Каталог › Радиотехника: Исследование методик › Исследование алгоритмов подавления активных помех в активных фазированных антенных решетках с цифровым формированием диаграмм направленност

Исследование алгоритмов подавления активных помех в активных фазированных антенных решетках с цифровым формированием диаграмм направленност

моделирование антенны цифровая обработка адаптивная фильтрация
Заказать готовую работу
📄 40 страниц страниц
📅 год
💰 4 350 руб. ₽

Содержание

  1. Введение

    1. Обоснование актуальности исследования цифровых методов формирования диаграммы направленности
    2. Определение цели, задач, объекта и предмета исследования
    3. Описание используемых методов анализа и моделирования

  2. Фундаментальные модели и архитектура активных фазированных антенных решеток

    1. Анализ модели сигналов, поступающих на фазированную антенную решетку
    2. Разработка структурной схемы фазированной антенной решетки с цифровым формированием диаграммы направленности

  3. Адаптивные алгоритмы цифровой обработки сигналов

    1. Принципы работы рекурсивного метода наименьших квадратов "RLS" в цифровой обработке
    2. Применение проекционных алгоритмов в адаптивной обработке сигналов

  4. Моделирование оценки корреляционной матрицы помех

    1. Теоретические аспекты прямой оценки корреляционной матрицы помех
    2. Разработка имитационной модели для оценки характеристик помехевого пространства

  5. Методы углового сверхразрешения

    1. Технические особенности метода "Кейпона" в реализации углового сверхразрешения
    2. Исследование робастности метода "MUSIC" при оценке направлений прихода сигналов

  6. Сравнительный анализ и моделирование методов сверхразрешения

    1. Сравнение эффективности различных алгоритмов углового сверхразрешения
    2. Практическая реализация имитационных экспериментов для анализа эффективности

  7. Технические требования к цифровым устройствам обработки сигналов

    1. Анализ технологических ограничений и параметров цифровых систем
    2. Формирование критериев надежности и производительности устройств обработки

  8. Заключение

    1. Формулирование основных выводов исследования
    2. Определение направлений для дальнейшего развития методов цифровой обработки сигналов

  9. Список использованной литературы

  10. Приложение А

  11. Приложение Б

Моделирование показало, что уровень подавления помех не опускается ниже 25 дБ, что обеспечивает устойчивость системы в условиях высоких помеховых нагрузок. Современный подход к оценке корреляционной матрицы помех был усовершенствован за счет увеличения числа обучающих пакетов, что позволяет более точно характеризовать статистику помех. В данной работе также рассматриваются методы углового сверхразрешения, применяемые для определения координат источников радиоизлучения, что приводит к существенному повышению точности их локализации.

Разработка структурной схемы цифровой адаптивной антенной решетки была осуществлена с учетом требований к активной фазированной антенне, где цифровое формирование диаграммы направленности играет ключевую роль. Анализ технических характеристик цифровой аппаратуры выявил необходимость строгого соответствия предъявляемым стандартам, что подтверждается сравнительными исследованиями эффективности алгоритмов в программной среде Matlab. Применение адаптивных методов фильтрации и алгоритмов оценки параметров источников позволяет оптимизировать работу системы и повышать ее устойчивость к внешним возмущениям.

Дополнительное исследование вопросов повышения точности определения угловых координат выявило, что использование угловых методов сверхразрешения может быть эффективно интегрировано в комплекс современных подходов к обработке сигналов. Приведенные результаты моделирования, а также сопоставимый анализ технических параметров электронных компонент, таких как ЦАП и АЦП, подчеркивают актуальность разработки высокоточных методов адаптивного формирования диаграммы направленности. Дальнейшие исследования в этой области обещают привести к появлению новых алгоритмов, способных обеспечить надежное функционирование современных антенн в условиях сложной радиосреды.

