WWW.KONF.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Авторефераты, диссертации, конференции
 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 10 |

«Алгоритмы комбинированной обработки сигналов и управления для радиоэлектронных приборных комплексов охраны с активными датчиками ...»

-- [ Страница 1 ] --

ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ»

Экз.№_________

На правах рукописи

Янакова Елена Сергеевна

Алгоритмы комбинированной обработки сигналов и управления

для радиоэлектронных приборных комплексов охраны

с активными датчиками

Специальность: 05.13.01 – Системный анализ, управление



и обработка информации (в приборостроении)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант – профессор, доктор технических наук Петричкович Я.Я.

Москва – 201

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

В ПРИБОРНЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСАХ

С АКТИВНЫМИ ДАТЧИКАМИ

1.1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРНЫХ КОМПЛЕКСАХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ................ 28 1.1.1. Физические основы получения информации в приборных комплексах радиоэлектронных систем

1.1.2. Проблемы обработки сигналов в приборных комплексах информационноизмерительных систем

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ОПТИМАЛЬНОЙ ОБРАБОТКЕ СИГНАЛОВ...............

1.2.

1.2.1. Критерии оптимальной обработки сигналов

1.2.2. Классификация оптимальных (квазиоптимальных) цифровых фильтров.... 3 АЛГОРИТМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ СИГНАЛОВ НА ФОНЕ ПАССИВНЫХ ПОМЕХ.......... 40 1.3.

1.3.1. Критерии оптимального обнаружения сигналов

1.3.2. Анализ достоинств и недостатков алгоритмов обнаружения сигналов на фоне пассивных помех

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ОТ АКТИВНЫХ

1.4.

ДАТЧИКОВ

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ

1.5.

СИГНАЛОВ (ЦОС) В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ

1.5.1. Развитие и анализ цифровой элементной базы для построения приборных комплексов ЦОС реального времени

1.5.2. Требования к алгоритмам и современной цифровой элементной базе для построения приборных комплексов ЦОС реального времени

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1.6.

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ОПТИМАЛЬНОЙ

ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ С МИНИМАЛЬНЫМИ ВРЕМЕННЫМИ

ЗАДЕРЖКАМИ

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ОПТИМАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

2.1.

С МИНИМАЛЬНЫМИ ВРЕМЕННЫМИ ЗАДЕРЖКАМИ

2.2. ОСОБЕННОСТИ ЦИФРОВОЙ ОПТИМАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

2.2.1. Анализ структуры цифрового оптимального фильтра

2.2.2. Анализ и классификация алгоритмов реализации оптимальной обработки сигналов

2.2.3. Анализ вычислительной сложности алгоритмов оптимальной фильтрации

2.3. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОПТИМАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ С

МИНИМАЛЬНЫМИ ВРЕМЕННЫМИ ЗАДЕРЖКАМИ

2.3.1. Модификация метода прямой свертки для оптимальной обработки монохроматических сигналов

2.3.2. Схема и быстрый алгоритм цифровой оптимальной обработки частотномодулированных сигналов с минимальными временными задержками........ 90 2.3.3. Разработка схемы и быстрого алгоритма цифровой оптимальной обработки сигналов с фазо-кодовой манипуляцией......

2.4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ФОРМИРОВАНИЯ ОТСЧЕТОВ ИМПУЛЬСНОЙ

ХАРАКТЕРИСТИКИ СОГЛАСОВАННОГО ФИЛЬТРА

2.4.1. Анализ особенностей формирования отсчетов сигнала методом прямого синтеза, параметры сигнала

2.4.2. Разработка алгоритма формирования отсчетов импульсной характеристики согласованного фильтра

2.4.3. Синтез алгоритма вычисления тригонометрических функций для АЛУ с аппаратными ограничениями

2.5. СИНТЕЗ БЫСТРЫХ АЛГОРИТМОВ СОГЛАСОВАННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛОВ С

ПРОИЗВОЛЬНЫМ ЧИСЛОМ ОТСЧЕТОВ

2.5.1. Многомерный подход к решению задачи согласованной фильтрации сигналов

2.5.2. Оценка эффективности алгоритмов согласованной фильтрации на основе IP-ядер «ELcore»

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ





СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ..........

3.1.

ПОСТРОЕНИЕ УСТРОЙСТВ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ.......

3.2.

РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ

3.3.

КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ

3.3.1. Критерий оптимального обнаружения сигналов на основе комбинированной обработки

3.3.2. Разработка алгоритма анализа и оценки результатов комбинированной обработки сигналов на основе нечеткого метода Дельфи

УСЛОВИЯ ДОСТАТОЧНОЙ СТАТИСТИКИ ПРИ МНОГОКАНАЛЬНОМ ОБНАРУЖЕНИИ

3.4.

СИГНАЛОВ В ПРИБОРНЫХ КОМПЛЕКСАХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

СИСТЕМ

3.5. АНАЛИЗ СНК

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ГЕТЕРОГЕННЫХ

ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ УСТРОЙСТВ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ............

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ

СИГНАЛОВ И ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ

НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

4.1. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ КОГЕРЕНТНОГО ОБНАРУЖИТЕЛЯ ДЛЯ

КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

4.2. СИНТЕЗ РОБАСТНОГО АЛГОРИТМА ОБНАРУЖЕНИЯ СИГНАЛОВ В ПРИБОРНЫХ

СИСТЕМАХ С АКТИВНЫМ ДАТЧИКОМ В УСЛОВИЯХ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ

НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

4.3. СХЕМА КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ С МОДИФИЦИРОВАННЫМ

РОБАСТНЫМ АЛГОРИТМОМ ОБНАРУЖЕНИЯ

4.4. СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ ДВУХКАНАЛЬНОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ

СИГНАЛОВ

4.5. СТРУКТУРЫ, АЛГОРИТМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И ПАРАМЕТРЫ ОБРАБОТКИ ПАЧКИ

СИГНАЛОВ

4.5.1. Практическая реализация алгоритма когерентной обработки пачки сигналов с постоянным уровнем ложной тревоги

4.5.2. Практическая реализация алгоритмов быстрого преобразования Фурье на DSP-ядрах «ELcore»

–  –  –

6.3.1. Разработка схемы управления временной диаграммой работы активных датчиков

6.3.2. Разработка алгоритма управления временной диаграммой работы приборных комплексов активных датчиков в реальном времени

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА МНОГОКАНАЛЬНОЙ ОПТИМАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ

6.4.

