Разработка методов многокритериального синтеза сигналов и устройств обработки, обеспечивающих робастные качественные показатели системы, страница 2

Это обстоятельство обуславливает необходимость применения при синтезе робастных сигналов и устройств обработки методов многокритериальной оптимизации, разработанных в работах Л.С. Гуткина, А.Г. Зюко, В.К. Маригодова и др. [23,…, 27].

Многокритериальный подход позволяет уменьшить чувствительность синтезированных сигналов и устройств обработки к воздействию мешающих факторов. Полученные в этом случае решения являются потенциально возможными, однако при их практической реализации, как правило, не удается полностью реализовать все заложенные в них свойства [8]. Кроме того, качественные показатели полученных решений начинают силь­но зависеть от точности задания исходных данных, причем при заданной точности возможно существование нескольких решений с различными свойствами.

К таким задачам относится: задача синтеза фильтра по заданной форме отклика [28], задача восстановления изображений по радоновским образам [29], задача синтеза спектральной плотности мощности (СПМ) сигналов для обнаружения пространственно распределенных объектов [30].

Оптимальные решения этих задач возможны при использовании метода регуляризации А.Н. Тихонова [28], позволяющего получать устойчивые к неточному заданию исходных данных результаты синтеза с минимальным ухудшением других характеристик. Высокая эффективность этого метода впервые была продемонстрирована при решении задач синтеза антенн в работах В.И. Поповкина и Л.Д. Бахраха [31, 32 и др.]. Дальнейшее развитие теории многокритериального синтеза на основе метода регуляризации сигналов и устройств обработки осуществлено в [33].

В связи с широким использованием дискретных сигналов в современных РТС актуальной становится задача синтеза робастных к искажениям дискретных сигналов и устройств их обработки. Данная задача включает в себя как синтез сигналов [5, 34, 35], робастных к искажениям отдельных символов, так и повышение эффективности использования существующих РТС с дискретными сигналами. Последнее возможно за счет использования эффективных устройств обработки [36], робастных к действию мешающих факторов, и более эффективного использования частотного ресурса [37], что также повышает помехоустойчивость РТС. Кроме того, развитие современной элементной базы, особенно сигнальных микропроцессоров и однокристальных ЭВМ, позволяет строить эффективные устройства формирования и обработки дискретных сигналов. Однако, как показано в [38, 39], выбор соответствующих микропроцессоров и ЭВМ представляет собой отдельную многокритериальную задачу.

Все вышесказанное показывает актуальность разработки методов и алгоритмов многокритериального синтеза сигналов и устройств обработки, обеспечивающих робастные качественные показатели РТС, что позволит повысить качество функционирования и помехоустойчивость РТС различного назначения.

Цель работы. Основной целью работы является разработка методов многокритериального синтеза сигналов и устройств обработки, обеспечивающих робастные качественные показатели системы, в интересах повышения качества функционирования и помехоустойчивости РТС.

Поставленная цель работы включает решение задач:

-  синтеза устройств обработки, робастных к искажению формы передаточной функции канала связи;

-  синтеза сигналов, робастных к искажению спектра;

-  синтеза сигналов для радиоканалов с амплитудными замираниями;

-  регуляризации решений задач синтеза сигналов и устройств обработки, робастных к действию мешающих факторов;

-  разработки алгоритма восстановления внутреннего температурного распределения биологических объектов одночастотным мультипозиционным сканированием;

-  разработки методов синтеза фазоманипулированных (ФМн) сигналов и устройств их обработки, робастных к действию мешающих факторов.

Методы исследования. В работе использовались методы статистической радиотехники и математической статистики, вариационного и матричного исчисления, решения некорректно поставленных задач и вычислительной математики. Данные теоретические методы сочетались с экспериментальными исследованиями на основе имитационного моделирования.

Научная новизна. В рамках данной работы были получены следующие новые научные результаты:

1.  Предложены на основе критерия максимума удельной энтропии процедуры синтеза устройств обработки, робастных к искажению передаточной функции канала связи и сигналов, робастных к искажению спектра.

2.  Синтезированы сигналы для радиоканалов с мультипликативными искажениями амплитуды.

3.  Осуществлена регуляризация решений задач синтеза сигналов и устройств обработки, робастных к влиянию различного рода искажений.

4.  Предложен алгоритм восстановления внутреннего температурного распределения биологического объекта на основе одночастотного мультипозиционного сканирования измеряемой области.

5.  Предложен алгоритм синтеза ФМн сигналов и устройств их обработки, робастных к действию различных мешающих факторов.

Практическая ценность.

Представленные в работе алгоритмы многокритериального синтеза сигналов и устройств их обработки, робастных к действию мешающих факторов, могут быть использованы в таких РТС, как системы передачи информации, радиолокационные системы, медицинские системы диагностики и т.д. Реализация результатов работы позволит снизить чувствительность параметров РТС к влиянию помех и искажений.

Основные положения, выносимые на защиту.

1.  Алгоритмы многокритериального синтеза на основе критерия максимума удельной энтропии робастных сигналов и устройств обработки.

2.  Процедура синтеза сигналов для радиоканалов с амплитудными замираниями.

3.  Алгоритмы регуляризации решений задач синтеза сигналов и устройств обработки, робастных к действию мешающих факторов.

4.  Алгоритм восстановления глубинного распределения температуры биологических объектов при одночастотном мультипозиционном сканировании.

5.  Процедура многокритериального синтеза модулирующей функции символов ФМн сигналов.