автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Обработка радиосигналов эталонных частот для повышения точности и дальности приема

На правах рукописи

485169а

ГРИШАНОВИЧ ЮЛИЯ ВАСИЛЬЕВНА

ОБРАБОТКА РАДИОСИГНАЛОВ ЭТАЛОННЫХ ЧАСТОТ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ И ДАЛЬНОСТИ

ПРИЕМА

Специальность 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владимир 2011

4851695

Работа выполнена на кафедре физики в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ковровская государственная технологическая академия им. В.А. Дегтярева»

Научный руководитель: кандидат технических наук, до-

цент Потехин Дмитрий Станиславович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ларцов Сергей Викторович

кандидат технических наук, доцент Архипов Евгений Анатольевич

Ведущая организация: ФГУП ННИПИ «Кварц»,

г. Нижний Новгород

Защита состоится « Ж рг 2011 г. в ауд. 301-3 в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д214.025.04 при Владимирском государственном университете по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, д. 87, ВЛГУ, ФРЭМТ. Тел./факс: (4922)479960

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВлГУ. Автореферат разослан « /Л № 2011 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

А.Г. Самойлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность

Для науки и техники является актуальным вопросом формирование точных сигналов частоты и времени. Такие технологии, как корабельная, авиационная и автомобильная навигации, геодезические измерения, глобальные коммуникационные сети или высокоскоростные каналы передачи данных основываются на высокоточных сигналах времени и частоты. К другим примерам можно отнести космическую навигацию, интерферометрию со сверхдлинной базой, измерение фундаментальных констант и разработку новых стандартов физических величин для метрологии.

Современные аналоговые приемники эталонных сигналов часто™ и времени, основанные на синхронизации термостабилизированных кварцевых генераторов, обладают существенными недостатками. Во-первых, наличие разброса характеристик кварцевых фильтров, что приводит к биениям на инфранизких частотах, в результате чего возникают существенные НЧ колебания фазы, проявляющиеся при действии импульсной помехи и механической вибрации. Во-вторых, даже при тщательной разработке электронных схем и использовании специально отобранных компонентов они могут вносить сдвиги в частоту стандарта и ухудшать его характеристики.

Решением может стать создание цифрового приемника эталонных сигналов частоты и времени, в котором аналоговая часть сведена к минимуму. Поэтому цифровой приемник позволит повысить точность и увеличить дальность устойчивого приема эталонных радиосигналов.

Для создания цифрового приемника необходимо решить следующие задачи. Во-первых, разработать методику расчета высокодоброгно-го цифрового фильтра, согласованного с характеристиками передаваемых эталонных сигналов. Во-вторых, разработать методику, использующую высокую производительности цифровых вычислительных систем для более широкого применения методов статистической обработки экспериментальных данных. С учетом того, что в сложных измерительных системах обычно не удается полностью исключить промахи, весьма привлекательным является использование вероятностных подходов, основанных на максимизации вероятности наличия некоторых параметров исследуемого объекта или процесса, действие которых привело к появлению исходной выборки.

Повышение точности приема эталонных сигналов может быть достигнуто приемом одновременно нескольких эталонных частот, что позволит учитывать фазовые набеги в аналоговых цепях приемника, а также проследить особенности прохождения эталонных радиосигналов при различных метеорологических условиях в разное время суток и разное время года и тем самым вносить соответствующие корректировки.

На основании изложенного можно сделать вывод, что в настоящее время актуальна проблема усовершенствования приемников эталонных сигналов частоты и времени.

Цели и задачи

Целью настоящей работы является разработка и исследование метода построения цифрового фильтра и алгоритмов вероятностной статистической обработки для повышения точности приема и увеличения дальности приема эталонных сигналов.

При реализации данной цели требуется решить следующие задачи:

1. Разработка методики расчета сверхдлинных цифровых фильтров для ЭСЧВ на основе использования вейвлет-функции Морле.

2. Проведение анализа статистических методов обработки с целью увеличения точности определения параметров ЭСЧВ в условиях повышенных шумов и импульсных помех.

3. Разработка экспериментальной установки для стабильного приема сигналов ЭСЧВ.

4. Разработка методики учета фазовых набегов в аналоговых цепях путем приема двух ЭСЧВ.

5. Исследование характеристик экспериментальной установки и сравнение точности приема ЭСЧВ, а также возможности одновременного приема нескольких ЭСЧВ.

Методы исследования

Решение поставленных задач осуществлялось на основе применения математического аппарата теории вероятностей и математической статистики, регрессионного анализа, теории свертки, теории спектральной обработки сигналов, в том числе теории вейвлет-анализа, и цифровой обработки сигналов.

Научная новизна

1. Разработана методика помехоустойчивого определения разности фаз для сличения частот эталонных сигналов.

2. Разработан алгоритм расчета целочисленных коэффициентов цифровых фильтров высокого (более 30000) порядка на основе вейвлет-

функции Морле для обработки эталонных сигналов в условиях повышенного уровня помех.

3. Разработана методика учета фазовых набегов в аналоговых цепях по результатам приема двух ЭСЧВ.

Практическая ценность работы

1. Создан цифровой приемник эталонных сигналов частоты и времени, с помощью которого повышена точность приема сигналов ЭСЧВ (уменьшение СКО At в 3-6 раз), обеспечен уверенный прием на расстоянии 2700 км (увеличение на 19%).

2. Разработан и изготовлен экспериментальный стенд для приема и сличения одновременно двух стандартов частоты и времени с высокой точностью.