  1. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. М.: Радио и связь, 2003. 200 с.
  2. Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013. 528 с.
  3. Van Trees H. Optimum Array Processing. New York: Wiley-Interscience, 2002. 1400 pp.
  4. Воскресенский Д.И., Канащенкова А.И. Активные фазированные антенные решетки. М.: Радиотехника, 2004. 490 с.
  5. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Питер, 2002. 608 с.
  6. Грант П.М., Коуэн К.Ф.Н. Адаптивные фильтры. М.: Мир, 1988. 392 с.
  7. Van Veen B.D., Buckley K.M. Beamforming: A versatile approach to spatial filtering. IEEE ASSP Magazine, Vol. 5 No. 2 pp. 4-24.
  8. Чистяков В.А. Определение угловых координат радиоизлучения в антенных решетках космических аппаратов. Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2017. №12(45).
  9. Marple S. Lawrence. Digital Spectral Analysis, Englewood Cliffs, NJ: PrenticeHall, 1987. 373 pp.
  10. Зотов С.А., Макаров Е.С., Нечаев Ю.Б. Методы сверхразрешения в задачах радиопеленгации. М.: Известия вузов, 2008. 9 с.
  11. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г. Методы оценивания параметров источников сигналов и помех, принимаемых антенной решеткой. Изд.: ННГУ, 2007. 100 с.
  12. Чистяков В.А., Куприц В.Ю. Сверхразрешение в антенных решетках: матер. конф. Изд.: СФУ, 2016. 310-312 с.
  13. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП. Функционирование, параметры, применение. М.: Энергоатомиздат, 1990. 320 с.
  14. Бахтиаров Г.Д., Малинин В.В., Школин В.П. Аналого-цифровые преобразователи. Проектирование электронной аппаратуры на интегральных микросхемах. М.: Советское радио, 1980. 280 с.
  15. Каталог элементов фирмы AnalogDevices: Space Products Selection Guide
  16. Каталог элементов фирмы TexasInstrument: Analog-to-digital Converters Products
  17. Моисеев А.В., Новиков И.Г. Информационный сборник. Книга 1.
  18. Каталог элементов фирмы Microsemi: Радиacionно-стойкие ПЛИС
  19. Каталог элементов фирмы Xilinx: FPGA продукты
  20. Комаров А.В. Цифровые сигнальные процессоры. Обнинск, 2003. 141 с.

Приложение А
Листинг алгоритма адаптивной обработки сигналов:
clear all; close all; i = sqrt(-1); N = 25; % количество элементов

Список использованной литературы

528 с.

310-312 с.

373 pp.

200 с.

141 с.

Van Trees H. Optimum Array Processing. New York: Wiley-Interscience,

100 с.

Каталог элементов фирмы Texas Instrument: http://www.ti.com/lsds/ti/space-high-reliability/data-converter/analog-to-digital-converters-products.page#p1498=Space

Грант П.М., Коуэн К.Ф.Н. Адаптивные фильтры. М.: Мир,

Зотов С.А., Макаров Е.С., Нечаев Ю.Б. Методы сверхразрешения в задачах радиопеленгации. М.: Известия вузов,

1400 pp.

Чистяков В.А., Куприц В.Ю. Сверхразрешение в антенных решетках: матер. конф. Изд.: СФУ,

490 с.

Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Питер,

Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера,

Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. М.: Радио и связь,

Marple S. Lawrence. Digital Spectral Analysis, Englewood Cliffs, NJ: PrenticeHall,

Каталог элементов фирмы Analog Devices: http://www.analog.com/media/en/news-marketing-collateral/product-selection-guide/Space_Products_Selection_Guide.pdf

Каталог элементов фирмы Xilinx: https://www.xilinx.com/products/silicon-devices/fpga.html

Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г. Методы оценивания параметров источников сигналов и помех, принимаемых антенной решеткой. Изд.: ННГУ,

Комаров А.В. Цифровые сигнальные процессоры. Обнинск,

Чистяков В.А. Определение угловых координат радиоизлучения в антенных решетках космических аппаратов. Universum: Технические науки: электрон. научн. журн.

320 с.

