Разработка и исследование помехоустойчивых алгоритмов обнаружения и оценивания временных параметров сигналов в системах сбора и обработки данных
Практическая ценность работы заключается в том, что синтезированные алгоритмы обнаружения и оценивания временных параметров сигналов обеспечивают структурную устойчивость, автоматическую подстройку под фактический уровень шумов и помех, учет свойств дискретизированных во времени и квантованных по уровню сигналов и высокую эффективность радиоэлектронных систем сбора и обработки данных. Методы… Читать ещё >
Содержание
- Список используемых сокращений
- Введение б
- 1. Современное состояние вопроса и актуальность темы 9 исследования
- 1. 1. Задачи оптимальной обработки сигналов на фоне 9 шумов и помех в системах сбора и обработки данных
- 1. 2. Общие недостатки, присущие существующим 18 методам оценки временных параметров сигналов и актуальность темы исследования
- 1. 3. Цели и задачи исследования
- 2. Синтез и анализ алгоритмов оценивания периодических. 22 сигналов на фоне шумов и помех в условиях априорной неопределенности
- 2. 1. Синтез алгоритма оценивания частоты сигнала 22 на фоне паразитной амплитудной модуляции на основе метода максимального правдоподобия
- 2. 2. Синтез и анализ алгоритма оценивания периода 33 сигнала в аналого-цифровых системах обработки сигналов
- 2. 2. 1. Синтез алгоритмов оценивания периода 33 сигнала в аналого-цифровых системах
- 2. 2. 2. Анализ алгоритмов оценивания периода 36 при реализации в аналого-цифровых системах
- 2. 3. Синтез алгоритма оценивания длительности 45 импульсов периодического сигнала
- 2. 4. Синтез алгоритма оценивания начальной фазы 53 периодического сигнала
- 2. 5. Синтез алгоритма частотного детектирования в дискретно-аналоговых системах в условиях действия паразитной амплитудной модуляции 2.3 Выводы
- Разработка алгоритмов обнаружения на основе анализа временных характеристик сигналов
- 3. 1. Синтез и анализ алгоритма обнаружения сигнальной составляющей в нестационарном пуассоновском потоке импульсов неизвестной интенсивности
- 3. 2 Синтез и анализ алгоритма обнаружения отклонения периода сигнала от заданного значения 3.3 Выводы
Реализация алгоритмов обнаружения и оценивания сигналов в аналого-цифровых системах и их применение в автоматизированных системах мониторинга земных недр и регистрации электромагнитных сигналов, возникающих при разрушении горных пород
4.1 Оценка практической реализуемости алгоритмов обнаружения и оценивания временных параметров сигналов в дискретных системах
4.2 Электромагнитные сигналы, возникающие при разрушении горных пород
4.3 Выбор модели электромагнитных сигналов, возникающих при разрушении горных пород
4 .4 Структура автоматизированной системы измерений, для проведения натурных исследований электромагнитных сигналов 4.5 1 Структура автоматизированной системы измерений, для проведения лабораторных исследований электромагнитных сигналов
4.6 Первичные датчики
4 .7 Реализация алгоритмов обнаружения и оценивания временных параметров сигналов в автоматизированной системе мониторинга земных недр 4.8 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение
Список используемых сокращений
АМ — амплитудная модуляция
АРУ — Автоматическое регулирующее устройство
АССОД — Автоматизированная система сбора и обработки данных
АЦП — аналого-цифровой преобразователь
АЧХ — амплитудно-частотная характеристика
ИВК — измерительно-вычислительный комплекс
ИИС — информационно-измерительная система
МК — микроконтроллер
ОЗУ — оперативное запоминающее устройство
ПАМ — Паразитная амплитудная модуляция
ПИП — первичный измерительный преобразователь
ПЛИС — программируемая логическая интегральная схема
РИМ — равномерно наиболее мощный
УВХ — устройство выборки и хранения
ФНЧ — фильтр низких частот
ФЧХ — фазо-частотная характеристика
ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь
ЦИП — цифровой измерительный прибор
ЧМ — частотная модуляция
ЭВМ — электронно-вычислительная машина
ЭМИ — электромагнитное излучение
Список литературы
- Автоматизация измерений и контроля электрических и неэлектрических величин/ Н. Д. Дубовой, В. И. Осокин, В. Н. Портов, А.Д.Толчинский- Под ред. д-ра техн. наук А. А. Сазонова.- М.:Изд-во Стандартов, 1987.
- Цапенко М.П. Измерительные информационные системы. -М.: Энергоатомиздат, 1985.
- Линевег Ф. Измерение температур в технике. Справочник. М.: Металлургия, 1980.
- Левшина Е.С., Новицкий П. В. Электрические измерения физических величин (Измерительные преобразователи). -Л.: Энергоатомиздат, 1983.