Реализация результатов работы:

Результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, используются в учебном процессе и научных исследованиях кафедры физики ГОУ ВПО «Ковровская Государственная технологическая академия им. В.А. Дегтярева», используются в научно-исследовательских работах ОАО «ЗИТЦ» г. Зеленограда, планируется использовать в научно-исследовательских работах, проводимых в ОАО «ВКБР» г. Владимир.

Апробация результатов работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции (Владимир 5 декабря 2003 г.), тринадцатой Всероссийской научно-технической конференции (Computer-Based Conference) (Нижний Новгород, декабрь 2004 г.), международной научно-технической конференции (Владимир, 10-11 декабря 2004), VIII научной конференции по радиофизике (Нижний Новгород, 2009), V научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых «Вооружение. Технология. Безопасность. Управление» (Ковров, 2010).

Структура и объем

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заключения; содержит 113 страниц, 49 рисунков, 2 таблицы, 4 приложения, список литературы из 97 источников.

Публикации

Опубликованы 10 статей из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы научная новизна и практическая ценность полученных результатов, определены цели и задачи, дается структура диссертации и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации описывается система передач ЭСЧВ в России, формат эталонного сигнала и указаны трудности, связанные с передачей эталонных сигналов. Указаны недостатки аналоговых приемников эталонных сигналов частоты и времени. Обосновывается эффективность применения вейвлет-преобразования, в частности, вейвлет-функция Морле для создания высокодобротных цифровых фильтров. Для повышения точности приема эталонных сигналов необходимо использовать метод обработки результатов измерений, устойчивого к наличию промахов в исходных данных, позволяющего использовать различные законы распределения и допускающего автоматизацию процесса обработки.

Во второй главе предлагается применить выбранный в первой главе математический аппарат для построения высокодобротного цифрового фильтра, демодуляции эталонных сигналов, статистической обработки данных, полученных в условиях повышенного уровня шума.

От выбора вида вейвлет-функции в значительной степени зависит представительность и достоверность получаемой информации о характерных особенностях анализируемого сигнала, поэтому необходимо выбрать вейвлет-функцию и рассчитать ее коэффициенты с учетом особенностей принимаемых эталонных сигналов.

Обосновывается выбор вейвлет-функции Морле, для которой были получены следующие зависимости:

- зависимость оптимального коэффициента к и добротности <2 от пределов интегрирования вейвлет-функции Морле (рис.1), выраженных в количестве периодов сигнала х:

- для малых границ интегрирования (до пересечения графиков):

к = 3,7895 + 6,4582 -х;

2 2 ТС • X

- после пересечения графиков: к =--— (для разной разрядно-

п- 1п2

сти п),

^ у[к ^ л п = —-- или =--х; (1)

2л12Ы2 2 - л/2« ■ 1п2

- зависимость границ интегрирования от полосы пропускания и от добротности:

х =

1 2-У2/7-/я2 _ А/ 2-у[2п-1п2

б л /0 7Г

Рис. 1.

Таким образом, использование указанных формул позволяет рассчитать коэффициенты целочисленного цифрового фильтра на основе вейвлет-функции Морле с заданной добротностью и полосой пропускания. При этом нулевые коэффициенты на границах такого фильтра отсутствуют (закрашенная область рис. 1), что приводит к улучшению добротности при неизменном порядке фильтра.

Для качественного проведения демодуляции АМ сигнала основной задачей является определение границ интегрирования и полосы пропускания вейвлета Морле:

0.1

10 100 1000 х

Зависимость добротности от границ интегрирования для разной разрядности

где со0- частота сигнала; Л- частота модулирующего сигнала; М - коэффициент модуляции.

Далее можно рассчитать требуемые границы интегрирования вейв-лет-функции Морле. Для ФМ эталонного сигнала методика расчета коэффициентов фильтра будет аналогична для АМ эталонного сигнала, так как знамения коэффициента фазовой модуляции р<1.

В качестве подтверждения устойчивой работы информационно-измерительной системы предлагается построить регрессионную модель исследуемого сигнала с использованием вероятностных подходов, основанных на максимизации вероятности наличия некоторых параметров исследуемого объекта или процесса, действие которых привело к появлению исходной выборки.

При определении фазы было проведено сравнительное исследование эффективности следующих методов статистической обработки:

- оценка по среднему арифметическому;

- оценка по медиане выборки;

- оценка по параметрам регрессионной зависимости, построенной для экспериментального распределения.

Необходимость проведения такого анализа обусловлена тем, что получаемая статистическая выборка подвержена влиянию помех различного вида и разного уровня (рис.2), которые, ввиду отсутствия априорной информации о работающих источниках радиосигнала, не могут быть исключены аналитическим путем.

Оценка характеристик выборок при высоком уровне шума по среднему арифметическому и медиане подтвердила предположение о существенном влиянии шумов на получаемый результат (рис. 3). Сравнение результатов с оценками по среднему арифметическому и медиане позволяет заметить, что вероятностная оценка демонстрирует хорошую помехоустойчивость и несущественно изменяется при высоком уровне шумов, тогда как оценки по среднему арифметическому и медиане в этих условиях практически неприменимы.

3000 2500 2000 1500 1000 500

о

дБ

-ЮдБ I

-40 дБ Ь И -30 дБ

3000 2500 2000 1500 1000 500

О

90

180

270

0

360 ла>.°

Рис. 2. Гистограммы распределения замеренных значений фазы при разном уровне шума (всего 6000 замеров)

- вероятное

сигнач/шум, дБ 0

Рис. 3. Погрешность определения сдвига фаз различными методами оценки

среднее медиана

Поэтому для статистической обработки был применен регрессионный метод. В данном случае определялись параметры регрессионной зависимости вида:

у(а,а,С)-С-е .