СИГНАЛОВ В ПРИБОРНЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСАХ

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОГРАММНОАЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИБОРНОГО КОМПЛЕКСА АКТИВНОГО

ДАТЧИКА

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 7. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСПЫТАНИЯ,

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ВНЕДРЕНИЯ

7.1. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ АЛГОРИТМОВ КОМБИНИРОВАННОЙ

ОБРАБОТКИ В ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ ПРИБОРНОМ КОМПЛЕКСЕ

РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ «ORWELL-R» ЛЦКБ.464412.002...............266 7.1.1. Практическое применение алгоритмов комбинированной обработки сигналов в приборном комплексе радиолокационной системы «Orwell-R»............... 266 7.1.2. Сравнительный анализ тактико-технических характеристик информационноизмерительных приборных комплексов с активным датчиком.................. 280

7.2. ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ АНАЛИЗА ТЕХНИЧЕСКОГО

СОСТОЯНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СЕРИЙНОЙ

РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ «ORWELL-R»

7.3. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ АЛГОРИТМОВ НЕКОГЕРЕНТНОЙ

ОБРАБОТКИ В ПРИБОРНОМ КОМПЛЕКСЕ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ XДИАПАЗОНА «MRS-1000»

7.4. РЕЗУЛЬТАТЫ РЛС

НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПРИБОРНОГО КОМПЛЕКСА

«ORWELL-R» ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ЦЕЛЕЙ НА ФОНЕ НЕОДНОРОДНОЙ

ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

7.4.1. Объекты натурных испытаний приборного комплекса РЛС «Orwell-R». 303 7.4.2. Результаты натурных испытаний приборного комплекса РЛС «Orwell-R» по обнаружению подвижных целей на фоне низкой травы

7.4.3. Результаты натурных испытаний приборного комплекса РЛС «Orwell-R» по обнаружению подвижных целей на фоне бетонного покрытия.................. 306 7.4.4. Результаты натурных испытаний приборного комплекса РЛС «Orwell-R» по обнаружению подвижных целей на фоне высокой травы

7.4.5. Результаты натурных испытаний приборного комплекса РЛС «Orwell-R» по обнаружению подвижных целей на фоне на фоне воды

7.4.6. Результаты натурных испытаний приборного комплекса РЛС «Orwell-R» по обнаружению подвижных целей на железнодорожных путях

7.5. РЕЗУЛЬТАТЫ РЛС

СОВМЕСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПРИБОРНОГО КОМПЛЕКСА

«ORWELL-R» С ЗАКАЗЧИКОМ НА РАЗЛИЧНЫХ ОБЪЕКТАХ

7.5.1. Результаты совместных испытаний приборного комплекса РЛС «Orwell-R»

ЗАО «ЭЛВИИС» с ООО «Питер Газ» в губе Териберская

7.5.2. Результаты совместных испытаний приборного комплекса РЛС «Orwell-R»

ЗАО «ЭЛВИИС» с ОАО «РусГидро » - «Бурейская ГЭС»

7.5.3. Результаты совместных испытаний приборного комплекса РЛС «Orwell-R»

на Курской АЭС

ВЫВОДЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.. 345

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРНОГО

РЛС «ORWELL-R» ЛЦКБ.464412.002 И СОСТАВ ТИПОВОГО КОМПЛЕКТА

КОМПЛЕКСА

ПОСТАВКИ ИЗДЕЛИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ И ОПЫТНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ПРИБОРНОГО КОМПЛЕКСА СТАНЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ «ORWELL-R» СОВМЕСТНО С

ПОВОРОТНОЙ ТЕЛЕКАМЕРОЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. КОПИИ АКТА ГОСУДАРСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЯ

«ORWELL-R» СОВМЕСТНО С МИНИСТЕРСТВОМ ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ И

РЕШЕНИЯ ПО АКТУ

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. КОПИИ ПРОТОКОЛОВ ИСПЫТАНИЙ СТАНЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ

«ORWELL-R»

А. Копия протокола испытаний станции радиолокационной «Orwell-R» на Бурейской ГЭС

Б. Копия протокола испытаний станции радиолокационной «Orwell-R» в губе Териберская

В. Копия протокола испытаний станции радиолокационной «Orwell-R» на Курской АЭС

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ СОВМЕСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ

РЛС «ORWELL-R» ЗАО «ЭЛВИИС» С ООО «ПИТЕР ГАЗ» В

ПРИБОРНОГО КОМПЛЕКСА

ГУБЕ ТЕРИБЕРСКАЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 7. ФРАГМЕНТЫ ПРОГРАММ УПРАВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В

ПРИБОРНОМ КОМПЛЕКСЕ «ORWELL-R»

А. Фрагмент программы управления обработки сигналов в приборном комплексе РЛС «Orwell-R»

Б. Фрагмент программы спектрального анализа на основе быстрого преобразования Фурье для IP-ядер «ELcore»

ПРИЛОЖЕНИЕ 8. БЛОК СХЕМА АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ОБРАБОТКОЙ СИГНАЛОВ НА

ГЕТЕРОГЕННОЙ СИСТЕМЕ НА КРИСТАЛЛЕ NVCOM-02, РАЗРАБОТАННАЯ АВТОРОМ

ДИССЕРТАЦИИ И ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ПРИ СОЗДАНИИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ПРИБОРНОГО КОМПЛЕКСА РЛС «ORWELL-R»

А. Общая блок-схема подпрограммы управления цифровой обработкой сигнала по интерфейсу RS485

Б. Блок-схема подпрограммы приема байт по интерфейсу RS485.................

В. Блок-схема подпрограммы разбора пакета по истечению таймера.............

