножити на функцію вікна і АР бортової антени і опорний сигнал під знаком суми у (1). При цьому добуток функції вікна у функції має відповідати результуючому АР (як образи Фур’є).