Оценка энергетических спектров отражений в импульсных доплеровских метеорадиолокаторах. Ч. 3. Статистический анализ методов воспроизведения непрерывных спектров отражений от метеообразований
DOI:
https://doi.org/10.20535/S0021347017020017Ключові слова:
процесс авторегрессии, энергетический спектр, методы спектрального оценивания, спектральная функция, адаптивный решетчатый фильтр, корреляционная матрица, оценка максимального правдоподобия, метод максимальной энтропии БергаАнотація
Обоснована методика, приведены количественные результаты аналитического и экспериментального исследования и сравнения статистических характеристик классических и «параметрических» методов воспроизведения энергетических спектров междупериодных флуктуаций отражений различной природы (в том числе от метеообразований) в импульсных РЛС. Исследована типичная для практики «адаптивная» ситуация, в которой априори неизвестная корреляционная матрица отражений заменяется оценками различного вида, формируемыми по обучающим выборкам конечного объема. Обоснованы алгоритмы, целесообразные для использования в импульсных РЛС различного назначения, в том числе в импульсных доплеровских метеорадиолокаторах. Обсуждаются рациональные способы их практической реализации на унифицированной основе адаптивных решетчатых фильтров.Посилання
Оценка энергетических спектров отражений в импульсных доплеровских метеорадиолокаторах. Ч. 1. Разновидности алгоритмов спектрального оценивания / Д. И. Леховицкий, Д. В. Атаманский, Д. С. Рачков, А. В. Семеняка // Известия вузов. Радиоэлектроника. — 2015. — Т. 58, № 12. — С. 3–30. — DOI : http://dx.doi.org/10.20535/S0021347015120018.
Оценка энергетических спектров отражений в импульсных доплеровских метеорадиолокаторах. Ч. 2. Предельные возможности / Д. И. Леховицкий, Д. В. Атаманский, Д. С. Рачков, А. В. Семеняка // Известия вузов. Радиоэлектроника. — 2016. — Т. 59. № 9. — С. 3–20. — DOI : http://dx.doi.org/10.20535/S0021347016090016.
Reed, I. S. Rapid convergence rate in adaptive arrays / I. S. Reed, J. D. Mallett, L. E. Brennan // IEEE IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. — Nov. 1974. — Vol. AES-10, No. 6. — P. 853–863. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TAES.1974.307893.
Абрамович, Ю. И. Анализ эффективности адаптивной максимизации отношения сигнал/помеха, использующей обращение оценки корреляционной матрицы / Ю. И. Абрамович, А. И. Неврев // Радиотехника и электроника. — 1981. — Т. 26, № 12. — С. 2558–2566.
Abramovich, Y. I. Band-inverse TVAR covariance matrix estimation for adaptive detection / Yuri I. Abramovich, Nicholas K. Spencer, Ben A. Johnson // IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. — Jan. 2010. — Vol. 46, No. 1. — P. 375–396. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TAES.2010.5417169.
Adaptive lattice filters for band-inverse (TAVR) covariance matrix approximations / D. Lekhovytskiy, Y. Abramovich / Int. Radar Symp. IRS2009. — 09–11 Sept. 2009, Hamburg, Germany : proc. — Hamburg, 2009. — P. 535–539.
Ленточно-диагональная регуляризация МП оценок корреляционных матриц гауссовых помех в алгоритмах адаптации антенных решеток / Д. И. Леховицкий, Ю. И. Абрамович, Г. А. Жуга, Д. С. Рачков // Прикладная радиоэлектроника. — 2010. — Т. 9, № 1. — С. 107–121.
Abramovich, Y. I. A Modified GLRT and AMF framework for adaptive detectors / Yuri I. Abramovich, Nicholas K. Spencer, Alexei Y. Gorokhov // IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. — Jul. 2007. — Vol. 43, No. 3. — P. 1017–1051. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TAES.2007.4383590.
Burg, J. P. A New Analysis Technique for Time Series Data / J. P. Burg // Modern Spectrum Analysis. — IEEE Press, 1978 [ed. by D. G. Childers]. — P. 42–48.
Фридландер, Б. Решетчатые фильтры для адаптивной обработки данных / Б. Фридландер // ТИИЭР. — 1982. — Т. 70, № 58. — С. 54–97.