–  –  –

ПРИЛОЖЕНИЕ 10. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ КОНТРОЛЕ

КАЧЕСТВА РЛС «ORWELL-R» ЛЦКБ.464412.002 В СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ....

ПРИЛОЖЕНИЕ 11. ПАТЕНТЫ И СВИДЕТЕЛЬСТВА ОБ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ

СОБСТВЕННОСТИ НА АЛГОРИТМЫ И ПРОГРАММЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ С УЧАСТИЕМ АВТОРА

РЛС

ДИССЕРТАЦИИ И ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ПРИ СОЗДАНИИ ПРИБОРНОГО КОМПЛЕКСА

«ORWELL-R»

ВВЕДЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена развитию теории и разработке быстрых алгоритмов и программ управления комбинированной обработкой сигналов на гетерогенных системах на кристалле в информационно-измерительных малогабаритных приборных комплексах активных датчиков для обнаружения малоразмерных целей на фоне неоднородной подстилающей поверхности.

Актуальность работы. Одной из важнейших тенденций развития современных приборных комплексов является применение быстроразвивающихся цифровых технологий в системах сигнальной обработки. Это связано, прежде всего, с известными преимуществами применения цифровых сигналов: высокой потенциальной помехоустойчивостью, возможностями оптимизации, решениями задачи быстрой адаптации параметров системы к управляющему воздействию, перспективами применения универсальных аппаратных и программных решений.

Одним из решающих факторов, оказывающих влияние на развитие современных активных датчиков и повышение их эффективности, является разработка новых высокоскоростных методов обработки сигналов. Под активным датчиком в составе информационно-измерительной системы в данном случае понимается измерительный прибор, посредством которого информация получается за счет передачи, приема радиоволн [1].

В настоящее время цифровые устройства, к которым относятся цифровые фильтры (ЦФ), находят широкое применение в приборных информационноизмерительных радиоэлектронных системах, решая задачи сжатия данных, анализа спектра, адаптивной корреляционной обработки и т. п. Основные преимущества использования ЦФ по сравнению с аналоговыми обусловлены большими возможностями практической реализации заданных технических характеристик и созданием на их базе различных технических систем. В то же время ЦФ свойственны специфические недостатки, связанные с операциями квантования и округления чисел при проведении вычислений.

Существующий уровень систем обработки сигналов, разработок микроэлектронной элементной базы очень высок, так как достижения таких лидеров в области средств обработки информации, как компании Intel, Texas обеспечивают практически любые потребности в Instruments, Analog Devices, обработке информации. В создание новейших архитектур высокопроизводительных процессоров для обработки информации, сигналов и изображений, теории и практики использования процессоров, а также в области практической реализации новых процессоров в виде интегральных схем, большой вклад внесли российские компании ИТМ ВТ им. С. А. Лебедева, НИИСИ РАН, НТЦ «Модуль», ЗАО МЦСТ, ОАО «Конструкторское бюро приборостроения», НПЦ «ЭЛВИС» и отечественные ученые: Ю. В. Гуляев [2], В. Б. Бетелин [3], К. А. Валиев Б. А. Бабаян, Э. Е. Иванов, А. Л. Стемпковский [5], [4], А. Г. Шипунов, В. А. Бархоткин [6], В. А. Шахнов [7], Г. Я. Гуськов, В. Н. Филатов [8], Я. Я. Петричкович [8]-[9] и др.

Повышение интеграции микросхем, уменьшение технологических ограничений привело к возникновению новых классов процессоров и систем обработки информации, таких как «системы на кристалле», «сети на кристалле», гетерогенные и гомогенные многоядерные процессоры. Вычислительные системы на кристалле, которые содержат ядра с различной архитектурой, называются гетерогенными. Технические и экономические свойства таких элементов обработки информации, как правило, исследованы недостаточно либо известны только для относительно узких областей применения, для которых они создавались.

Исследование системных свойств новейшего класса микроэлектронных изделий – многоядерных «систем на кристалле» позволяет реализовать принципиально новый подход к построению систем цифровой обработки сигналов активных датчиков, сочетающих новые функциональные свойства, технические и экономические преимущества по отношению к существующим на рынке системам.

Успешное воплощение перспектив развития микроэлектроники во многом базируется на достижениях цифровой обработки сигналов (ЦОС), призванной решать задачи приема, формирования, обработки и передачи информации в реальном масштабе времени [10]. Осуществление сложных алгоритмов ЦОС требует, в свою очередь, применения эффективных базовых алгоритмов ЦОС (фильтрации, спектрального анализа и синтеза сигналов), экономично использующих соответствующие технические ресурсы.

Основная научная проблематика в области ЦОС заключена в разработке путей преодоления ограничений, обусловленных имеющимися ресурсами:

возможностями элементной базы, допустимой величиной программно-аппаратных затрат.

Теория цифровой обработки сигналов характеризуется многими научными достижениями. Вопросы передачи и обработки дискретных сигналов, включая построение эффективных алгоритмов обработки, рассматривались в работах М. Беланже, Б. Голда [11]-[12], А. Константинидеса, Г. Лэма, Дж. Макклелана [13], А. Оппенгейма [14], Т. Паркса, Л. Рабинера [11], Р. Хемминга [15], А. Феттвейса. В разработку теории обработки цифровых сигналов активных датчиков и построения новых вычислительных систем существенный вклад внесли российские ученые:

В. А. Котельников [16]-[17], Я. Д. Ширман, Ю. В. Гуляев [2], А. С. Бугаев [18], С. А. Лебедев [19], В. С. Бурцев [20], А. Я. Хетагуров [21], Л. Н. Преснухин [22], А. И. Галушкин, Ю. С. Шинаков [23], Ю. Г. Сосулин [24]-[25], П. А. Бакулев [26]А.С. Сигов [30], А. В. Ефимов [31], Л. Г. Гагарина [32] и многие другие. В теорию и технику создания приборных комплексов информационноизмерительных систем и аппаратуры большой вклад внесли отечественные ученые А. Л. Минц [33], А. И. Берг, А. А. Расплетин, Б. В. Бункин [34], В. П. Ефремов, В. И. Сифоров, Б. Ф. Высоцкий В. В. Витязев [35], [36]-[37], Л. М. Гольденберг [38]-[39], Д. И. Попов [40] - [46], Н. А. Кузнецов, В. К. Левин, Л. Е. Варакин [47], Ю. Б. Зубарев [10], И. Б. Федоров [48], Ю. Н. Александров [12], Н. Д. Девятков [49], Р. А. Валитов, В. Н. Сретенский [50] и др.