Каталог элементов фирмы Microsemi: http://www.actel.ru/rubric/radiacionno-stojkie-plis

Моисеев А.В., Новиков И.Г. Информационный сборник. Книга

.

392 с.

Воскресенский Д.И., Канащенкова А.И. Активные фазированные антенные решетки. М.: Радиотехника,

280 с.

Van Veen B.D., Buckley K.M. Beamforming: A versatile approach to spatial filtering. IEEE ASSP Magazine, Vol. 5 No. 2 pp. 4 -

9 с.

608 с.

Бахтиаров Г.Д., Малинин В.В., Школин В.П. Аналого-цифровые преобразователи. Проектирование электронной аппаратуры на интегральных микросхемах. М.: Советское радио,

№12(

Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП. Функционирование, параметры, применение. М.: Энергоатомиздат,

Вопросы и ответы

Какова функциональная структура активных фазированных антенных решеток с цифровым формированием диаграммы направленности?
Активные фазированные антенные решетки характеризуются интеграцией модели сигналов, поступающих на антенную решетку, и схемы, обеспечивающей цифровое формирование диаграммы направленности. Такая организация позволяет точно управлять параметрами излучения, обеспечивая высокую точность формирования направленного сигнала.
Какие алгоритмические методы применяются в адаптивной обработке сигналов цифровой антенной решетки?
Адаптивная обработка сигналов реализуется посредством применения рекурсивного метода наименьших квадратов RLS и проекционного метода. Эти алгоритмы обеспечивают оперативную корректировку параметров системы, позволяя системе адаптироваться к изменяющимся условиям воздействия внешних помех и оптимизировать качество формирования диаграммы направленности.
В чем заключается концепция моделирования метода прямой оценки корреляционной матрицы помех?
Моделирование метода прямой оценки корреляционной матрицы помех представляет собой процесс вычислительной имитации, направленный на анализ распределения помех в антенном модуле. Такой подход позволяет точно определить характеристики корреляционной матрицы, что ведет к оптимизации алгоритмов подавления помех и повышению эффективности цифровой обработки сигналов.
Какие принципы определяют угловое сверхразрешение в цифровых антеннах?
Угловое сверхразрешение определяется применением специализированных алгоритмов, способных выделять угловые компоненты с разрешением, превышающим возможности стандартных методов. В частности, использование метода Кейпона и метода MUSIC позволяет значительно повысить точность определения направлений прихода сигналов, что является ключевым аспектом современной цифровой обработки данных.
Каково значение моделирования методов углового сверхразрешения для работы цифровых антенн?
Моделирование методов углового сверхразрешения играет центральную роль в оценке и оптимизации работы цифровых антенн, поскольку позволяет предварительно сравнить эффективность различных алгоритмов. Результаты такого моделирования способствуют выбору оптимальных методов обработки сигналов, повышая общую надежность и точность работы системы.
Как технические требования к цифровым устройствам обработки сигнала влияют на эффективность формирования диаграммы направленности?
Технические требования к цифровым устройствам обработки сигнала определяют аппаратные возможности системы, что непосредственно влияет на точность и скорость формирования диаграммы направленности. Более высокие требования способствуют применению современных алгоритмических решений и оптимизации вычислительных процессов, что ведет к повышению эффективности и надежности работы антенн.
Что представляет собой рекурсивный метод наименьших квадратов RLS?
Рекурсивный метод наименьших квадратов RLS является алгоритмом адаптивной оценки, предназначенным для минимизации отклонений между измеренными и рассчитанными сигналами в режиме реального времени. Этот метод обеспечивает быструю сходимость и высокую точность оценки параметров системы, что является важным аспектом динамической адаптации цифровых антенн.
Что означает метод MUSIC в контексте углового сверхразрешения?
Метод MUSIC представляет собой алгоритмическую технику, основанную на анализе спектрального разбиения собственных векторов корреляционной матрицы сигналов. Данный подход позволяет с высокой точностью определять направления прихода сигналов, обеспечивая угловое сверхразрешение и превосходя стандартные методы в вопросах точности и надежности обработки сигналов.

Похожие работы