Фридландер, Б. Методы спектрального оценивания на основе решетчатой структуры / Б. Фридландер // ТИИЭР. — 1982. — Т. 70, № 9. — С. 95–125.
Адаптивные фильтры / Под ред. К. Ф. Н. Коуэна и П. М. Гранта ; пер. с англ. — М. : Мир, 1988. — 392 с.
Semeniaka, A. V. Comparative analysis of Toeplitz covariance matrix estimation methods for space-time adaptive signal processing / A. V. Semeniaka, D. I. Lekhovytskiy, D. S. Rachkov // Proc. of IEEE CIE Int. Conf. on Radar : RADAR-2011, 24–27 Oct. 2011, Chengdu, China : proc. — IEEE, 2011. — P. 696–699. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/CIE-Radar.2011.6159636.
Хастингс, Н. Справочник по статистическим распределениям / Н. Хастингс, Дж. Пикок. — М. : Статистика, 1980. — 95 с.
Nitzberg, R. Application of maximum likelihood estimation of persymmetric covariance matrices to adaptive processing / Ramon Nitzberg // IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. — Jan. 1980. — Vol. AES-16, No. 1. — P. 124–127. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TAES.1980.308887.
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.
Леховицкий, Д. И. Методы адаптивной решетчатой фильтрации в задачах пространственно-временной обработки сигналов / Д. И. Леховицкий, В. И. Зарицкий, И. Д. Раков, [и др.]. — М. : РТИ АН СССР, 1987. — 30 с. — (Препринт / АН СССР, РТИ, № 8610, 1987).
Леховицкий, Д. И. О стратегии использования МП оценок КМ в многоканальных системах адаптивной обработки сигналов на фоне помех / Д. И. Леховицкий, С. В. Полишко, Г. А. Жуга // Глобальные информационные системы. Проблемы и тенденции развития : 1-я междунар. научная конф., 2006 : тезисы докл. — Харьков–Туапсе, 2006. — С. 444–445.
СДЦ в импульсных РЛС: 3. Структуры, параметры и эффективность квазиоптимальных систем междупериодной обработки гауссовых сигналов на фоне гауссовых пассивных помех / Д. И. Леховицкий, В. П. Рябуха, Г. А. Жуга, Д. С. Рачков // Прикладная радиоэлектроника. — 2009. — Т. 8, № 2. — С. 109–123.
Экспериментальные исследования систем СДЦ на основе адаптивных решетчатых фильтров в импульсных РЛС с попачечной вобуляцией периодов зондирования / Д. И. Леховицкий, В. П. Рябуха, Г. А. Жуга, В. Н. Лаврентьев // Прикладная радиоэлектроника. — 2008. — Т. 7, № 1. — С. 3–16.
Стратонович, Р. Л. Принципы адаптивного приема / Р. Л. Стратонович. — М. : Сов. радио, 1973. — 144 с.
Abramovich, Y. I. Order estimation and discrimination between stationary and time-varying (TVAR) autoregressive models / Yuri I. Abramovich, Nicholas K. Spencer, Michael D. E. Turley // IEEE Trans. Signal Process. — Jun. 2007. — Vol. 55, No. 6. — P. 2861–2876. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TSP.2007.893966.
Уидроу, Б. Адаптивная обработка сигналов / Б. Уидроу, С. Стирнз : пер. с англ. — М. : Радио и связь, 1989. — 440 с.
Монзинго, Р. А. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию / Р. А. Монзинго, Т. У. Миллер : пер. с англ. — М. : Радио и связь, 1986. — 448 с.
Кокин, В. Н. Использование текущей оценки обратной корреляционной матрицы помех в адаптивном обнаружителе / В. Н. Кокин, А. В. Темеров, В. В. Фединин // Радиотехника и электроника. — 1980. — Т. 25, № 7. — С. 1540–1542.
Пат. № 3876847 США, МКИ 325/367 от 8.04.1975 / С. Гираудон.
Лексаченко, В. А. Синтез многомерного «выбеливающего» фильтра по методу Грама-Шмидта / В. А. Лексаченко, А. А. Шаталов // Радиотехника и электроника. — 1976. — Т. 21, № 1. — С. 112–119.