Публикация работ, посвященных глубокому исследованию отдельных способов сокращения сложности алгоритмов ЦОС [51] - [54], свидетельствует о насущной необходимости развития в этом направлении. Результаты новых исследований в данной области показывают [55] - [57], что они могут быть сгруппированы по следующим основным направлениям:

исследование и синтез новых структурных схем алгоритмов ЦФ, обеспечивающих низкую чувствительность характеристик к изменениям коэффициентов ЦФ;

- разработка новых типов ЦФ, для реализации которых требуется выполнение уменьшенного объема арифметических операций.

Выделение полезных сигналов на фоне помех является важнейшим назначением приборных радиоэлектронных комплексов. Под приборными радиоэлектронными комплексами понимается программно-аппаратные комплексы, предназначенные для преобразования эхо-сигналов в информацию, понятную для получателя, в основу функционирования которых положены принципы радиотехники и электроники. Одним из алгоритмов выделения полезной информации является комбинированная обработка. Под комбинированной обработкой сигналов понимается способ обработки, при котором используются одновременно два и более физических параметра. От качества и эффективности ее выполнения зависят тактико-технические характеристики системы.

В связи с вышесказанным крайне актуальной является проблема необходимости повышения эффективности малогабаритных радиоэлектронных приборных комплексов по обнаружению полезных сигналов на фоне неоднородных помех с уменьшении времени принятия решения в условиях параметрической неопределенности.

Объектом исследования в данной работе являются радиоэлектронные приборные комплексы обнаружения подвижных целей на фоне неоднородных пассивных помех посредством активных датчиков, а предметом исследования разработка новых алгоритмов управления и обработки сигналов для создания эффективного программно-алгоритмического обеспечения для малогабаритных радиоэлектронных приборных комплексов.

Загрузка...

Исходя из анализа существующих в данной области проблем, были сформулированы следующие цели и задачи работы.

Целью диссертационной работы является исследование, разработка и развитие алгоритмов управления и комбинированной обработки для обнаружения полезных сигналов на фоне неоднородных помех с уменьшением времени принятия решения в условиях параметрической неопределенности, проведения комплекса теоретических и экспериментальных работ, результаты внедрения которых должны обеспечить повышение эффективности радиоэлектронных приборных комплексов на основе отечественных гетерогенных систем на кристалле.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

исследовать, развить теоретическую основу и разработать алгоритмы реализации оптимальной обработки широкополосных сигналов от активных датчиков с минимальными временными задержками;

разработать схемы и алгоритмы обнаружения полезных сигналов от активных датчиков в условиях параметрической неопределенности, повышающие вероятность правильного обнаружения при ограниченном времени наблюдения и фиксированной вероятности ложной тревоги;

разработать критерий оптимального обнаружения сигналов на основе комбинированной многоканальной обработки для поддержки принятия решения в условиях параметрической неопределенности;

разработать алгоритм обнаружения полезных сигналов на фоне неоднородных помех с гауссовским распределением в условиях параметрической неопределенности с постоянным уровнем ложной тревоги;

разработать теоретически обоснованные алгоритмы программного управления последовательно-параллельной комбинированной обработкой сигналов на основе гетерогенных систем на кристалле;

разработать алгоритм управления радиоэлектронными приборными комплексами в информационно-измерительной системе реального времени для повышения тактико-технических характеристик системы;

–  –  –

внедрить разработанные алгоритмы комбинированной обработки и управления на основе гетерогенных систем на кристалле в радиоэлектронные приборные комплексы с активными датчиками.

Методы исследования. Теоретические и практические решения поставленных задач выполнены с применением теории и методов цифровой обработки сигналов, методов дискретной математики, теории множеств, теории параллельных вычислительных систем, теории информационных систем, теории ошибок, теории вероятности и математической статистики.

Научная новизна работы. При выполнении диссертационной работы получены следующие новые научные результаты.

1. Предложены и теоретически обоснованы новые быстрые алгоритмы оптимальной обработки широкополосных сигналов с минимальными временными задержками. Разработаны теоретические основы оптимальной обработки сигналов с линейной частотной модуляцией, быстрый алгоритм которой на 85 % эффективнее по быстродействию и всего на 0,2 дБ уступает по качественным характеристикам методу прямой свертки сигналов. Созданы быстрый алгоритм и схема реализации оптимальной обработки сигналов с фазокодовой манипуляцией, которые в N h раз эффективнее прямого метода оптимальной фильтрации, где N h - количество отсчетов импульсной характеристики фильтра.

2. Впервые разработан алгоритм управления радиоэлектронным приборным комплексом, позволяющий увеличить дальность действия активного датчика по обнаружению целей в 2-3 раза, уменьшить мертвую зону и повысить вероятность правильного обнаружения при сложной целевой обстановке.

Предложены алгоритмы реализации многоканальных реконфигурируемых оптимальных фильтров на основе гетерогенных систем на кристалле, решающие задачу автоматической перестройки алгоритмов сигнальной обработки под сигналы управляющей системы в реальном времени.

3. Предложены эффективные алгоритм и схема реализации комбинированной обработки сигналов, позволяющие использовать расширенные характеристики сигналов, повысив вероятность правильного обнаружения на 25-30% при фиксированной вероятности ложной тревоги.

4. Разработан критерий оптимального обнаружения на основе комбинированной многоканальной обработки сигналов для принятия решения в условиях параметрической неопределенности. Развита теория анализа и оценки результатов обработки на основе нечеткого метода Дельфи с трехальтернативным обнаружением.