- Тиль Р. Электрические измерения неэлектрических величин: Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, 1987.
- Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации/ Смолов В. В., Угрюмов Е. П., Шмидт В. К. и др. Л.: Энергия, 1976.
- Гельман М.М. Аналого-цифровые преобразователи для информационно-измерительных систем. М.: Изд-во стандартов, 1989.
- Науман Г., Майлинг В., Щербина А. Стандартные интерфейсы для измерительной техники: Пер. с нем./ Под ред. А. С. Бондаревского. М.: Мир, 1982.
- Хазанов Б.И. Интерфейсы измерительных систем. М.: Энергия, 1979.
- Интерфейсы систем обработки данных: Справочник/ А. А. Мячев, В. Н. Степанов, В.К.Щербо- Под ред.
- A.А.Мячева. М.: Радио и связь, 1989.
- Задков В.И., Пономарев Ю. В. Компьютер в эксперименте: Архитектура и программные' средства систем автоматизации. М.: Наука, 1988.
- Измерительными приборы со встроенными микропроцессорами/ А.М.Мелик-Шахназаров, М. Г. Маркатун,
- B.А.Дмитриев. М.: Энергоатомиздат, 1985.
- Розенберг В.Я. О детерминистическом подходе к определению количества измерительной информации// Измерительная техника. 1978. — N 10.
- Цветков Э.И. Измерительно-вычислительные средства и формальная метрология// Измерительная техника. 1983.- N 9.
- Цветков Э.И. Методические погрешности статистических измерений. JI.: Энергоатомиздат, 1984.
- Спектор С.А. Электрические измерения физических величин. Методы измерений. JI.: Энергоатомиздат, 1987.
- Помехозащищенность и помехоустойчивость преобразования электрических измерительных сигналов/ Д. Гернинг, М. М. Дорожовец, С. С. Обозовский и др.// Измерения, контроль, автоматизация. 1985. — N 5.
- Шевчук В. В. Способ уменьшения аддитивной погрешности в измерительных устройствах// Автометрия.- 1978. N 4.
- Стахов А.П. Введение в алгоритмическую теорию измерений. М.: Сов. радио, 1977.
- Фалькович С.Е. Оценка параметров сигнала. М.: Сов. радио, 1970.
- Сейдж Э.П., Меле Дж. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении. -М.: Радио и связь, 1976.
- Сысоев Л.П. Оценки параметров, обнаружение и различение сигналов. М.: «Наука», 1969.
- Губарев В.В. Алгоритмы статистических измерений.- М.: Энергоатомиздат, 1985.
- Цветков Э.И. Процессорные измерительные средства. -Л.: Энергоатомиздат, 1989.
- Кирианаки Н.В., Гайдучок P.M. Цифровые измерения частотно-временных параметров сигналов. Львов: «Вища школа», 1978.
- Глинченко A.C., Кузнецкий С. С., Фиштейн A.M., Чмых М. К. Цифровые методы измерения сдвига фаз. -Новосибирск: «Наука», 1978.
- Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. -Киев.: Вища школа, 1986.
- Орнатский П. П. Теоретические основы информационно-измерительной техники. Киев.: Вища школа, 1983.
- Вострокнутов H.H. Цифровые измерительные устройства. Теория погрешностей, испытания, проверка. М.: Энергоатомиздат, 1990.
- Павленко Ю.Ф., Шпаньон П. А. Измерение параметров частотно-модулированных колебаний. М.: Радио и связь, 1986.
- Цикин И. А. Дискретно-аналоговая обработка сигналов.- М.: Радио и связь, 1982.
- Богданович В.А., Вострецов А. Г. Теория устойчивогообнаружения, различения и оценивания сигналов. -М.:ФИЗМАТЛИТ, 2003. 320 с.
- Вострецов А.Г. Эффективное оценивание параметров-сигналов в условиях априорной неопределенности при использовании полных достаточных статистик.// Радиотехника и электроника, 1999, Т.44, № 4, С. 1−6.
- Вострецов А. Г., Васюков В. Н. Эффект «Джиттера» в устройствах дискретной обработки сигналов// Доклады Сибирского отделения Академии наук высшей школы. -2000. -№ 1. -С.62−70.
- Боровков A.A. Математическая статистика. М.: Наука, 1984.
- Леман Э. Проверка статистических гипотез. М.: Наука, 1979.
- Вострецов А. Г. Оценивание периода сигнала, наблюдаемого на фоне гауссовского шума в условиях априорной неопределенности.// Радиотехника и электроника, 1997, Т.42, № 6, С.706−711.
- Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.:. Радио и связь, 1982.
