Непараметричний метод виявлення сигналів з використанням SG-статистики

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347024090061

Ключові слова:

SG-статистика, xі2-статистика, ATS-алгоритм, виявлення сигналів, сингулярне розкладання

Анотація

В статті запропоновано новий непараметричний метод виявлення сигналів, що базується на використанні SG-статистики та обробки спостереження сигналів з використанням технології сурогатних даних, а саме ATS-алгоритмом (Attractor Trajectory Surrogates). Запропонований метод виявлення не залежить від апріорної інформації, щодо щільності розподілу імовірності завади та не враховує модель сигналу, який спостерігається. Використання ATS-алгоритму дозволяє зменшити шум в спостереженні сигналу. Вперше, оцінка шуму спостереження отримана з самого спостереження з використанням сингулярного спектрального аналізу. Проведено порівняльний аналіз запропонованого непараметричного методу виявлення сигналів з класичним методом виявлення сигналу енергетичним приймачем, що базується на використанні χ2-статистики. Результати моделювання показали збільшення імовірності виявлення сигналів методом на базі SG-статистики для різних відношень сигнал/шум, ніж при використанні енергетичного виявника. Також показано, що запропонований непараметричний метод виявлення не залежить від щільності розподілу імовірності завади, на прикладі завади з логістичним розподілом. Надано рекомендації, щодо вибору параметрів запропонованого непараметричного методу виявлення.

Посилання

  1. H. V. Poor, An Introduction to Signal Detection and Estimation. Springer Science & Business Media, 1998.
  2. F. E. Nathanson, J. P. Reilly, M. N. Cohen, Radar Design Principles: Signal Processing and the Environment, 2nd ed. New York: Scitech Pub Inc, 1999.
  3. С. Е. Фалькович, Оценка Параметров Сигнала. Москва: Советское радио, 1970.
  4. Я. Д. Ширман, Теоретические Основы Радиолокации. Москва: Советское радио, 1970.
  5. Y. Wang, Y. Cao, T.-S. Yeo, Y. Cheng, Y. Zhang, “Sparse reconstruction-based joint signal processing for MIMO-OFDM-IM integrated radar and communication systems,” Remote Sens., vol. 16, no. 10, p. 1773, 2024, doi: https://doi.org/10.3390/rs16101773.
  6. J. Xu, “Design of high-speed radar signal processor based on FPGA,” J. Comb. Math. Comb. Comput., vol. 125, pp. 93–107, 2025, doi: https://doi.org/10.61091/jcmcc125-07.
  7. A. El-Awamry, F. Zheng, T. Kaiser, M. Khaliel, “Harmonic FMCW radar system: Passive tag detection and precise ranging estimation,” Sensors, vol. 24, no. 8, p. 2541, 2024, doi: https://doi.org/10.3390/s24082541.
  8. П. Ю. Костенко, С. Я. Фалькович, Основи Статистичної Теорії Інформаційно-Вимірювальних Радіотехнічних Систем. Харків: ХНУПС, 2021.
  9. D. Lai, “Asymptotic distributions of the correlation integral based statistics,” J. Nonparametric Stat., vol. 10, no. 2, pp. 127–135, 1999, doi: https://doi.org/10.1080/10485259908832757.
  10. П. Ю. Костенко, К. С. Васюта, С. Н. Симоненко, А. Н. Барсуков, “Непараметрический BDS-обнаружитель хаотических сигналов на фоне белого шума,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 54, no. 1, pp. 23–31, 2011, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347011010031.
  11. H. Kantz, T. Schreiber, Nonlinear Time Series Analysis. Cambridge: Cambridge University Press, 2004.
  12. M. Small, “Attractor trajectory surrogates: hypothesis testing and prediction,” in International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications, 2004, pp. 123–126.
  13. R. Savit, M. Green, “Time series and dependent variables,” Phys. D Nonlinear Phenom., vol. 50, no. 1, pp. 95–116, 1991, doi: https://doi.org/10.1016/0167-2789(91)90083-L.
  14. П. Ю. Костенко, К. С. Васюта, В. В. Слободянюк, В. І. Чистов, М. І. Альонкин, “Застосування індексу передбачуваності для класифікації процесів в інформаційно-комунікаційних системах,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 67, no. 5, pp. 255–267, 2024, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347024060013.
  15. F. Centofanti, M. Hubert, B. Palumbo, P. J. Rousseeuw, “Multivariate singular spectrum analysis by robust diagonalwise low-rank approximation,” J. Comput. Graph. Stat., vol. 34, no. 1, pp. 360–373, 2025, doi: https://doi.org/10.1080/10618600.2024.2362222.
Гістограма значень SG-статистики для сигнальних компонентів

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-09-25

Як цитувати

Костенко, П. Ю., Васюта, К. С., Слободянюк, В. В., Качайло, Р. О., & Чистов, В. І. (2024). Непараметричний метод виявлення сигналів з використанням SG-статистики. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 67(9), 521–531. https://doi.org/10.20535/S0021347024090061

Номер

Том 67 № 9 (2024): Теорія кіл і сигналів

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

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.