5. Для повышения вероятности правильного обнаружения сигналов от активных датчиков и реализации комбинированной обработки сигналов разработан алгоритм с когерентным накоплением и адаптивной схемой оценки дисперсии шума, который гарантирует постоянный уровень ложных тревог и обеспечивает трехальтернативное обнаружение с равномерным ранжированием значений условной вероятности правильного обнаружения в установленных границах условной вероятности ложной тревоги.

6. Разработаны новые алгоритм и схема робастного обнаружения полезных сигналов от активных датчиков на фоне неоднородной гауссовской помехи в условиях параметрической неопределенности с постоянным уровнем ложных тревог, позволяющие достигать вероятности правильного обнаружения 0,99 при отношении сигнал/помеха, равном 12 дБ, по 12 реализациям эхо-сигнала.

7. Предложен эффективный алгоритм постадийной конвейеризации последовательно-параллельной комбинированной обработки сигналов на основе гетерогенных систем на кристалле. Теоретический анализ гетерогенных СнК позволил создать систему программно-аппаратного управления обработкой информации, результаты экспериментального исследования которого полностью соответствуют закону Амдала о предельных значениях ускорения при параллельной реализации алгоритмов обработки данных.

Практическая значимость работы состоит в следующих достижениях.

Разработанный алгоритм управления приборным комплексом информационноизмерительной системы с активным датчиком и алгоритмы реализации многоканальных реконфигурируемых оптимальных фильтров на основе гетерогенных многоядерных систем на кристалле позволили в 2 раза увеличить дальность действия системы по обнаружению малоподвижных целей при фиксированной пиковой излучаемой мощности сигнала.

Разработанная прикладная библиотека спектрального анализа действительных и комплексных сигналов в формате плавающей точки (стандарт IEEE 754) и блочной плавающей точки (fractional, 16+j16) под названием «LibFFT»

позволяет эффективно выполнять спектральный анализ, свертку и корреляцию сигнала на сигнальных контроллерах серии «Мультикор».

Результаты экспериментального исследования алгоритма постадийной конвейеризации для решения задачи комбинированной обработки на гетерогенных многоядерных системах на кристалле полностью соответствуют закону Амдала о предельных значениях ускорения при параллельной реализации алгоритмов обработки данных. Загруженность вычислительных ядер при параллельной обработке составляет 81-92%.

Разработанный эффективный алгоритм комбинированной обработки сигналов от активного датчика позволяет с вероятностью 0,99 решать задачу обнаружения подвижных целей на фоне неоднородной подстилающей поверхности в приборной информационно-измерительной системе на основе радиолокационной станции «Orwell-R», что подтверждается (РЛС) результатами натурных испытаний с заказчиками.

На основе созданного автором диссертации программно-алгоритмического обеспечения разработан приборный радиоэлектронный комплекс системы сигнальной обработки РЛС «Orwell-R» [58] с применением отечественных импортозамещающих гетерогенных систем на кристалле серии «Мультикор» [59], разработанных в НПЦ «ЭЛВИС».

Разработанные эффективные программно-алгоритмические средства позволили создать на базе отечественной универсальной программируемой многоядерной архитектуры устройства, осуществляющие комбинированную обработку сигналов в реальном времени с характеристиками производительности, соответствующими современному мировому уровню.

Разработано программно-алгоритмическое обеспечение для анализа технического состояния и диагностики приборного радиоэлектронного комплекса серийной РЛС «Orwell-R» ЛЦКБ.464412.002, статистика по поставкам и отказам которой показывает высокий уровень качества изделия, а также полноту и достоверность проверки в процессе производства.

Радиоэлектронный приборный комплекс на базе РЛС «Orwell-R» внедрен на 27 важнейших объектах государственного значения и рекомендован для оснащения объектов Минобороны России и принятию на снабжение Вооруженных Сил Российской Федерации (копии акта государственных испытаний и решения по акту прилагаются в приложении 4).

Анализ результатов внедрения показал, что современный уровень развития программируемых гетерогенных многоядерных систем на кристалле соответствует требованиям задач комбинированной обработки сигналов.

В соответствии с государственной стратегией развития приборостроительной, электронной и радиоэлектронной промышленности выполненная работа непосредственно связана с планом научных исследований предприятия ЗАО «ЭЛВИИС» и является важной для повышения обороноспособности страны ввиду возможности создания на основе полученных в ней результатов высокоэффективных отечественных информационно-измерительных систем и комплексов управления. Автор диссертации проводил исследования в рамках приоритетных направлений развития науки, технологий и техники РФ «Безопасность и противодействие терроризму», утвержденных указом Президента Российской Федерации от 07 июля 2011 г. № 899.

Достоверность результатов работы подтверждена теоретическими расчетами и моделированием, хорошей сходимостью теоретических оценок с результатами экспериментальных исследований и испытаний, многолетним опытом эксплуатации на стратегических объектах Российской Федерации охранных систем на основе приборного комплекса РЛС «Orwell-R», разработанного на основе теоретических и технических идей данной работы.

Внедрение результатов работы. С использованием предложенных в диссертации новых научных положений было создано устройство комбинированной обработки сигналов для радиоэлектронного приборного комплекса серийной РЛС «Orwell-R» ЛЦКБ.464412.002 на основе отечественных гетерогенных систем на кристалле «Мультикор» (НПЦ «ЭЛВИС» [60]), что подтверждено актами о внедрении соответствующих изделий на предприятии ЗАО «ЭЛВИИС» [61] г. Москва (см. приложение 1). Информационно-измерительная система на базе РЛС «Orwell-R» предназначена для круглосуточного наблюдения и охраны объектов в угловом секторе обзора 360 и на дальности до 1 км. По результатам государственных испытаний радиоэлектронный приборный комплекс на основе РЛС «Orwell-R» рекомендован для оснащения объектов Минобороны России и принятию на снабжение Вооруженных Сил Российской Федерации.

