Разработка усовершенствованного алгоритма разделения источника радиоизлучения по азимуту

При оценке эффективности данного алгоритма были рассмотрены точностные характеристики такие, как смещение и среднеквадратическое отклонение. В результате было выявлено, что при отношении сигнал/шум менее 10 дБ наблюдается отклонение линии взаимного фазового спектра от истинного положения, что отражается на точности разделения двух источников. Поэтому необходимо усовершенствовать данный алгоритм для устранения имеющегося недостатка.

Заключение

Отработав основные вопросы, подлежащие разработке, можно сделать вывод о том, что поставленная задача решена.

В ходе отработки вопросов проведен анализ сигнальной обстановки ОВЧ/УВЧ диапазонов частот. Данный анализ показал значительную занятость рассматриваемых диапазонов различными системами связи военного, гражданского и двойного применения.

Также проведен анализ помеховой обстановки. В ходе анализа были рассмотрены виды помех, преобладающие в ОВЧ/УВЧ диапазонах, и определены их возможные уровни. Отмечено влияние атмосферных и индустриальных помех, как наиболее преобладающих.

Проведя анализ сигнальной и помеховой обстановок определены и обоснованы требования к точности разделения ИРИ по азимуту.

Требования к точности измерения пеленга определяются для двух случаев:

а) оценка местоположения в интересах принятия решения старшим начальником на действия своих войск;

б) оценка местоположения в интересах огневого поражения объектов.

Для каждого случая были рассчитаны значения абсолютной ошибки измерения задержки сигнала.

Произведенный расчет электромагнитной доступности показал, что уровни обрабатываемых сигналов могут составлять лишь единицы децибел.

Для решения проблемы разделения ИРИ по азимуту был выбран алгоритм разделения по углу наклона линии взаимного фазового спектра и проведена оценка его эффективности.

При оценке эффективности данного алгоритма были рассмотрены точностные характеристики (смещение и среднеквадратическое отклонение).

Установлены зависимости смещения и СКО от отношения сигнал/шум. Анализ этих зависимостей показал, сто при низком отношении сигнал/шум наблюдается отклонение линии взаимного фазового спектра от истинного положения.

Анализ всех полученных результатов проделанной работы убеждает в необходимости усовершенствования имеющегося алгоритма разделения ИРИ по азимуту.

Список используемой литературы

1. Гришин Ю.П. и др. Радиотехнические системы: Учеб для вузов по специальности "Радиотехника". Под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: Высшая школа, 1990.

2. Григорьев В.А. Передача сигналов в зарубежных информационно-технических системах. - СПб.: ВАС. 1998.

3. Логинов Н.А. Актуальные вопросы радиоконтроля в РФ. - СПб.: ВАС, 2002.

4. Рембовский А.М., Ашихмин А.В. Радиомониторинг. Задачи, методы, средства. 2 издание. - М.: Высшая школа, 2010.

5. Григорьев В.А. Сигналы современных зарубежных систем электросвязи: Учебник. - СПб.: ВАС, 2007.

6. Борисов В.И., Линарев А.Е., Зинчук В.М. Помехозащищенность систем радиосвязи. - СПб.: ВАС,1999.

7. Махетов А.Б. Теоретические основы радиопеленгации. Учебное пособие. - Череповец: ЧВИИРЭ, 2010.

8. Антонюк Л.Я., Игнатов В.В. Эффективность радиосвязи и методы ее оценки. - СПб.: ВАС, 1994.

9. Бендат Дж., Пирсол А. Применение корреляционного и спектрального анализа. - М.: Мир, 1983.

10. Пирсон. Введение в теорию ошибок.

Приложение

Листинг программы реализующей рассматриваемый алгоритм в среде программирования MatLab

clc;

clf;

clear all;

Noise = [1 3 5 10 15 30];

Statistika=200;

No = 4096;

Fn = 35e3;

Fd = 4*Fn;

deltaT = 1/Fd;

T = deltaT*No;

Fdev = 6.5e3;

Fmod = 1e3;

N3 = 1;

M = Fdev/Fmod;

Um = 1;

Pn1 = 1;

Pn2 = 1;

DispersiaNoise1 = Pn1;

DispersiaNoise2 = Pn2;

T3 = deltaT*N3;

Phi0 = 0;

Treb1 = 0.662*1e-6;

Treb2 = 0.3974*1e-6;

F = zeros(1,No);

deltaF = 1/(No*deltaT);

for k = 1:No

F(k) = (k-1)*deltaF;

end

FHalf = zeros(1,No/2);

for k = 1:No/2

FHalf(k) = (k-1)*deltaF;

end

FreqBandOfSignal = 2*Fdev;