Бондаренко, Б. Ф. Применение методов функционального анализа для решения задач синтеза системы пространственно-временной обработки сигналов / Б. Ф. Бондаренко, В. П. Прокофьев // Известия вузов. Радиоэлектроника. — 1982. — Т. 25, № 7. — С. 12–16.
Ширман, Я. Д. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех / Я. Д. Ширман, В. Н. Манжос. — М. : Радио и связь, 1981. — 416 с.
Спектральный анализ отражений в доплеровских метеорадиолокаторах / Д. И. Леховицкий, Д. В. Атаманский, Д. С. Рачков, А. В. Семеняка // Радиолокация, навигация, связь : XVII междунар. науч.-техн. конф., 12–14 апр. 2011, Воронеж, РФ. — Воронеж, 2011. — С. 1968–1979.
СДЦ в импульсных РЛС: 5. Адаптивные системы междупериодной обработки гауссовых сигналов на фоне гауссовых пассивных помех / Д. И. Леховицкий, В. П. Рябуха, Г. А. Жуга, Д. С. Рачков, А. В. Семеняка // Прикладная радиоэлектроника. — 2011. — Т. 10, № 4. — С. 506–525.
Efremov, V. Results of theoretical and experimental investigations of meteorological formation power spectrum using «superresolution» methods / V. Efremov, V. Laurukevich, D. Lekhovytsky, I. Vylegzhanin, B. Vovshin // Int. Radar Symp. : IRS2009, 09–11 Sept. 2009, Hamburg, Germany : proc. — Hamburg, 2009. — P. 777–784.
Laurukevich, V. Estimation of energy, spectral and polarimetric characteristics of meteorological echoes in DMRL-C / V. Laurukevich, A. Pushkov, I. Vylegzhanin, et al. // Int. Radar Symp. : IRS2011, 7–9 Sept. 2011, Leipzig, Germany : proc. — Leipzig, 2011. — P. 267–272.
Efremov, V. The new generation of Russian C-band meteorological radars. Technical features, operation modes and algorithms / V. Efremov, I. Vylegzhanin, B. Vovshin // Int. Radar Symp. : IRS2011, 7–9 Sept. 2011, Leipzig, Germany : proc. — Leipzig, 2011. — P. 239–244.
Lekhovytskiy, D. I. Statistical analysis of estimation accuracy of the meteorological formations parameters in pulsed Doppler weather radars with arbitrary staggering of pulse repetition intervals / D. I. Lekhovytskiy, D. S. Rachkov, A. V. Semeniaka, et al. // Int. Radar Symp. : IRS2011, 7–9 Sept. 2011, Leipzig, Germany : proc. — Leipzig, 2011. — P. 273–278.
Laurukevich, V. The results of field tests of russian meteorological radar “DMRL-C” / V. Laurukevich, A. Pushkov, B. Vovshin, I. Vylegzhanin // IV международный радиоэлектронный Форум : 18–21 окт. 2011, Харьков, Украина : труды конф. — Харьков, 2011. — Т. 1. — С. 7–12.
Берг, Дж. П. Оценивание ковариационных матриц с заданной структурой / Дж. П. Берг, Д. Г. Люнбергер, Д. Л. Венгер // ТИИЭР. — 1982. — Т. 70, № 9. — С. 63–77.
Адаптивные решетчатые фильтры. Часть I. Теория решетчатых структур / Д. И. Леховицкий, Д. С. Рачков, А. В. Семеняка, В. П. Рябуха, Д. В. Атаманский // Прикладная радиоэлектроника. — 2011. — Т. 10, № 4. — С. 380–404.
Адаптивные решетчатые фильтры. Часть II. Алгоритмы настройки АРФ / Д. И. Леховицкий, Д. С. Рачков, А. В. Семеняка, В. П. Рябуха, Д. В. Атаманский // Прикладная радиоэлектроника. — 2011. — Т. 10, № 4. — С. 405–418.
Повышение точности однозначного измерения скорости метеообразований в доплеровских метеолокаторах с вобуляцией интервалов зондирования / Д. И. Леховицкий, Д. В. Атаманский, Д. С. Рачков, А. В. Семеняка // Известия вузов. Радиоэлектроника. — 2015. — Т. 58, № 9. — С. 3–22. — DOI : http://dx.doi.org/10.20535/S0021347015090010.