По результатам испытаний в ОАО «Аэропорт Сургут» вышеуказанный информационно-измерительный охранный комплекс рекомендован для применения в системах обеспечения безопасности полётов, для обзора летного поля аэропортов и для создания автоматизированных систем безопасности в качестве системы обнаружения целей (человек, автомобиль, животное). По результатам оценки ФГУП ГосНИИ «Аэронавигация» электромагнитной совместимости радиолокационной станции «Orwell-R» с оборудованием радиоэлектронных средств обеспечения полетов и связи аэродрома Шереметьево (Москва) приборный информационно-измерительный охранный комплекс установлен в аэропорту Шереметьево, при этом обеспечивая электромагнитную совместимость с радиоэлектронными системами Аэропорта.

Радиоэлектронный приборный охранный комплекс на основе РЛС «Orwell-R»

был внедрен на 27 предприятиях (приложение 9). Среди них можно выделить стратегические объекты Российской Федерации: Бурейская ГЭС, Иркутская ГЭС, Усть-Илимская ГЭС, Новосибирская ГЭС, Саяно-Шушенская ГЭС, порт Махачкала, порт Приморск, порт Ейск, объекты XXII зимних Олимпийских игр (г.

Сочи), аэропорт Шереметьево и многие другие.

Достигнутые в диссертации результаты были внедрены в программноаппаратный приборный комплекс охранной радиолокационной станции «MRSЖНКЮ 464412.001 НПФ «Микран» [62], что подтверждается актом внедрения (приложение 1).

Новизна разработанного при непосредственном участии автора диссертации программно-аппаратного обеспечения приборного комплекса РЛС «Orwell-R» и РЛС «MRS-1000» зарегистрирована в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ): свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2008613850 «Прикладная библиотека элементарных функций для от 12.08.2008 ELcore-XX» [63], свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2013611443 от 09.01.2013 [64], свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2012660850 от 09.10.2012 [65], свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2012660836 «Orwell-R RadarVAM»

от 04.10.2012 [66], свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2012619209 «Orwell-R RadarDSP» от 27.08.2012 [67], свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2012619210 «Orwell-R Plugin»

от 27.08.2012 [68], патент на полезную модель «Система и способ трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности» №124820 от 10.02.2013 [69], патент на полезную модель «РЛС с программируемой временной диаграммой» № 070301 от 13.05.2013 [70].

Личный вклад автора. Все выносимые на защиту научные положения в рамках диссертационной работы, теоретические и экспериментальные исследования и разработки выполнены автором лично. Автор диссертации активно участвовал во внедрении результатов работы, внеся значительный вклад в освоение радиоэлектронного приборного комплекса РЛС в серийное производство.

Кроме того, автор участвовал в подготовке и проведении натурных испытаний информационно-измерительного радиоэлектронного приборного комплекса на основе РЛС «Orwell-R» и испытаниях с заказчиком, в разработке программной и эксплуатационной документации.

На защиту выносятся:

быстрые алгоритмы и схемы реализации оптимальной обработки широкополосных сигналов с минимальными временными задержками, отличительной особенностью которых является использование свойств сигнала для минимизации количества арифметических операций;

алгоритм и схема реализации комбинированной обработки для обнаружения полезных сигналов на фоне помех, отличительной особенностью которых является использование когерентной и некогерентной обработки в условиях параметрической неопределенности в задачах выделения полезной информации;

критерий оптимального обнаружения на основе комбинированной многоканальной обработки сигналов для принятия решения в условиях параметрической неопределенности; развитие теории анализа и оценки работы комбинированной обработки на основе нечеткого метода Дельфи с трехальтернативным обнаружением, который позволяет повысить вероятность правильного обнаружения сигналов при фиксированной вероятности ложной тревоги;

алгоритм обнаружения сигналов с когерентным накоплением и адаптивной схемой оценки дисперсии помехи, который гарантирует постоянный уровень ложных тревог и обеспечивает трехальтернативное обнаружение с равномерным ранжированием значений условной вероятности правильного обнаружения в установленных границах условной вероятности ложной тревоги;

алгоритм и схема робастного обнаружения сигналов от активных датчиков, отличающиеся возможностью выделения полезных сигналов на фоне неоднородных гауссовских помех с постоянным уровнем ложных тревог;

алгоритм постадийной конвейеризации последовательно-параллельной комбинированной обработки сигналов на основе гетерогенных многоядерных систем на кристалле, позволивший создать систему программно-аппаратного управления обработкой информации;

алгоритм управления приборным комплексом, позволяющий увеличить дальность действия активного датчика по обнаружению целей в 2-3 раза, уменьшить мертвую зону и повысить вероятность правильного обнаружения при сложной целевой обстановке, а также алгоритмы реализации многоканальных реконфигурируемых оптимальных фильтров, решающих задачу автоматической перестройки алгоритма сигнальной обработки под сигналы управляющей системы в реальном времени;

программно-алгоритмическое обеспечение системы сигнальной обработки в составе информационно-измерительного приборного комплекса РЛС «Orwell-R» ЛЦКБ.464412.002 на основе отечественных импортозамещающих гетерогенных систем на кристалле серии «Мультикор», а также материалы, перечисленные в разделах научной новизны, практической значимости и внедрения результатов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях: II Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы разработки перспективных микро и наноэлектронных систем – 2006 (МЭС-2006)», Истра, ИППМ РАН; III Всероссийской научнотехнической конференции «Проблемы разработки перспективных микро и наноэлектронных систем – 2008 (МЭС-2008)», Истра, ИППМ РАН; IV Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы разработки перспективных микро и наноэлектронных систем – 2010 (МЭС-2010)», Истра, ИППМ РАН; V Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы разработки перспективных микро и наноэлектронных систем – 2012 (МЭС-2012)», Истра, ИППМ РАН; 6-й международной конференции «Авиация и космонавтикаМосква, МАИ; Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем 2007», Москва, МИЭТ; XXXIV Международной научной конференции «Гагаринские чтения - 2008». Москва, МАТИ; Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем - 2008», Москва, МИЭТ; 7-й международной конференции «Авиация и космонавтика-2008», Москва, МАИ; Окружной научнопрактической конференции, посвященной 50-летию полета в космос Ю.А. Гагарина «Зеленоград-космосу», Москва, филиал ФГУП «ГНП РКЦ «ЦСКБПРОГРЕСС» - «НПП «ОПТЕКС»; 11-й международной конференции «Авиация и космонавтика-2012», Москва, МАИ; 5-й Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике – 2012», Москва, МИЭТ.