Кроме того, построение регрессионной модели распределения позволило определить параметр ст (квадратный корень из дисперсии выборки) для полученных экспериментальных данных. Зависимость о от отношения сигнал/шум показана на рис. 4.

Рис. 4. Зависимость параметра о от отношения сигнал/шум

В третьей главе описывается аппаратная часть цифрового приемника.

В данной работе предлагается оцифровывать принимаемый сигнал на частоте дискретизации, формируемой местным (поверяемым) генератором. Структурная схема такого устройства представлена на рис. 5.

Рис. 5. Структурная схема устройства

Разработка велась с использованием САПР ВЕ 10.1 фирмы ХШпх. Схема на рис.5 реализована на ПЛИС (У!!1ТЕХ-4 ХС4УБХ35, фирма ХШпх), которая поддерживает электрические интерфейсы ТТЛ и КМОП, число программируемых пользователем выводов 192, что дает возмож-

ность гибко реализовать требуемое цифровое устройства в одном корпусе. Возможность переназначения выводов внутри корпуса ПЛИС упрощает топологию печатной платы и за счет этого повышает надежность устройства.

Приборный стенд, схема которого приведена на рис. 5, был собран с использованием в качестве образцового генератора рубидиевого стандарта частоты и времени СЧ-74. С помощью описываемого устройства был проанализирован спектр частот (рис. 6) в районе наблюдения (г. Ковров). Для приема были выбраны две радиостанции, ЯВи и МБР (в нижней части спектра и едва различимы).

, Нг

450666 *

350666 ":Л . |

256666

150666 _! ш. Щ :: # 1 » ¿4Н 11. # # * \ ■ ' . - |

- - ; |.

50666 0 .0 0.72 1.44 2.16 1, яс 2.88

"Маяк"

кви дет

Рис. 6. Спектр частот, принимаемых в СДВ и ДВ диапазонах в точке наблюдения

Для выбора коэффициентов высокодобротного фильтра необходимо учитывать особенности сигнала ЭСЧВ, например, для ЯВ11:

- несущие колебания синусоидальной формы с частотой 66,(6) кГц:

- частота модуляции 100 Гц или 312,5 Гц;

- тип модуляции - ФМ (для некоторых станций АМ);

- индекс модуляции Р=0,698.

Тогда получим следующие параметры фильтра:

- коэффициент затухания вейвлет-функции Морле по формуле (2):

к = 4

'2л-66667л

9

■/«--«182-Ю3: 0.698

V 271-312,5 ) добротность фильтра по формуле (1) О ~ 180 :

- границы интегрирования из рис.1, выраженные в количестве полупериодов х «к 500;

- количество точек вейвлет-функции, лежащей в основе фильтра, которое равно N=37500. Опорные частоты большинства современных генераторов и частотомеров имеют величину 5 МГц. Эта частота является частотой дискретизации при оцифровке сигнала, принимаемого антенной. Отношение частот поверяемого генератора и принимаемой радиостанции определяет количество точек выборки на период сигнала. Для радиостанции RBU это количество точек равно 75, а для MSF - 83, (3) или 250 точек на 3 периода сигнала. Наименьший общий множитель этих чисел - 750. Таким образом, через каждые 750 точек фазы сигналов RBU и MSF будут совпадать. Количество точек вейвлет-функции, лежащей в основе фильтра, N=500-75=37500. Это число делится на 83,(3) без

остатка

37500

-450

, следовательно, может быть использовано для

83,(3) )

двух фильтров.

На рис. 7 представлены характеристики фильтров, с данными ко-

эффициентами.

Кроме АЧХ комплексных фильтров для ЭСЧВ яви и МБР приведена АЧХ приемной антенны.

Подобные характеристики можно построить для любой радиостанции, излучающей сигналы ЭСЧВ.

Рис. 7. АЧХ фильтров, используемых при обработке сигналов

В четвертой главе приводятся результаты, полученные с помощью построенного цифрового приемника ЭСЧВ.

Определение фазы одновременно для двух эталонных сигна-

лов.

На рис. 8 приведен график зависимости от времени фазы принимаемых стандартов ЯВи и МБР после вейвлет-обработки по отношению к фазе рубидиевого стандарта частоты и времени СЧ-74.

Рис. 8. Фаза принимаемых сигналов: верхний - стандарт частоты ЯВи (66,(6) кГц, Россия), нижний - стандарт частоты М5Р (60 кГц, Англия)

Из анализа рис. 8 можно сделать вывод о возможности регистрации фазы стандарта !1Ви и непригодности для этого стандарта М8Р. На рис. 9 показаны гистограммы сдвига фаз принимаемых стандартов относительно рубидиевого стандарта с различным временем усреднения (различным количеством отсчетов). Шаг гистограмирования - 0,5°.

I I

|

| —

....... . ! у

ч 1

1, 1 I ! ] ___Ь V .Л 1 и 1 . V.

> (0 16 а 0 г 0 '-•фи 36

\ л

-------- ------- ч А

1

№

Рис. 9. Гистограммы сдвига фаз принимаемых стандартов, относительно рубидиевого стандарта СЧ-74 с различным временем усреднения: а- ЮЗII 10 сек. (1500 отсчетов); б-МБР 10 сек. (1500 отсчетов); в - ЯВи 5 мин. (60000 отсчетов); г - МБР 5 мин. (60000 отсчетов)

На рис. 10 показаны кривые гауссовского распределения на основе функции распределения ошибки измерительного средства, где значения дисперсии соответствуют гистограммам сдвига фаз принимаемых стандартов относительно рубидиевого стандарта СЧ-74 (рис.9) и могут быть определены с помощью зависимости, полученной во второй главе (рис.4).

