МНОГОКРАТНАЯ АВТОКОРРЕЛЯЦИОННАЯ ОБРАБОТКА И ЕЁ ВОЗМОЖНОСТИ ПО ОБНАРУЖЕНИЮ ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛА В СМЕСИ СИГНАЛА С ШУМОМ - Б. Н. Вольфовский


Такая возможность существует, поскольку, в случае гармонического сигнала s(t), qSS(t) представляет собой косинусоиду той же частоты, что и у сигнала. Кроме того, qSS(t) равномерно распределена вдоль оси t. Таким образом, АКФ на участке t > tША качественно (кроме большего отношения с/ш) не отличается от реализации x(t). Это по-прежнему аддитивная смесь сигнала qSS(t) и шума qNS(t) + qSN(t) и, следовательно, к этой смеси можно применить АКО. В результате повторной АКО будет получена вторичная АКФ – АКФ2. Теперь, АКФ, из которой получена АКФ2, можно по аналогии назвать первичной – АКФ1. На АКФ2 распространяются вышеприведенные рассуждения в части распределения в ней энергий сигнала и шума. У этой АКФ на участке t > tША отношение с/ш (и вероятность правильного решения задачи обнаружения) будет больше, чем у АКФ1.

Поскольку, как было показано, АКФ1 пригодна для дальнейшей обработки не во всём диапазоне задержек, то целесообразно перед получением АКФ2 из АКФ1, отсекать от АКФ1 начальный участок, длительностью 0£t£ tША. Этот участок обрабатывать нецелесообразно, так как отношение с/ш на нём меньше, чем в реализации x(t). Кроме того, необходимо отсекать часть конечного участка АКФ1, так как при его формировании для усреднения используется малое число парных произведений.

Повторяя предыдущие рассуждения по отношению к АКФ2, несложно обосновать целесообразность получения АКФ3, АКФ4 и т.д., то есть прийти к идее многократной автокорреляционной обработки (МАКО) [1,2]. Циклы АКО можно продолжать до тех пор, пока с заданной вероятностью не будет обнаружен сигнал, или пока длительность участка t > tША в очередной АКФ окажется недостаточной для выполнения следующего цикла АКО. Очевидно, что в алгоритме МАКО для получения оценок АКФ следует пользоваться формулами, обеспечивающими малую дисперсию оценки. Формула 2 отвечает этому требованию [3].

Для проверки эффективности использования МАКО было проведено математическое моделирование. В качестве датчика шума использовался программный датчик квазислучайных чисел, распределённых по нормальному закону. К сформированному, с помощью этого датчика, шуму добавлялся гармонический сигнал. Полученная аддитивная смесь центрировалась. Временной интервал, между отсчётами сформированной таким образом реализации, составлял величину dt = 0,02, что соответствует полосе анализируемых частот DF = 25.

Примечание: Здесь и далее используется безразмерное время и частота.

Результаты моделирования иллюстрируются диаграммами (рис.1). На верхней диаграмме, представлена анализируемая реализация (2000 точек), содержащая гармонический сигнал (FC = 4,1) и нормально распределённый шум. Отношение с/ш в ней составляет g = -21,2 дБ. На диаграммах со второй (АКФ1) по шестую (АКФ5) представлены коррелограммы. Ни в АКФ1, ни в последующих АКФ сигнал не обнаруживался. Обнаружение сигнала имело место в АКФ5. Перед очередным циклом АКО от предыдущей АКФ отсекался начальный участок 25 точек. Он соответствует абсолютному интервалу корреляции шума (tША = 0,5). Отсекался и конечный участок АКФ длительностью 75 точек.

Для обнаружения в коррелограммах гармонического сигнала использовался следующий алгоритм.

1.Определялись номера точек коррелограммы, соответствующие переходам АКФ через нуль.

2.Априорно предполагалось, что в АКФ имеется гармонический сигнал (АКФ qSS(t)) и для него определялись оценки периода Пi:

(9)                               Пi = (Нi+w – Нi)/(w/2),

где       Нi – номер точки, соответствующей i–тому переходу АКФ через нуль, а w – фиксированное число; при моделировании выбиралось: w = 32.

3.Оценки (9) периода Пi усреднялись и результат усреднения П принимался за период гармонического сигнала:

Страница 97 | Предыдущая Страница | Следующая Страница | Содержание
Хостинг от uCoz