- Вострецов А.Г., Вострецов Д. Г. Оценивание частоты сигнала в условиях действия шумов и паразитной амплитудной модуляции. В сб.: Конструирование и технология РЭС. Новосибирск, изд-во НГТУ, 1993.
- Шишкин И.Ф. Основы метрологии, стандартизации и контроля качества. М.: Изд-во стандартов, 1987.
- Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.:Высшая школа, 1988.
- Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации / Зюко А. Г., Фалько А. И., Панфилов И. П. и др.- Под ред. Зюко А. Г. М.: Радио и связь, 1985.
- Богданович В. А. Бинарные накопления импульсов при неизвестной мощности шума // Радиотехника и электроника. 1969.- Т. 14.- № 10. — С.18 93−18 95.
- Казаченко В.Ф. Микроконтроллеры. М.:Изд-во «ЭКОМ». -1997.
- Куприянов М., Мартынов О., Панфилов Д. Коммуникационные контрооллеры фирмы Motorola. СПб.: БХВ-Петербург, 2001. — 560 с.
- Стешенко В.Б. ПЛИС фирмы «Altera»: элементная база, система проектирования и языки описания аппаратуры. -М.: «Додэка», 2002. -576 с.
- Кнышев Д.А., Кузелин М. О. ПЛИС фирмы «Xilinx»: описание структуры основных семейств. М.: «Додэка», 2001.
- Воробьев A.A., Завадовская Е. К., Сальников В.Н.Изменение электропроводности и радиоизлучения горных пород и минералов при физико-химических процессах в них // Доклады АН СССР.- 1975.- Т. 220.-№ 1.- С. 82−85.
- Касьян М.В., Робсман В. А., Никогосян Г. Н. Изменения спектров эмиссионных сигналов при развитии трещин и разрушении горных пород// Докл. АН СССР.- 1989. Т. 306.- № 4.- С. 826−830.
- Гор А.Ю., Куксенко B.C., Томилин Н. Г., Фролов Д. И. Концентрационный порог разрушения и прогноз горныхударов// ФТПРПИ. 1989. — № 3.- С. 54−60.
- Хатиашвили Н.Г. Электромагнитное излучение ионных кристаллов, стимулированное акустической волной // Письма в ЖТФ.- 1981.-Т. 7.- вып. 18.- С. 1128−1132.
- Гуфельд И.Л., Никифорова H.H., Яковицкая Г. Е. и др. Характеристики источников электромагнитного излучения в массиве горных пород // Напряженно-деформированное состояние массивов горных пород Новосибирск: ИГД СО АНСССР, 1988. С. 70−76.
- Головин Ю.И., Шибков A.A. Быстропротекающие электрические процессы в пластически деформированных щелочно-галоидных кристаллах//ФТТ.- 1987.- Т.28.- вып. 11.- С. 3492−3499.
- Колмаков В. В. Разработка метода и аппаратуры контроля трещинообразования в горных породах и по параметрам естественного электромагнитного излучения: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Кемерово: ИУ СОАН СССР, 1989. 21 с.
- Касьян М.В., Робсман В. А., Никогосян Г. Н. Изменения спектров эмиссионных сигналов при развитии трещин и разрушении горных пород// Докл. АН СССР.- 1989. Т. 306, — № 4.- С. 826−830.
- Петров В, А. Термодинамический подход к микромеханике разрушения твердых тел// ФТТ.- 1983.- Т. 25.- вып. 10.-С. 3110−3113.
- Мирошниченко М.И., Куксенко B.C. Излучение электромагнитных импульсов при зарождении трещин в твердых диэлектриках // ФТТ.- 1980.- Т. 22.- № 5.- С.1531−1533.
- Перельман М.Е., Хатиашвили Н.Г.О радиоизлучении при хрупком разрушении диэлектриков//Доклады АН СССР. ¦ 1981.- Т. 256.- № 4.- С. 824−826.
- Bredy В.Т., Glen A. Rowell Laboratory investigation of the electrodynamics of rock fracture// Nature. Internationale weekly Journal of science.-V. 321, № 6069, 1986, p488−4 92.
- Кривецкий A.B., Кулаков Г. И., Куратов К. А. и др. Электромагнитное излучение при деформировании металлических трубок, колец и стержней // Математические проблемы механики сплошных сред. Тезисы докл. Новосибирск: ИГиЛ СОРАН, 1997.- С. 84−85.
- Куксенко B.C., Ляшков А. И., Мирзоев К. Н. и др. Связь между размерами образующихся под нагрузкой трещин и длительностью выделения упругой энергии // Доклады АН СССР.- 1982.- Т. 264, № 4.-С. 846−848.
- Куксенко B.C., Килькеев Р. Ш., Мирошниченко М. И. К интерпретации электрических предвестников землетрясений // Докл. АНСССР.- 1981.- Т. 260.- № 4.-С. 841−843.
