Адаптивный вариант технологии суррогатных данных для повышения эффективности спектрального анализа сигналов собственноструктурными методами

Автор(и)

  • Владимир Иванович Василишин Харьковский национальный университет Воздушных Сил им. Ивана Кожедуба, Україна https://orcid.org/0000-0002-5461-0125

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347015030036

Ключові слова:

суррогатные данные, собственноструктурный метод

Анотація

Рассмотрена задача повышения эффективности спектрального анализа сигналов, наблюдаемых на фоне шума, методом Root-MUSIC с использованием технологии суррогатных данных, реализованной адаптацией алгоритма рандомизации фаз отсчетов преобразования Фурье исходных данных к отношению сигнал–шум (ОСШ). Показана эффективность предложенного варианта технологии суррогатных данных при низких значениях ОСШ и малом числе выборок. При больших значениях ОСШ адаптивный вариант технологии суррогатных данных практически не приводит к появлению суррогатной помехи, характерной для неадаптивного варианта. Предложенный вариант технологии может быть применим с другими методами спектрального анализа.

Посилання

Trees H. L. V. Optimum array processing. Part IV of Detection, Estimation and modulation theory / H. L. V. Trees. — Wiley-Interscience, New York, 2002.

Brillinger D. R. Time Series. Data Analysis and Theory / D. R. Brillinger. — Holt, Rinehart and Winston, 1975.

Jolliffe I. T. Principal Component Analysis / I. T. Jolliffe. — Springer, 2002. — 487 p.

Гирко В. Л. Спектральная теория случайных матриц / В. Л. Гирко. — М. : Наука, 1988. — 376 с.

Леховицкий Д. И. Статистический анализ «сверхразрешающих» методов пеленгации источников шумовых излучений при конечном объеме обучающей выборки / Д. И. Леховицкий // Прикладная радиоэлектроника. — 2009. — Т. 8, № 4. — С. 526–540.

Василишин В. И. Оценивание числа гармонических компонент сигнала с использованием технологии суррогатных данных / В. И. Василишин // Прикладная радиоэлектроника. — 2013. — Т. 12, № 4. — C. 542–552.

Абрамович Ю. И. Регуляризованный метод адаптивной оптимизации по критерию максимума отношения сигнал/помеха / Ю. И. Абрамович // Радиотехника и электроника. — 1981. — Т. 26, № 3. — С. 543–551.

Gershman A. B. A pseudo-noise approach to direction finding / Alex B. Gershman, Johann F. Böhme // Signal Processing. — May 1998. — Vol. 71, No. 1. — P. 1–13. — DOI : http://dx.doi.org/10.1016/S0165-1684(98)00130-3.

Vasylyshyn V. Removing the outliers in root-MUSIC via pseudo-noise resampling and conventional beamformer / Volodymyr Vasylyshyn // Signal Processing. — Dec. 2013. — Vol. 93, No. 12. — P. 3423–3429. — DOI : http://dx.doi.org/10.1016/j.sigpro.2013.05.026.

Liou C. Y. Spatial pseudorandom array processing / Cheng-Yuan Liou, Ruey-Ming Liou // IEEE Trans. Signal Process. — Sep. 1989. — Vol. 37, No. 9. — P. 1445–1449. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/29.31300.

Theiler J. Testing for nonlinearity in time series: the method of surrogate data / James S. Theiler, Stephen Eubank, Andre Longtin, Bryan Galdrikian, J. Doyne Farmer // Physica D. — 1992. — Vol. 58, Nos. 1–4. — P. 77–94. — DOI : http://dx.doi.org/10.1016/0167-2789(92)90102-S.

Dahlhaus R. Mathematical Methods in Signal Processing and Digital Image Analysis / Rainer Dahlhaus, Jurgen Kurths, Peter Maass, Jens Timmer. — Berlin Heidelberg : Springer–Verlag, 2008. — DOI : http://dx.doi.org/10.1007/978-3-540-75632-3.