Для нахождения сдвига фазы предлагается использовать оценку параметров зависимости, приближающей экспериментальные данные путем минимизации расстояния от экспериментальных точек до предполагаемой кривой гауссовской функции. При этом функция расстояния формируется таким образом, чтобы соответствовать закону распределения ошибки в измерительном тракте, что повышает помехоустойчивость обработки.

Проведена корректировка стандарта частоты и времени СЧ-74 с целью устойчивого приема одновременно двух радиостанций эталонных частот.

На рис. 11 представлена объемная гистограмма с разверткой по времени ухода фазы стандарта частоты и времени СЧ-74 относительно стандарта КВЬ' за двое суток наблюдения. Максимальное значение гистограммы обозначено белым цветом, а минимальное - черным.

Рис. 11. Уход фазы колебаний стандарта частоты и времени СЧ-74 относительно стандарта частоты ЛЕШ за двое суток

По рис. 11 можно определить величину ухода стандарта СЧ-74 относительно ЛВи. Для этого строим аппроксимирующую прямую, по которой находим уход фазы генератора. В рассмотренном случае уход фазы составляет Дф = 28,5°. По уходу фазы можно определить уход частоты:

А/ = Аф-Л =4,5-КГ7, Гц.

2•я■ А/ •180

Относительное отклонение частот стандартов СЧ-74 и RBU

А/' 4,5 -10"7 _ 12 п - я

—'-«7-!О • По результатам измерении была проведена1

fem 66/б;-103

корректировка местного рубидиевого стандарта частоты и времени СЧ-74.

На рис. 12 показаны поведения фазовых набегов стандартов частоты RBU и MSF относительно местного стандарта СЧ-74, снятые за 7 суток.

На рис. 12 можно видеть уход фазы вещаемых стандартов относительно местного рубидиевого стандарта. На рис. 11, 12 видны скачки ухода фазы. Это связано с суточными колебаниями условий прохождения длинных волн, что объясняется отражением от ионосферы и земли, и зависит от времени года, метеорологических условий, периода солнечной активности и ионосферных возмущений. Замеры проходили в начале июня, воз муще-ния на графике соответствуют темному времени суток.

Рис. 12. Фазовые набеги стандартов RBU и MSF относительно стандарта СЧ-74

Компенсация фазовых набегов в аналоговой части.

Одной из самых больших проблем при построении приемников ЭСЧВ является компенсация фазовых набегов в аналоговой части, для чего применяют стабилизацию температуры аналоговых узлов и специальные схемы фазовой компенсации. Одновременный прием двух и более радиостанций ЭСЧВ в пределах одного радиотракта позволяет компенсировать фазовые набеги аналоговой части приемника, вычислением разностного фазового набега двух и более станций ЭСЧВ.

На рис. 12 хорошо видна нестабильность фазовых набегов в ночное время, особенно для стандарта MSF. Эта нестабильность связана с преобладанием в темное время суток отраженной от ионосферы пространственной волны. Сигнал при этом становится более сильным, но и более нестабильным, т. к. проявляется интерференция пространственной и поверхностной волны. Эти же проблемы, но в меньшей степени, просматриваются и для близкой радиостанции RBU. Прием двух сигналов ЭСЧВ позволяет с достаточной долей вероятности определять время наиболее благоприятного приема, что особенно актуально в зимнее время.

Определение погрешности измерительного средства.

Для определения погрешности измерительного средства больше интересует отклонение фазовых набегов ог аппроксимирующей прямой, которое и представлено на рис. 13 для КВН и рис. 14 для М8Р (фазовые набеги выражены в единицах времени, что характерно для стандартов частоты и времени).

О

а I

-0.6-1

>1

Ч Й» ;

ил

Рис. 13. Отклонения набега фазы сигнала СЧ-74 относительно сигнала ЯВи (цифровой приемник)

Рис. 14. Отклонения набега фазы сигнала СЧ-74 относительно сигн&та МБР (цифровой приемник)

Рис. 15. Отклонения набега фазы Рис. 16. Отклонения набега фазы

сигнала СЧ-74 относительно сигнала сигнала СЧ-74 относительно сигнала ЯВи (ПК 47-38) МБР (ПК 47-38)

Для сравнения на рис. 15, 16 приведены графики фазового набега для стандарта ЛВи и МБР, измеренные приемником-компаратором 4738. Средний квадрат отклонений для графиков, приведенных на рис. 13 и 15, представлены в таблице.

Таблица

Дт яви* нс (расстояние 200 км) !№>мкс (расстояние 2700 км)

Цифровой приемник 0,04 500

ПК 47-38 0,12 3000

18 1

Данные, приведенные в таблице, являются косвенной оценкой точ! ности сличения частот эталонных сигналов с поверяемым генератором. Из таблицы видно, что средний квадрат отклонения фазовых набегов уменьшается при использовании разработанного цифрового приемника. Для непосредственной оценки точности сличения частот необходимо! провести дополнительные испытания с государственными стандартами, что является целью дальнейшего исследования. |

Основной разброс точек соответствует темному времени суток, это, как уже говорилось, - следствие увеличения роли прохождения радиоволн путем отражения от ионосферы. В светлое время суток преобладает поверхностная волна. Отклонение же точек в светлое время суток менее значительное, что говорит о более высокой точности предлагаемого прибора.

