Удосконалення фільтрових методів спектрального аналізу стаціонарних ергодичних випадкових сигналів - Автореферат

Харківський Державний політехнічний університет Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана в Харківському державному політехнічному університеті Міністерства освіти і науки України. Науковий керівник: Заслужений діяч науки та техніки України, заслужений винахідник України, доктор технічних наук, професор Чинков Віктор Миколайович, Харківський державний політехнічний університет, професор кафедри вимірювально-інформаційної техніки. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Павленко Юрій Федорович, Харківський державний науково - дослідний інститут метрології, керівник науково - дослідного відділу; Захист відбудеться "02" листопада 2000р. о 14.30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.050.09 у Харківському державному політехнічному університеті за адресою: 61002, м.Таким чином, методи апаратурного спектрального аналізу потребують подальшого дослідження, а тому розвиток і удосконалення фільтрових методів спектрального аналізу СЕВС є актуальною науковою задачею. узагальнити і привести методи апаратурного спектрального аналізу, в тому числі кореляційно-фільтровий, СЕВС до запропонованої узагальненої математичної моделі оцінок СЩП, зробити порівняльний аналіз методів спектрального аналізу і виявити серед них оптимальні відповідно до критерію максимуму функції правдоподібності; розробити і провести дослідження методів оптимізації ФСВ вузькосмугового фільтра для спектрального аналізу СЕВС: за критерієм мінімуму середньоквадратичної похибки апроксимації ідеальної ФСВ фільтра реальною ФСВ та за критерієм мінімуму впливу бічних пелюстків ФСВ на похибку вимірювання оцінок СЩП; зробити їх порівняльний аналіз; розробити узагальнену методику оптимального синтезу законів зміни характеристик динамічних фільтрів для кореляційно-фільтрового методу і методу безпосередньої фільтрації вимірювання оцінок СЩП СЕВС, одержати умови еквівалентності цих методів; Методи дослідження базуються на використанні теорії ймовірностей і випадкових сигналів при розробці узагальненої математичної моделі, дослідженні кореляційно-фільтрового методу і отриманні вихідних співвідношень для використання в методах оптимізації ФСВ фільтрів; методів оптимізації при розробці методів і методик оптимізації ФСВ фільтрів; теорії електрорадіокіл і комплексних функцій при розробці методик оптимального синтезу динамічних фільтрів другого порядку; теорії похибок при оцінці похибок вимірювання оцінок СЩП; інтегрального і диференціального числення при одержанні всіх наукових результатів роботи.У вступі обгрунтовано актуальність теми досліджень, сформульовані мета і задачі дисертації, показані звязок роботи з науковими темами і програмами, наукова новизна і практичне значення одержаних результатів, визначено особистий внесок автора в друкованих працях із співавторами, наведені дані про апробацію, публікації та впровадження основних результатів роботи, її структуру та обсяг. Показано, що фільтрові методи мають певні переваги перед іншими методами, а їхнє подальше удосконалення потребує принципово нових підходів. Запропоновано дослідити комплексне використання фільтрового методу вимірювання оцінки СЩП і кореляційної обробки сигналів. Методичні основи аналізу оцінок СЩП містять узагальнену математичну модель оптимальної оцінки СЩП і приведення апаратурних методів вимірювання оцінки СЩП до цієї моделі з метою виявлення серед них оптимальних. Показано, що всі відомі класичні методи апаратурного спектрального аналізу можуть бути зведені до чотирьох видів, а саме: методу безпосередньої фільтрації; методу, що використовує зрізане перетворення Фурє оцінки кореляційної функції випадкового сигналу; методу, який грунтується на усередненні коефіцієнтів Фурє випадкового сигналу по частотах і методу часового усереднення коефіцієнтів Фурє випадкового сигналу.Задача оптимізації ФСВ за середньоквадратичним критерієм формулюється таким чином: знайти оптимальну імпульсну перехідну характеристику вузькосмугового фільтра h1 опт(t), що забезпечує мінімум функціоналу Задача оптимізації за критерієм мінімуму впливу бічних пелюстків ФСВ на похибку вимірювання оцінки СЩП сформульована так: визначити оптимальну імпульсну характеристику вузькосмугового фільтра h2 опт(t), що забезпечує максимум величині за умови Аналіз ФСВ фільтрів, відповідно з (10), (11) і (12), показує, що функція забезпечує мінімальну середньоквадратичну похибку апроксимації , але призводить до появи осциляцій, як у смузі аналізу, так і поза нею (рис.1,а). Запропоновано ФСВ формувати не за допомогою класичних фільтрів, характеристики яких у процесі спектрального аналізу не перестроюються, а за допомогою динамічних (нестаціонарних) фільтрів, характеристики яких (у загальному випадку центральна частота, коефіцієнт згасання, коефіцієнт передачі) перестроюються в смузі аналізу Dw за визначеними законами, що забезпечують мінімальну похибку апроксимації ідеальної ФСВ.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