Параметрический спектральный анализ зашумленных сигналов с унимодальным спектром

Автор(и)

  • Владимир Григорьевич Андреев Рязанский государственный радиотехнический университет, Russian Federation https://orcid.org/0000-0003-3059-3532
  • Нгок Лык Чан Рязанский государственный радиотехнический университет, Russian Federation
  • Тьен Фат Нгуен Вьетнамский государственный технический университет им. Ле Куй Дона, Viet Nam

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347019010059

Ключові слова:

спектр, спектральное оценивание, дискретная автокорреляционная функция, авторегрессионная модель, авторегрессия, спектральная плотность мощности, параметрическая оценка

Анотація

Предложен метод восстановления коэффициентов дискретной автокорреляционной функции случайных сигналов с унимодальной спектральной плотностью мощности для построения их параметрических моделей. Метод базируется на нахождении оптимальных значений относительной ширины ΔFT и весового коэффициента α  в диапазоне [0; 1] спектральной моды, характеризующего доли гауссовской и резонансной составляющих в огибающей спектра. Предлагаемый метод дает возможность уменьшить в 1,5–4 раза невязку между контрольным и оцениваемым спектрами по сравнению с известными подходами к параметрическому спектральному анализу. Увеличение адекватности спектрального оценивания дает возможность сократить в 2,3–4 раза длину M анализируемой временной выборки при сохранении достигаемой другими известными параметрическими методами точности спектрального анализа. Выигрыши достигаются за счет использования априорной информации о спектральных свойствах анализируемого процесса.

Біографія автора

Владимир Григорьевич Андреев, Рязанский государственный радиотехнический университет

профессор кафедры радиотехнических систем, д-р техн. наук

Посилання

Марпл-мл., С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. Пер. с англ. М.: Мир, 1990. 584 с.

Андреев, В. Г. “Оптимизация авторегрессионных моделей мешающих радиоотражений,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 51, № 7, C. 40-47, 2008. URI: http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347008070042.

Пиза, Д. М.; Бугрова, Т. И.; Лаврентьев, В. Н.; Семенов, Д. С. “Метод формирования классифицированной обучающей выборки при пространственной обработке сигналов в условиях воздействия комбинированной помехи,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 61, № 7, с. 420–428, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347018070051.

Андреев, В. Г.; Чан, Н. Л.; Белокуров, В. А. “Параметрический спектральный анализ зашумленных сигналов с гауссовской формой спектра,” Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета, № 55, C. 16-21, 2016. DOI: http://doi.org/10.21667/1995-4565-2016-55-1-16-21.

Kay, S. M.; Marple Jr., S. L. “Spectrum analysis-A modern perspective,” Proc. IEEE, Vol. 69, No. 11, p. 1380-1419, 1981. DOI: https://doi.org/10.1109/PROC.1981.12184.

Андреев, В. Г.; Нгуен, Т. Ф. “Обработка кардиосигналов на фоне комбинированных помех,” Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета, № 48, C. 60-64, 2014. URI: https://elibrary.ru/item.asp?id=21724317.

Леховицкий, Д. И. “Адаптивные решетчатые фильтры для систем пространственно-временной обработки нестационарных гауссовых процессов,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 61, № 11, с. 607–644, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347018110018.

Двинских, В. А.; Разумихин, К. А. “Спектральный анализ цифровых квазипериодических сигналов,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 48, № 8, с. 20–25, 2005. URI: http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347005080030.

Bisina, K. V.; Azeez, Maleeha Abdul. “Optimized estimation of power spectral density,” Proc. of Int. Conf. on Intelligent Computing and Control Systems, ICICCS, 15-16 Jun 2017, Madurai, India. IEEE, 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/ICCONS.2017.8250588.

Pukhova, V. M.; Kustov, T. V.; Ferrini, G. “Time-frequency analysis of non-stationary signals,” Proc. of IEEE Conf. of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, EIConRus, 29 Jan.-1 Feb. 2018, Moscow, Russia. IEEE, 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/EIConRus.2018.8317292.

Бакулев, П. А.; Кошелев, В. И.; Андреев, В. Г. “Оптимизация АРСС—моделирования эхо-сигналов,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 37, № 9, C. 3–8, 1994.

Андреев, В. Г.; Чан, Н. Л. “Синтез модифицированной переопределённой авторегрессионной модели по короткой выборке случайного процесса,” Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета, № 54, C. 45-49, 2015. URI: https://elibrary.ru/item.asp?id=25588818.

Akaike, H. “Power spectrum estimation through autoregressive model fitting,” Ann. Inst. Stat. Math., Vol. 21, p. 407-419, 1969. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02532269.

Кошелев, В. И. АРСС-модели случайных процессов. Прикладные задачи синтеза и оптимизации. М.: Радио и связь, 2002. 112 с.

Андреев, В. Г. “Оптимизация авторегрессионных моделей радиоотражений,” Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета, № 35, С. 12-15, 2011. URI: https://elibrary.ru/item.asp?id=15617928.

Андреев, В. Г.; Нгуен, В. Ш. “Параметрическое моделирование коррелированных радиоотражений для анализа эффективности обработки эхо-сигналов,” Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета, № 18, С. 40-45, 2006. URI: https://elibrary.ru/item.asp?id=11743408.

Кошелев, В. И.; Андреев, В. Г. “Синтез АРСС-моделей эхо-сигналов,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 36, № 7, C. 8–13, 1993.

Tuuk, Peter B.; Marple, S. Lawrence. “Compressed sensing radar amid noise and clutter using interference covariance information,” IEEE Trans. Aerospace Electronic Syst., Vol. 50, No. 2, p. 887-897, Apr 2014. DOI: https://doi.org/10.1109/TAES.2014.120523.

Андреев, В. Г.; Нгуен, Ш. В. “Оптимизация фильтров моделирования мешающих радиоотражений для исследования систем первичной обработки эхо-сигналов,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 49, № 10, С. 69-76, 2006. URI: http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347006100074.

Андреев, В. Г.; Нгуен, Т. Ф. “Адаптивная обработка сигналов на фоне комбинированных помех,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 58, № 2, C. 48–53, 2015. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347015020053.

Горелик, А. Г.; Коломиец, С. Ф.; Куприянов, П. В. “Форма спектра рассеянного поля как источник информации о рассеивающей среде и протекающих в ней динамических процессах,” Научный вестник МГТУ ГА. Серия Радиофизика и электроника, № 176, C. 18, 2012.

Коломиец, С. Ф. “Интерпретация Z–R соотношения в дождях на конечных периодах времени измерения с учетом условий рассеяния Ми,” Успехи современной радиоэлектроники, № 12, С. 51-61, 2007. URI: http://www.radiotec.ru/article/2154.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-01-25

Як цитувати

Андреев, В. Г., Чан, Н. Л., & Нгуен, Т. Ф. (2019). Параметрический спектральный анализ зашумленных сигналов с унимодальным спектром. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 62(1), 45–53. https://doi.org/10.20535/S0021347019010059

Номер

Том 62 № 1 (2019)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.