Fmin = Fn-FreqBandOfSignal/2;

Fmax = Fn+FreqBandOfSignal/2;

a1 = ceil(Fmin/deltaF);

a2 = ceil(Fmax/deltaF);

'****************************************************************';

for q = 1:length(Noise);

clc

q

for m = 1:Statistika

SNR = Noise(q);

PSP = randn(1, No);

Signal1 = zeros(1, No);

Signal2 = zeros(1, No);

Lambda = 0;

for k = 1:No

Lambda = Lambda+PSP(k);

Signal1(k) = Um*cos(2*pi*Fn*deltaT*k+2*pi*Fdev*deltaT*Lambda);

end

for k = N3+1:No

Signal2(k) = Signal1(k-N3);

end

for k = 1:N3

Signal2(k) = Signal1(No-N3+k);

end

'****************************************************************';

Qp1 = SNR;

Qp2 = SNR;

DispersiaNoise1 = Pn1;

DispersiaNoise2 = Pn2;

SigmaNoise1 = sqrt(DispersiaNoise1);

SigmaNoise2 = sqrt(DispersiaNoise2);

Noise1 = randn(1,No);

Noise2 = randn(1,No);

NoiseReceiver1 = SigmaNoise1*Noise1;

NoiseReceiver2 = SigmaNoise2*Noise2;

Pc1 = Qp1*Pn1;

Pc2 = Qp2*Pn2;

Um1 = sqrt(2*Pc1);

Um2 = sqrt(2*Pc2);

SignalReceiver1= Signal1.*Um1;

SignalReceiver2 = Signal2.*Um2;

SignalNoiseReceiver1 = SignalReceiver1+NoiseReceiver1;

SignalNoiseReceiver2 = SignalReceiver2+NoiseReceiver2;

'****************************************************************';

SignalReceiverSpectr1 = fft(SignalReceiver1)./No;

SignalReceiverSpectr2 = fft(SignalReceiver2)./No;

NoiseReceiverSpectr1 = fft(NoiseReceiver1)./No;

NoiseReceiverSpectr2 = fft(NoiseReceiver2)./No;

SignalNoiseReceiverSpectr1 = fft(SignalNoiseReceiver1)./No;

SignalNoiseReceiverSpectr2 = fft(SignalNoiseReceiver2)./No;

n = 1;

Rp = 0.5;

Rs = 60;

FreqBandOfFiltr = [Fmin Fmax];

[b,a] = cheby1(n,Rp,FreqBandOfFiltr./Fd);

SignalNoiseFiltr1 = filter(b,a, SignalNoiseReceiver1);

SignalNoiseFiltr2 = filter(b,a, SignalNoiseReceiver2);

'****************************************************************';

SignalNoiseFiltrSpectr1= fft(SignalNoiseFiltr1)./No;

SignalNoiseFiltrSpectr2 = fft(SignalNoiseFiltr2)./No;

P12yy = angle(SignalNoiseFiltrSpectr1.*conj(SignalNoiseFiltrSpectr2));

P12yyHalf = zeros(1,No/2);

for k = 1:No/2

P12yyHalf(k) = P12yy(k);

end

Linia1 = zeros(1, No/2);

for k = a1:a2

Linia1(k) = P12yyHalf(k);

end

P12yyHalf0 = zeros(1, a2-a1);

for k = 1:(a2-a1)

P12yyHalf0(k) = P12yyHalf(k+a1-1);

end

FHalf0 = zeros(1, a2-a1);

for k = 1:(a2-a1)

FHalf0(k) = FHalf(k+a1-1);

end

Coeff0 = polyfit(FHalf0, P12yyHalf0, 1);

Linia0 = zeros(1, No/2);

for k = 1:No/2

Linia0(k) = Coeff0(1)*FHalf(k)+Coeff0(2);

end

Promez = zeros(a1, a2);

for k = a1:a2

Face(1, 1) = abs(Linia0(k)-P12yyHalf(k));

Face(1, 2) = P12yyHalf(k);

Face(2, 1) = abs(Linia0(k)-(P12yyHalf(k)+2*pi));

Face(2, 2) = P12yyHalf(k)+2*pi;

Face(3, 1) = abs(Linia0(k)-(P12yyHalf(k)-2*pi));

Face(3, 2) = P12yyHalf(k)-2*pi;

[P, iP] = min(Face(:, 1));

Ist = Face(iP, 2);