Влияние времени года и времени суток и метеорологических факторов на качество приема ЭСЧВ

Одним из преимуществ того, что разработанное устройство позволяет принимать две эталонные частоты и более в пределах одного радиотракта, является не только исключение фазовых набегов в аналоговых цепях приемника, но и исключение нестабильности местного стандарта. Это позволяет проводить сличение двух и более государственных стандартов и изучать условия прохождения радиоволн вдоль поверхности земли на больших расстояниях.

Т, С Апрель Июнь Пкмь Август

Зе-05

2.5е-05 2е-05

1.5е-05 1е-05 5е-06 О

-5 е-06 ■

-1 е-05 ■ -1,5е-05

-2е-05. (

Рис. 17. Поведение стабильности регистрации в разные месяцы наблюдения

Наиболее стабильное время приема стандартов ЭСЧВ - светлое время суток, когда обе станции освещены солнечным светом. На рис. 17 показаны суточные уходы стандартов RBU и MSF друг относительно друга в разные месяцы 2009 г. В данном случае все фазовые набеги приведены к нулю в полдень по гринвичскому времени. Как видно из рис. 17, продолжительность стабильного приема в июле намного превышает стабильность приема в ноябре.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы по диссертационной работе:

1. Получены расчетно-аналитические выражения, связывающие границы интегрирования вейвлет-функции Морле с ее полосой пропускания и добротностью, на основе которых разработана методика расчета высокодобротных сверхдлинных цифровых полосовых фильтров.

2. Проведен анализ статистических методов обработки и разработана методика определения сдвига фаз сигналов, основанная на вероятностных методах. Данный подход обеспечивает наиболее точное определение параметров ЭСЧВ в условиях повышенных шумов и импульсных помех.

3. Разработана экспериментальная установка для приема сигналов ЭСЧВ и сличения их с поверяемым прибором с высокой надежностью (уменьшение СКО Дт в 3-6 раз; обеспечен уверенный прием на расстоянии 2700 км).

4. Исследованы характеристики экспериментальной установки и проверена эффективность предложенных методик для повышения точности и дальности приема ЭСЧВ, а также возможность одновременного приема нескольких ЭСЧВ с целью учета фазовых набегов в аналоговых цепях.

В приложении представлены:

- текст описания модуля вейвлет-обработки на языке описания электронной аппаратуры VHDL;

- акты внедрения.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях по перечню ВАК РФ для защиты диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук:

1. Гришанович, Ю.В. Методика расчета целочисленного цифрового селекторного нерекурсивного фильтра с заданной добротностью и уровнем подавления [Текст]/ Ю.В. Гришанович, A.C. Карпенков, Д.С. Потехин, Е.П.Тетерин // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. -2009.-№6(1).-С. 79-85.

2. Гришанович , Ю.В. Построение цифрового приемника эталонных частот с использованием вейвлет-анализа [Текст]/ Ю. В. Гришанович // Системы управления и информационные технологии. - 2010. - №2(40). - С. 48-51.

to

3. Гришанович, Ю.В. Построение цифрового приемника эталонных частот с использованием вейвлет-функции Морле [Текст]/ Ю.В. Гришанович // Вестник Нижегородского университета им. Лобачевского. -2011. -№1. - С.59-62.

Публикации в остальных изданиях:

4. Пшеннова (Гришанович), Ю.В. Использование дискретной свертки для определения параметров переменного сигнала [Текст]/ Ю.В. Пшеннова (Гришанович), Т.А. Бойнова // Новые методологии проектирования изделий микроэлектроники: материалы международной научно-технической конференции. 5 декабря 2003 г. - Владимир: ВГУ, 2003. - С.96-98.

5. Пшеннова (Гришанович), Ю.В. О применении многомасштабного подхода к выбору оконной функции спектрального преобразования [Текст]/ Ю.В. Пшеннова (Гришанович), Д.С. Потехин, Т.А. Бойнова // Информационные технологии в науке, проектировании и производстве: материалы тринадцатой Всероссийской научно-технической конференции (Computer-Based Conference) Декабрь 2004 года. - Нижний Новгород. - 2004.

6. Пшеннова (Гришанович), Ю.В. Аппаратное детектирование сигналов методом вейвлет-анализа с применением ПЛИС [Текст]/ Ю.В. Пшеннова (Гришанович), Д.С. Потехин, Т.А. Бойнова // Новые методологии проектирования изделий микроэлектроники (New design methodologies): материалы междунар. науч.-техн. конф. г. Владимир. 10-11 декабря2004 г.-Владимир: ВГУ,2004.-С. 181-186.

7. Гришанович, Ю.В. Вероятностный метод определения постоянного смещения и амплитуды гармонического сигнала [Текст]/ Ю.В. Гришанович, Д.С. Потехин // Информационные технологии моделирования и управления. -Воронеж: Научная книга. -2008. - С. 1033-1036.

8. Гришанович, Ю.В. Цифровой приемник радиовещательных стандартов частоты [Текст]/ Ю.В. Гришанович, Д.С. Потехин // Труды VIII научной конференции по радиофизике. - ННГУ, 2009. - С. 253-254.

9. Гришанович, Ю.В. Применение вейвлет-анализа для построения цифрового приемника вещаемых стандартов частоты и времени [Текст]/ Ю.В. Гришанович // Материалы V научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых «Вооружение. Технология. Безопасность. Управление». Ковров: ГОУ ВПО «КГТА им. В.А.Дегтярева». - 2010. - С.32-47.