Диссертационная работа соответствует специальности 05.13.01 «Системный анализ, управление и обработка информации (в приборостроении)», так как в работе решаются проблемы программно-аппаратной обработки сигналов от активных датчиков с целью повышения эффективности функционирования и управления радиоэлектронными приборными комплексами.

Теоретические и прикладные исследования ориентированы на повышение тактикотехнических характеристик приборных комплексов с активными датчиками с использованием новых разработанных автором диссертации алгоритмов управления и современных методов обработки информации. Значение работы для решения поставленных научной и технической проблем состоит в разработке новых алгоритмов и схем комбинированной обработки сигналов и алгоритмов управления приборными комплексами с обеспечением устойчивой работы систем в реальном времени.

По теме диссертации опубликовано 73 научные работы. Из них в ведущих рецензируемых журналах, входящих в перечень, утвержденный ВАК – 23, тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях – 15, 6 свидетельств о регистрации программ для ЭВМ, 2 патента на полезную модель (см. приложение 11), 27 статей в научно-технических журналах. Без соавторов опубликованы 52 работы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Объем основного текста диссертации – 298 страниц. В работе содержится рисунков и таблиц. Список литературы содержит 225 наименований.

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, формулируются цели и задачи работы, перечисляются элементы научной новизны и практической значимости, дается краткое содержание глав работы.

В первой главе определены актуальные проблемы построения приборных комплексов информационно-измерительных систем с активным датчиком.

Сформулированы основные проблемы обработки сигналов, связанные с повышением чувствительности аппаратно-программных компонентов системы, решением задачи адаптации алгоритмов сигнальной обработки в условиях параметрической неопределенности. Отмечена актуальность задачи оптимального обнаружения сигналов при комбинированной обработке и фиксированном времени наблюдения, учитывающая совместное решение независимых измерений.

Показано, что несмотря на существующие робастные и устойчивые алгоритмы обнаружения сигнала на фоне неоднородной гауссовской помехи, вопросы накопления статистики по пассивным помехам и принятия решения по недостаточной статистике в многоканальном обнаружителе недостаточно исследованы. На основе проведенного анализа преимуществ и недостатков современных аппаратных решений для построения систем сигнальной обработки автором обоснована перспективность использования аппаратного решения на основе гетерогенных многоядерных систем на кристалле (СнК) для решения задач обработки сигналов. Показано, что гетерогенные СнК позволяют решить поставленные задачи комбинированной фильтрации и соответствуют требованиям к производительности СБИС. Определены цели и задачи работы.

Во второй главе рассмотрены теоретические вопросы, связанные с расчетом вычислительной сложности алгоритма цифровой обработки сигналов, влияния конечной разрядности вычислительных устройств на качество выполнения фильтрации. На основе анализа современных методов и алгоритмов согласованной фильтрации выполнен расчет количества арифметических операций, необходимых для реализации согласованного фильтра, в зависимости от количества отсчетов входного сигнала. Показана необходимость разработки алгоритмов реализации согласованной фильтрации с минимальными временными задержками, определяемая временем поступления входных отсчетов сигнала. Предложены эффективные алгоритмы реализации согласованной фильтрации (СФ) с минимальными временными задержками: для монохроматических сигналов – алгоритм реализации СФ гетеродинированием, для линейночастотномодулированного (ЛЧМ) сигнала - метод подапертур, для сигналов с фазо-кодовой манипуляцией (ФКМ) - метод кодовых скользящих сумм. Показана высокая эффективность разработанных алгоритмов реализации согласованной фильтрации, и в ряде задач количество арифметических операций в 2-30 раз меньше, чем в классических алгоритмах обработки. Разработан алгоритм формирования импульсной характеристики согласованного фильтра, адаптированный к параметрам цифрового вычислительного синтезатора сигналов и позволяющий в реальном времени изменять характеристики работы приборного комплекса информационно-измерительной системы.

В третьей главе на основе анализа принципов комбинированной обработки показано, что методы полной обработки позволяют достичь необходимой эффективности при решении задачи многомерной фильтрации. Сформулирован критерий оптимального обнаружения сигналов на основе комбинированной обработки, который обеспечивает минимальное ограниченное время наблюдения.

Предложен алгоритм оценивания результатов работы комбинированных обработки на основе нечеткого метода Дельфи. Показано, что применение нечеткого метода Дельфи первого типа является достаточным критерием для оценки результатов работы комбинированных фильтров. Сформулировано условие достаточной статистики при многоканальном обнаружении сигналов в приборных комплексах информационно-измерительных систем. Достаточная статистика основана на отношении правдоподобия и обеспечивается совместным результатом работы нескольких обнаружителей. Отмечены положительные черты гетерогенных СнК, которые позволяют решить задачи комбинированной обработки и соответствуют требованиям к производительности СБИС.

В четвертой главе рассмотрены теоретические вопросы, связанные с разработкой схем алгоритмов реализации двухканальной комбинированной обработки сигналов. Проведен параметрический синтез когерентного обнаружителя для комбинированной обработки сигналов в приборных комплексах с адаптивной схемой оценки дисперсии помехи. Разработан робастный алгоритм обнаружения сигналов в системах с активным датчиком в условиях параметрической неопределенности с постоянным уровнем ложных тревог, обеспечивающий трехальтернативное обнаружение с равномерным ранжированием значений условной вероятности правильного обнаружения в установленных границах. Синтезирована схема некогерентного обнаружителя сигналов с постоянным уровнем ложных тревог на основе F-статистики.

В пятой главе рассмотрены теоретические вопросы, связанные с методами и алгоритмами программно-аппаратного управления комбинированной обработкой сигналов. Предложена схема функционирования устройства комбинированной обработки на основе гетерогенной многоядерной СнК. Проведен анализ методов и алгоритмов конвейеризации и управления программно-аппаратной реализации комбинированной обработкой в параллельных вычислительных системах.