Lekhovytskiy, D. I. To the theory of adaptive signal processing in systems with centrally symmetric receive channels / D. I. Lekhovytskiy // EURASIP J. Advances Signal Process. — 2016. — Vol. 33. — P. 1–11. — DOI : http://dx.doi.org/10.1186/s13634-016-0329-z.
Сравнение эффективности адаптивной обработки в произвольных и центрально-симметричных ФАР / Д. И. Леховицкий, Д. В. Атаманский, И. Г. Кириллов, В. И. Зарицкий // Антенны. — 2000. — № 1. — С. 30–35.
Рябуха, В. П. Адаптивные системы защиты РЛС от шумовых помех. Часть I. Корреляционные автокомпенсаторы на основе стохастических градиентных алгоритмов адаптации / В. П. Рябуха // Прикладная радиоэлектроника. — 2016. — Т. 15, № 1. — С. 11–25.
Lekhovytskiy, D. I. Thirty years experience in development of adaptive lattice filters theory, techniques and testing in Kharkiv / D. I. Lekhovytskiy // VIII Int. Conf. on Antenna Theory and Techniques : ICATT2011, 20–23 Sept. 2011, Kyiv, Ukraine : proc. — IEEE, 2011. — P. 51–56. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ICATT.2011.6170713.
Sayed, A. H. Fundamentals of adaptive filtering / A. H. Sayed. — NJ, Hoboken : John Wiley and Sons Inc., 2003. — 1125 p.
Джиган, В. И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы / В. И. Джиган. — М. : Техносфера, 2013. — 528 с.
Lattice implementation of "superresolving" methods for meteorological objects spectra estimation / Dmytro S. Rachkov, David I. Lekhovytskiy, Andrii V. Semeniaka, Boris M. Vovshin, Uladzimir U. Laurukevich // 15th Int. Radar Symp. : IRS 2014, 16–18 June 2014, Gdansk, Poland : proc. — IEEE, 2014. — P. 35–38. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/IRS.2014.6869229.
Rachkov, D. S. Lattice-filter-based unified structure of system for interperiod processing of weather radar signals / Dmytro S. Rachkov, David I. Lekhovytskiy // IEEE Int. Radar Conf. : 10–15 May 2015, Arlington, USA : proc. — IEEE, 2015. — P. 1234–1239. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/RADAR.2015.7131183.
Lekhovytskiy, D. I. K-rank modification of adaptive lattice filter parameters / David I. Lekhovytskiy, Dmytro S. Rachkov, Andrii V. Semeniaka // IEEE Int. Radar Conf. : 10–15 May 2015, Arlington, USA : proc. — IEEE, 2015. — P. 127–132. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/RADAR.2015.7130983.
Рекуррентные алгоритмы настройки адаптивных решетчатых фильтров / Д. И. Леховицкий, В. П. Рябуха, Д. С. Рачков, А. В. Семеняка // ТКЭА. — 2016. — № 2–3. — С. 26–32. — DOI : http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2016.2-3.26.
Lev-Ari, H. Schur and Levinson algorithms for nonstationary processes / H. Lev-Ari, T. Kailath // Acoustic, Speech and Signal Processing : IEEE Int. Conf. ICASSP, 30 Mar.–1 Apr. 1981, Atlanta, CA, USA : proc. — IEEE, 1981. — P. 860–864. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ICASSP.1981.1171194.
Sharman, K. C. Spatial lattice filter for high-resolution spectral analysis of array data / K. C. Sharman, T. S. Durrani // IEE Proc. F: Commun. Radar Signal Process. — Apr. 1983. — Vol. 130, No. 3. — P. 279–287. — DOI : http://dx.doi.org/10.1049/ip-f-1:19830047.
Lattice-filter-based ground clutter canceller for pulse Doppler weather radar / Dmytro S. Rachkov, David I. Lekhovytskiy, Andrii V. Semeniaka, Viacheslav P. Riabukha, Dmytro V. Atamanskiy // 15th Int. Radar Symp. : IRS 2014, 16–18 June 2014, Gdansk, Poland : proc. — IEEE, 2014. — P. 215–219. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/IRS.2014.6869251.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2017 Известия высших учебных заведений. РадиоэлектроникаИздатель 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:
- 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.
- 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.
- Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
- 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.