Изд. лиц. № 020354 от 05.06.97 г. Подписано в печать. 05.04.2011 г.

Формат 60x84/16. Бумага писчая № 1. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная.

Усл.-печ. л. 1,16. Уч.-издл. 1,20. ТиражЮО экз. Заказ №835.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ковровская государственная технологическая академия имени В.А.Дегтярева».

601910, Ковров, ул. Маяковского, 19.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА

ОБЗОР СПОСОБОВ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ЭТАЛОННЫХ СИГНАЛОВ, ВЫБОР МАТЕМАТИЧЕСКОГО АППАРАТА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВОГО ПРИЕМНИКА

1.1 Способы передачи и приема эталонных сигналов частоты и времени (ЭСЧВ)

1.2 Основные схемы построения приемников эталонных сигналов

1.3 Основные преимущества цифровых фильтров и способы их синтеза

1.4 Преобразование Фурье

1.5 Вейвлет-анализ

1.6 Построение регрессионных моделей сигналов в цифровых системах управления 35 Выводы по главе

ГЛАВА

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО АППАРАТА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ВЫСОКОДОБРОТНОГО ЦИФРОВОГО ФИЛЬТРА

2.1 Применение свертки для построения цифрового фильтра.

2.2 Математические основы синтеза вейвлет-функций для построения высоко добротных фильтров

2.3 Демодуляция сигналов методом вейвлет-анализа

2.4 Исследование методов обработки

Выводы по главе

ГЛАВА

ОПИСАНИЕ ЦИФРОВОГО ПРИЕМНИКА ЭТАЛОННЫХ

СИГНАЛОВ

3.1 Принимающая антенна.

3.2 Описание приемника ЭСЧВ

3.3 Выбор фильтров для приемника ЭСЧВ

3.4 Определение требований к аппаратной платформе цифрового приемника 73 Выводы по главе

ГЛАВА

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ЦИФРОВОГО ПРИЕМНИКА, ПОСТРОЕННОГО С ПИРМЕНЕНИЕМ ВЕЙВЛЕТ-ФУНКЦИИ

МОРЛЕ

4.1 Апробация разработанного прибора

4.2 Основные характеристики разработанного приемника

Актуальность темы:

Для науки и техники является актуальным вопросом формирование точных сигналов частоты и времени. Такие технологии, как корабельная, авиационная и автомобильная навигации, геодезические измерения, глобальные коммуникационные сети или высокоскоростные каналы передачи данных, основываются на высокоточных сигналах времени и частоты. К другим примерам, можно отнести космическую навигацию^ интерферометрию со сверхдлинной базой, измерение фундаментальных констант и разработку новых стандартов физических величин; для метрологии [78].

Информация о частоте и времени, получаемая на большом удалении от источника;, позволяет создавать, сравнивать или синхронизовать местные временные шкалы, управлять осцилляторами или измерять задержку распространения между излучателем и приемником.

Эталонные сигналы частоты и времени (ЭСЧВ) - это средства, передачи размеров единиц и шкал временил и представляют собой несущие колебания, модулированные но амплитуде и/или фазе, частоте 'сигналами, содержащими временные метки шкалы времени^ а также информацию о текущих значениях времени, дате и другой дополнительной информации [66].

Основное использование ЭСЧВ:

-контроль частоты генераторного оборудования; (включая квантовые и ведомые генераторы стандартной частоты) в системах аналоговой и цифровой многоканальной связи;

-сличения частот высокостабильных генераторов (кварцевых и квантовых) по эталонным сигналам частоты и времени, передаваемым радиостанциями государственной службы времени и частоты, в метрологии, связи, навигации и других объектах науки и техники;

-формирование высокостабильных по частоте сигналов, синхронизируемых по эталонным сигналам частоты и времени.

Современные аналоговые приемники эталонных сигналов частоты и времени,, основанные: на синхронизации термостабилизированных кварцевых генераторов^ обладают существенными недостатками. Во-первых, наличие; разброса характеристик кварцевых фильтров; что приводит к биениям на инфранизких частотах, в-? результате чего возникают существенные НЧ колебания фазы, проявляющиеся при действии импульсной помехи и. механической^ вибрации. Во-вторых, даже при: тщательной: разработке электронных схем и использовании специально отобранных компонентов они могут вносить сдвиги в частоту стандарта и ухудшать его характеристики; Нелинейные элементы в электронных схемах могут приводить к сдвигам фазы или частоты- в том? случае, , если спектральная чистота исходного сигнала оказывается недостаточно высокой;; Так, например; амплитудно-фазовая модуляция* сигнала может повлечь сдвиг частоты на выходе!

Эталонные стандарты частоты, и времени« имеют высокую стоимость. Их содержание: и обслуживание доступно малочисленным государственным: лабораториям и крупным операторам; связи, которые' могут позволить себе большие затраты на установку первичных эталонных генераторов (ИЭЕ).

Для средних и мелких предприятий, лабораторий, операторов связи подобные; затраты! неприемлемы. Поэтому для этой? категории наиболее подходящим вариантом является распределение эталонного сигнала тактовой синхронизации по различным радиоканалам от государственного (национального) эталона частоты, и времени к< узловым задающим генераторам и от них к сетевым элементам. Передача эталонного, радиосигнала может осуществляться через наземные радиостанции или спутники навигационных систем. Основные проблемы, которые возникают в связи с таким распределением [35, 66]:

-зависимость от технического состояния и режима работы наземных радиостанций и спутниковых навигационных систем;

-опасность возникновения радиопомех, причина которых различна в разное время суток и разное время года, приводящих к ухудшению качества сигналов синхронизации;

-ограниченная (—2000 км) зона уверенного приема эталонных сигналов от наземных радиостанций НЧ диапазона.