Borgnat P. Stationarization via surrogates / Pierre Borgnat, Patrick Flandrin // J. Stat. Mech. — 2009. — P. 1–14. — DOI : http://dx.doi.org/10.1088/1742-5468/2009/01/P01001.

Василишин В. И. Адаптивная коррекция предварительной обработки сигналов с использованием технологии суррогатных данных в задачах спектрального анализа / В. И. Василишин // Системи обробки інформації. — 2013. — № 2. — С. 15–20.

Костенко П. Ю. Коррекция обработки сигналов при их спектральном анализе с использованием суррогатных автоковариационных функций наблюдения, полученных ATS-алгоритмом / П. Ю. Костенко, В. И. Василишин // Радиоэлектроника. — 2014. — Т. 57, № 6. — С. 3–12. — (Известия вузов). — Режим доступа : http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347014060016.

Костенко П. Ю. Повышение эффективности спектрального анализа при низких отношениях сигнал/шум с использованием технологии суррогатных данных без сегментации наблюдения / П. Ю. Костенко, В. И. Василишин // Радиоэлектроника. — 2014. — Т. ??, № ?. — С. ?–?. — (Известия вузов). — Режим доступа : .

Gorokhov A. Y. Unified analysis of DOA estimation algorithms for covariance matrix transforms / A. Y. Gorokhov, Y. I. Abramovich, J. F. Bohme // Signal Processing. — Nov. 1996. — Vol. 55, No. 1. — P. 107–115. — DOI : http://dx.doi.org/10.1016/S0165-1684(96)00123-5.

Василишин В. И. Анализ методической ошибки спектрального анализа, использующего технологию суррогатных данных / В. И. Василишин // Системи обробки інформації. — 2014. — № 1. — С. 5–9.

Гершман А. Б. Анализ пространственного сглаживания корреляционной матрицы в задачах углового разрешения коррелированных сигналов / А. Б. Гершман, В. Т. Ермолаев // Радиоэлектроника. — 1990. — Т. 33, № 9. — С. 20–24. — (Известия вузов).

Леховицкий Д. И. Эффективность адаптивной пространственной обработки сигналов при временной корреляции обучающих выборок / Д. И. Леховицкий, И. Д. Раков // Радиотехника. — 1986. — № 9. — С. 60–63.

Василишин В. И. Предварительная обработка сигналов с использованием метода SSA в задачах спектрального анализа // Прикладная радиоэлектроника. — 2014. — Т. 13, № 1. — C. 42–49.

da Costa J. P. C. L. Enhanced model order estimation using higher-order arrays / J. P. C. L. da Costa, M. Haardt, F. Romer, G. Del Galdo // Signals, Systems, and Computers : 41st Asilomar Int.Conf. ACSSC 2007, 4–7 Nov. 2007, Pasific Grove, CA : proc. of conf. — IEEE, 2007. — P. 412–416. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ACSSC.2007.4487242.

Nadakuditi R. R. Sample eigenvalue based detection of high-dimensional signals in white noise using relatively few samples / R. R. Nadakuditi, A. Edelman // IEEE Trans. Signal Process. — July 2008. — Vol. 56, No. 7. — P. 2625–2638. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TSP.2008.917356.

Vasylyshyn V. I. Beamspace root estimator bank for DOA estimation with an improved threshold performance / V. I. Vasylyshyn // ICATT : IEEE Int. Conf., 16–20 Sept. 2013, Odessa, Ukraine : proc. of conf. — IEEE, 2013. — P. 280–282.

Василишин В. И. Повышение эффективности спектрального анализа методом ESPRIT с использованием технологии суррогатных данных / В. И. Василишин // Прикладная радиоэлектроника. — 2013. — Т. 12, № 3. — C. 406–412.

##submission.downloads##

Опубліковано

2015-03-12

Як цитувати

Василишин, В. И. (2015). Адаптивный вариант технологии суррогатных данных для повышения эффективности спектрального анализа сигналов собственноструктурными методами. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 58(3), 26–39. https://doi.org/10.20535/S0021347015030036

Номер

Том 58 № 3 (2015)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2015 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.