Предложена теоретико-множественная формализация задачи эффективного управления многоядерной системой реального времени. Разработана модель управления вычислительными узлами в программируемых многоядерных устройствах комбинированной обработки, которая позволяет моделировать работу многоядерной гетерогенной СнК, производить оценку полученных алгоритмов управления и выбирать наилучшее решение. Предложен алгоритм конвейеризации на уровне процессорных ядер с параллелизмом MIMD-типа. Предложен алгоритм постадийной конвейеризации процессорных ядер для выполнения задачи комбинированной обработки.

В шестой главе на основе анализа принципов управления приборными комплексами показано, что определяющим фактором для увеличения чувствительности импульсных активных датчиков является изменение длительности и частотной полосы сигнала с учетом аппаратных и программных ограничений. Разработан алгоритм управления временной диаграммой работы активного датчика в реальном времени, ключевой особенностью которого является использование независимых временных слотов и профилей сигнала. Предлагается гибкое решение проблемы улучшения тактико-технических характеристик приборного комплекса по дальности обнаружения целей. Разработаны схема и алгоритм многоканальной комбинированной обработки сигналов активного датчика в приборных комплексах информационно-измерительных систем.

В седьмой главе рассмотрены результаты внедрения разработанных алгоритмов реализации комбинированной обработки, алгоритм реализации некогерентной фильтрации с постоянным уровнем ложной тревоги в РЛС обнаружения и сопровождения ближнего действия. Приведены результаты натурных испытаний РЛС «Orwell-R» по обнаружению подвижных целей на фоне разных типов подстилающих поверхностей: воды, низкой и высокой травы, железнодорожных путей, дорожного покрытия. Приведены результаты совместных испытаний с заказчиком РЛС «Orwell-R» ЗАО «ЭЛВИИС» с ООО «Питер Газ» в губе Териберская, с ОАО «РусГидро» - «Бурейская ГЭС» и на Курской АЭС.

В заключении сформулированы основные результаты работы. В приложениях приведены акты внедрения результатов диссертационной работы, основные технические характеристики приборного комплекса РЛС «Orwell-R»

ЛЦКБ.464412.002 и состав типового комплекта поставки изделия, программа и методика испытаний и опытной эксплуатации приборного комплекса станции радиолокационной «Orwell-R» с поворотной телекамерой, копии акта государственных испытаний изделия «Orwell-R» совместно с министерством обороны Российской Федерации и решения по акту, копии протоколов испытаний станции радиолокационной «Orwell-R», демонстрационные материалы проведения испытаний приборного комплекса станции «Orwell-R» с заказчиком, фрагменты программ управления и обработки сигнала для приборного комплекса РЛС «Orwell-R», блок-схема алгоритма управления обработкой сигналов на гетерогенной системе на кристалле NVCom-02, перечень предприятий, внедривших программно-аппаратную информационно-измерительную систему на базе РЛС «Orwell-R», результаты работы программного обеспечения при контроле качества приборного комплекса РЛС «Orwell-R» ЛЦКБ.464412.002 в серийном производстве, патенты и свидетельства об интеллектуальной собственности, полученные с участием автора диссертации и использованные при создании приборного комплекса РЛС «Orwell-R».

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

В ПРИБОРНЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСАХ С

АКТИВНЫМИ ДАТЧИКАМИ



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 10 |
Похожие работы:

«Экз. № _ Касимов Рустам Азатович Исследование и разработка системы автоматизации процессов децентрализованного доступа и управления потоками данных облачных ресурсов Специальность 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в приборостроении) Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Портнов Е. М. Москва 2014...»

«УДК 621.384.8 Кузьмин Денис Николаевич МАСС-СПЕКТРОМЕТР С ПОСТОЯННЫМ МАГНИТОМ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОВ В АСУТП СУБЛИМАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ГЕКСАФТОРИДА УРАНА. Специальность 01.04.01 – Приборы и методы экспериментальной физики ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель: доктор...»

«Майоров Артем Владиславович ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ОПОРЫ ЭЛЕКТРОДОМКРАТОВ СТАРТОВОГО КОМПЛЕКСА Специальность 05.11.16 – Информационно-измерительные и управляющие системы (приборостроение) Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Светлов Анатолий Вильевич ПЕНЗА 2015 Содержание Стр. Введение Глава...»

«Диких Алина Александровна Партия власти, ее место и роль в политической жизни России Специальность: 23.00.02 – политические институты, процессы и технологии (политические науки) Диссертация на соискание ученой степени кандидата политических наук Научный руководитель: доктор социологических...»

«Замбург Евгений Геннадьевич РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ПЛЕНОК ZnO МЕТОДОМ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ОСАЖДЕНИЯ ДЛЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГАЗОВЫХ СЕНСОРОВ Специальность 05.27.01 Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты,...»

«Бардин Виталий Анатольевич СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОТОЧНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АКТЮАТОРОВ Специальность 05.11.16 – Информационно-измерительные и управляющие системы (приборостроение) Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: д.т.н., профессор...»

«ИВАНЧУКОВ АНТОН ГЕННАДЬЕВИЧ Совершенствование системы холтеровского мониторирования электрокардиосигнала для выявления опасных аритмий сердца Специальности: 05.11.17 – Приборы, системы и изделия медицинского назначения 05.11.16 – Информационно-измерительные и управляющие системы (приборостроение) Диссертация на соискание ученой...»

«Мателенок Игорь Владимирович МОНИТОРИНГ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ АРКТИКИ СПУТНИКОВЫМ СВЧ РАДИОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель –...»

«Яа Зар До МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ КЛАССИФИКАЦИИ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ СИНГУЛЯРНОГО АНАЛИЗА И НЕЙРОСЕТЕВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Специальность 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации (приборостроение, биотехнические системы и технологии) Диссертация на соискание учной степени кандидата технических наук Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Филист Сергей Алексеевич Курск – 2015 Оглавление Введение 1...»









 
2016 www.konf.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, диссертации, конференции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.