- Куксенко B.C., Манжиков Б. Ц., Мансуров В. А. и др. Оценка удароопасности горных пород по их энерговыделению // ФТПРПИ.-1986.- № 4.
- Куксенко B.C., Инжеваткин И. Е., Манжиков В. Ц. Физические и методические основы прогнозирования горных ударов//ФТПРПИ.-1987№ 1.- С. 9−22.
- Кулаков Г. И., Кушнир В. И., Кривецкий A.B.,
- Тимоненков Ю.А. Использование явления электромагнитной эмиссии для диагностики состояния горных пород и материалов. // Горная геофизика. С.- Петербург: ВНИМИ. 1998. С. 125−129.
- Кулаков Г. И., Яковицкая Г. Е. Особенности изменения спектра частот электромагнитного излучения при разрушении образцов горных пород // ПМТФ.- 1994. -Т.35.- № 5. С. 160−165.
- Кулаков Г. И., Яковицкая Г. Е. Прогноз разрушения горных пород на основе особенностей спектрально-временных характеристик сигналов электромагнитного излучения // ПМТФ.- 1995, — Т. 36.- № 6.- С. 153−157.
- Кулаков, Г. И., Бритков H.A., Кривецкий A.B., Тимоненков Ю. А., Яковицкая Г. Е. Электромагнитное излучение при разрушении изделий из стекла // Стекло и керамика.- 1998.- № 9. С. 7−10.
- Курленя М.В., Вострецов А. Г., Яковицкая Г. Е. Об одной модели сигналов электромагнитного излучения нагруженных горных пород // ФТПРПИ. 1996.- № 3.- С. 3−11.
- Курленя М.В., Кулаков Г. И., Яковицкая Г. Е. Спектрально-временной анализ электромагнитной эмиссиипри трещинообразовании образцов горных пород // ФТПРПИ. 1993. — № 1.- С. 3−13.
- Курленя М.В., Яковицкая Г. Е., Кулаков Г. И. Стадийность процесса разрушения на основе исследования ЭМИ-излучения//ФТПРПИ.- 1991.-№ 1.- С. 4449.
- Курленя М.В., Вострецов А. Г., Кулаков Г. И., Яковицкая Г. Е. О структуре сигналов электромагнитного излучения и связанных с ними актах разрушения образцов горных пород. // ФТПРПИ, 2000. № 1.- С. 5−11.
- Курленя М.В., Вострецов А. Г., Кулаков Г. И., Яковицкая Г. Е. Регистрация и обработка сигналов электромагнитного излучения горных пород, — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000, 232 с.
- Parzen Е. Stochastic processes. Holden day, inc., 1962.
- Гершензон Н.И., Гохберг М. Б., Моргунов В. А., Николаевский В. Н. Об источниках электромагнитного излучения, предваряющего сейсмические события // Физика Земли.- 1987, — № 2.- С. 10−16.
- Гершензон Н.И., Зилпимиани Д. О., Манджгаладзе П. В. и др. Электромагнитное излучение вершины трещины приразрушении ионных кристаллов // Доклады АН СССР.-1986. Т. 228. — № 1.- С. 75−78.
- Алексеев Д.В., Егоров П. В. О форме импульса электромагнитной эмиссии, генерируемого движущейся трещиной //ФТПРПИ.-1993.- № 6.- С. 3−5.
- Закс Ш. Теория статистических выводов. М.:Мир, 1975.
- Вострецов А.Г., Куратов К. А. Алгоритм оценивания частоты сигнала в условиях действия помех и паразитной амплитудной модуляции // Сборник научных трудов НГТУ. -1999. № 3. С. 11−16
- Вострецов А.Г., Куратов К. А. Оценивание периода сигнала с помощью аналого-цифровых систем / / Труды V международной конференции «Актуальные проблемыэлектронного приборостроения» АПЭП-2000. Том 4:. Новсибирск, Изд-во НГТУ,. 2000. — С.180−183.
- Вострецов А.Г., Васкжов В. Н., Куратов К.А Оценивание периода сигнала, наблюдаемого в аналого-цифровых системах на фоне гауссовского шума в условиях априорной неопределенности // Доклады СО АН ВШ 2002, № 1(5). -С. 44−54.
- Куратов К.А. Оценивание длительности сигналов в системах геофизических исследований / 55-я научно-техническая конференция. Тезисы докладов 2000 г.
- Вострецов А.Г., Васюков В. Н., Куратов К.А Эффективное оценивание периода сигнала в аналого-цифровых системах // 5я Международная конференция и выставка «Цифровая обработка сигналов и ее применение». Март 2003 г. Доклады-1. Москва-2003. — с. 100−103.