Promez(k) = Ist;

end

Coeff = polyfit(FHalf(a1:a2), Promez(a1:a2), 1);

Linia = zeros(1, No/2);

for k = 1:No/2

Linia(k) = Coeff(1)*FHalf(k)+Coeff(2);

end

TauF_Ismer(m,q) = Coeff(1)/2/pi;

'****************************************************************';

end

end

T3 = deltaT*N3;

Mean_TauIsmer = mean(TauF_Ismer);

B_Tau = sqrt((Mean_TauIsmer-T3).^2);

CKO_Tau = std(TauF_Ismer);

disp('=====================================================');

fprintf('ОТНОШЕНИЕ СИГНАЛ-ШУМ: %.4g \n',[Noise]);

fprintf('ОШИБКА ИЗМЕРЕНИЯ: %.4g град.\n',[CKO_Tau]);

disp('=====================================================');

for k = 1:No/2

LiniaPi1W(k) = pi;

LiniaPi2W(k) = -pi;

end

SignalFiltr1 = filter(b,a, SignalReceiver1);

SignalFiltr2 = filter(b,a, SignalReceiver2);

NoiseFiltr1 = filter(b,a,NoiseReceiver1);

NoiseFiltr2 = filter(b,a,NoiseReceiver2);

NoiseFiltrSpectr1 = fft(NoiseFiltr1)./No;

NoiseFiltrSpectr2 = fft(NoiseFiltr2)./No;

SignalFiltrSpectr1 = fft(SignalFiltr1)./No;

SignalFiltrSpectr2 = fft(SignalFiltr2)./No;

figure(1);

subplot(2,1,1);

plot(F,real(SignalFiltr1),'b-',F,real(NoiseFiltr1),'g-');

xlabel('Время, сек.','FontSize',10,'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

ylabel('Амплитуда, В','FontSize',10,'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

title('Cигнал на выходе РПУ','FontSize',10, 'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

grid on;

subplot(2,1,2);

plot(FHalf,abs(SignalFiltrSpectr1(1:No/2)),'b',FHalf,abs(NoiseFiltrSpectr1(1:No/2)),'g');

xlabel('Частота, Гц','FontSize',10,'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

ylabel('Амплитуда, В','FontSize',10,'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

title('Спектр сигнала на выходе РПУ','FontSize',10, 'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

grid on;

figure(2)

subplot(2, 1, 1);

plot(FHalf,abs(SignalFiltrSpectr1(1:No/2)),'b',FHalf,abs(NoiseFiltrSpectr1(1:No/2)),'g');

grid on;

title('Спектр сигнала на выходе РПУ','FontSize',10, 'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

ylabel('Амплитуда, В','FontSize',10,'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

xlabel('Частота, Гц','FontSize',10,'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

subplot(2, 1, 2);

plot(FHalf,P12yyHalf, 'g-','LineWidth',1); hold on;

plot(FHalf(a1:a2),Linia1(a1:a2), 'b-','LineWidth',0.5); hold on;

plot(FHalf(a1:a2),Linia(:,a1:a2), 'k-','LineWidth',2); hold on;

plot(FHalf,LiniaPi1W,'m--','LineWidth',2); hold on;

plot(FHalf,LiniaPi2W, 'm--','LineWidth',2); hold off;

title('Взаимный фазовый спектр сигналов','FontSize',10, 'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

ylabel('Фазовый угол,град.','FontSize',10,'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

xlabel('Частота, Гц','FontSize',10,'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

grid on;

for k = 1:length(Noise)

LiniaTreb1(k) =Treb1;

LiniaTreb2(k) =Treb2;

end

figure(3);

plot (Noise,B_Tau,'r-o','LineWidth',2.5);hold on

plot(Noise,LiniaTreb1,'m--','LineWidth',2); hold on;

plot(Noise,LiniaTreb2, 'm--','LineWidth',2); hold off;

grid on;

xlabel('ОСШ по мощности, дБ','FontSize',10,'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

ylabel('Ошибка измерения, с','FontSize',10,'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

title('Абсолютная ошибка измерения задержки сигнала','FontSize',10, 'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

hold off

figure(4);

plot (Noise,CKO_Tau,'b-o','LineWidth',2.5);hold on

grid on;

xlabel('ОСШ по мощности, дБ','FontSize',10,'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

ylabel('СКО измерения, с','FontSize',10,'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

title('СКО измерения задержки сигнала','FontSize',10, 'FontAngle','normal','FontWeight','bold');

hold off;

Размещено на Allbest.ru