Решением может стать создание цифрового приемника эталонных сигналов частоты и времени, в котором аналоговая часть сведена к минимуму. Поэтому цифровой приемник позволит повысить точность и увеличить дальность устойчивого приема эталонных радиосигналов.

Для создания цифрового приемника необходимо решить следующие задачи. Во-первых, разработать методику расчета высокодобротного цифрового фильтра, согласованного с характеристиками передаваемых эталонных сигналов.

При создании цифровых радиоприемных устройств большое распространение получили фильтры частотной селекции, основанные на ортогональном преобразовании, которое позволяет описывать сигналы с дискретным временем в частотной области [27, 32, 55, 58, 60]. Для создания цифрового фильтра используются- различные виды ортогональных преобразований (преобразование Фурье, г-преобразование, преобразование Вигнера-Вилля, вейвлет-преобразование). Для обработки радиосигналов в качестве ортогонального преобразования оптимально выбрать вейвлет-преобразование, которое имеет меньшие искажения в низкочастотной области, более устойчиво к эффекту Гибсса, чем, например, Фурье-спектр этого же сигнала; имеет лучшее разрешение в частотной области, чем, например, преобразование Вигнера-Вилля.

От выбора вида вейвлет-функции в значительной степени зависит представительность и достоверность получаемой информации о характерных особенностях анализируемого сигнала. Вейвлет-функция Морле наиболее I 8 соответствует характерному фрагменту радиосигналов, который представлен в виде гармонической функции затухающей по экспоненте. Для применения вейвлет-функция Морле для обработки радиосигналов, необходимо рассчитать коэффициенты с учетом особенностей принимаемых эталонных сигналов.

Во-вторых, необходимо разработать статистический метод обработки сигналов, с учетом характеристик сигнала и помех. Решение основных задач теории оптимального радиоприема базируется на хорошо разработанных методах математической статистики [49, 52, 87]. Непосредственное применение математической статистики к решению прикладных задач радиотехники было начато А.Н. Колмогоровым, В.А. Котельниковым, Н. Винером и др. в 50-х годах. Одной из задач теории помехоустойчивости, характерной для измерительной техники, радиолокации и радионавигации, является задача определения параметров сигнала. Результаты решения этой задачи характеризуют предельную точность измерения параметров сигнала и позволяют составить структурные схемы соответствующих измерительных устройств.

Одной из важных задач является повышение устойчивости радиоприемных устройств к воздействию импульсных помех. Для этого используются различные методы обработки сигнала. Примером может служить метод максимального правдоподобия [15, 26, 87]. К недостаткам этого метода можно отнести не устойчивость его к, так называемым, промахам, которые возникают при действие импульсных помех. Определение параметров сигнала по моде или медиане [15, 52, 53] также не будут эффективны для построения цифровых устройств, так как они основаны на предельных теоремах.

В рамках статистической радиотехники решается часть задач обработки сигналов в условиях априорной неопределенности и в связи с тенденцией увеличения производительности цифровых вычислительных систем появляется возможность более широкого применения методов статистической обработки.

С учетом того, что в сложных измерительных системах обычно, не удается полностью исключить' промахи, весьма привлекательным является использование вероятностных подходов, основанных на максимизации вероятности наличия некоторых параметров исследуемого объекта или процесса, действие которых привело к появлению исходной выборки.

В; связи с этим возникает необходимость в разработке методик и алгоритмов цифровой обработки сигналов, использующих высокую производительность цифровой элементной базы.

Повышение точности приема эталонных сигналов может быть достигнуто приемом одновременно нескольких эталонных частот, что позволит учитывать фазовые набеги в аналоговых цепях приемника, а также, проследить особенности прохождения; эталонных радиосигналов * при различных метеорологических условиях в разное время суток и разное время года и тем самым вносить соответствующие корректировки.

На основании-изложенного, можно сделать вывод, что в настоящее: время, актуальна проблема усовершенствования приемников эталонных сигналов частоты и времени, а именно:

- разработка методик, использующих высокую производительность цифровой элементной базы, повышающих точность и увеличивающих дальность приема сигнала;

- разработка способов и алгоритмов, позволяющих учитывать влияние фазовых набегов в аналоговой части радиоприемника.

Решением может стать создание цифрового приемника, который малочувствителен к метеорологическим условиям; обеспечивает прием нескольких частот одновременно.

Цели и задачи:

Целью настоящей работы является разработка и исследование метода построения цифрового фильтра и алгоритмов статистической обработки результатов измерений для повышения точности и увеличения дальности приема эталонных сигналов.

При реализации данной цели требуется решить следующие задачи:

1. Разработка методики расчета сверхдлинных цифровых фильтров для ЭСЧВ на основе использования вейвлет-функции Морле.

2. Проведение анализа- статистических методов обработки с целью увеличения точности определения параметров ЭСЧВ в условиях повышенных шумов и импульсных помех.

3. Разработка экспериментальной установки для стабильного приема сигналов ЭСЧВ.

4. Разработка методики учета фазовых набегов в аналоговых цепях путем приема двух ЭСЧВ.

5. Исследование характеристик экспериментальной установки и сравнение точности приема ЭСЧВ, а также возможности одновременного приема нескольких ЭСЧВ.

Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось на основе применения математического аппарата теории вероятностей и математической статистики, регрессионного анализа, теории свертки, теории спектральной обработки сигналов, в том числе теории вейвлет-анализа, и цифровой обработки сигналов.

Научная новизна:

1. Разработана методика помехоустойчивого определения разности фаз для сличения частот эталонных сигналов.

2. Разработан алгоритм расчета целочисленных коэффициентов цифровых фильтров высокого (более 30000) порядка на основе вейвлет-функции Морле, для обработки эталонных сигналов в условиях повышенного уровня помех.

3. Разработана методика учета фазовых набегов в аналоговых цепях,, по результатам приема двух ЭСЧВ.

Практическая ценность работы:

1. Создан цифровой приемник эталонных сигналов частоты и времени, позволяющий одновременно принимать два и более сигнала ЭСЧВ, что необходимо для компенсации фазовых набегов в аналоговой части приемника, и повышающий точность и дальность приема.

2. Разработан и изготовлен экспериментальный стенд для приема и сличения двух стандартов частоты и времени с высокой точностью.

Результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы,. используются в учебном процессе и научных исследованиях кафедры физики ГОУ ВПО КГТА им. В.А. Дегтярева (Приложение 3), в научно-исследовательской работе ОАО «ЗИТЦ» г.Зеленоград (Приложение 4), г планируется использовать в научно-исследовательских работах, проводимых в ОАО «ВКБР» г. Владимир (Приложение 2).

На защиту выносится:

1. Методика помехоустойчивого определения разности фаз для сличения частот эталонных сигналов.

2. Алгоритм расчета целочисленных коэффициентов цифровых, фильтров высокого (более 30000) порядка на основе вейвлет-функции Морле, для обработки эталонных сигналов в условиях повышенного уровня помех.

• >

3. Методика учета фазовых набегов в аналоговых цепях, по результатам приема двух ЭСЧВ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, литературы и приложений.

Выводы по главе 4:

1. Предлагаемый способ построения приемника ЭСЧВ обладает следующими преимуществами перед аналоговыми приемниками-компараторами:

- более высокая точность сличения частот; возможность исследования прохождения радиоволн вдоль поверхности Земли, влияния на их прохождение различных атмосферных явлений путем сличения уходов двух и более радиостанций ЭСЧВ друг относительно друга.

2. Созданный приемник позволил принять одновременно эталонные сигналы двух радиостанций, причем одна из них находится в 2500 км от точки приема, что превосходит допустимое расстояние аналоговых ЭСЧВ на 19%.

3. Прием одновременно двух и более стандартов ЭСЧВ в пределах одного радиоканала позволяет с достаточной долей вероятности определять наиболее благоприятное время для их приема, что особенно актуально зимой, а также позволяет учитывать фазовые набеги в аналоговых цепях приемника.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данной диссертационной работы были решены поставленные задачи:

1. Получены расчетно-аналитические выражения, связывающие границы интегрирования вейвлет-функции Морле с ее полосой пропускания и добротностью, на основе которых разработана методика расчета высокодобротных сверхдлинных цифровых полосовых фильтров.

2. Проведен анализ статистических методов обработки и разработана методика определения сдвига фаз сигналов, основанная на вероятностных методах. Данный подход обеспечивает наиболее точное определение параметров ЭСЧВ в условиях повышенных шумов и импульсных помех.

3. Разработана экспериментальная установка для приема сигналов ЭСЧВ и сличения их с поверяемым прибором с высокой надежностью (уменьшение СКО Ат в 3-6 раз; обеспечен уверенный прием на расстоянии 2700 км).

4. Исследованы характеристики экспериментальной установки и проверена эффективность предложенных методик для5 повышения точности и дальности приема ЭСЧВ, а также возможность одновременного приема нескольких ЭСЧВ, с целью учета фазовых набегов в аналоговых цепях.

Таким образом, поставленные в данной диссертационной работе задачи решены, цель работы достигнута.

1. Андреев, А.Л. Автоматизированные телевизионные системы наблюдения Текст.: учеб. пособие. Ч;.2: Арифметико -логические основы и алгоритмы./ А.Л. Андреев. - СПб.: ГУИТМО, 2005. - 88с.

2. Антонью, А. Цифровые фильтры: анализ и проектирование Текст./ А. Антонью. — М.: Радио и связь, 1983. 320 с.

3. Апальков, И.В. Удаление шума из изображений на основе нелинейных алгоритмов- с использованием г ранговой' статистики Текст./ И.В. Апальков, В.В. Хрящев. Ярославль: Ярославский государственный университет, 2007.

4. Астафьева, Н.М. Вёйвлет-анализ: Основы теории и примеры применения Текст./ Н.М. Астафьева // Успехи физических наук. — 1996, № 11, т. 166, С. 1145-1170.

5. Айфичер, Э. Цифровая обработка сигналов. Практический подход Текст. /Э. Айфичер, Б.М. Джервис. М.: Вильяме, 2004, - 992 с.

6. Бабенко, Л.А. Исследование взаимных сличений отечественных и зарубежных стандартов; времени Текст./ Л.А. Бабенко^ М;В; Воротков; В.Л. Горшков.//ТрудыИПА РАН. 2007 №17 - С. 192-197.

7. Баскаков, С.И. Радиотехнические цепи и сигналы Текст.: Учебник для вузов/ С.И. Баскаков. -М.: Высшая школа, 1988 448 с.

8. Бат, М. Спектральный анализ в геофизике. Текст./ М. Бат. — М.:; Недра, 1980.-535 с.

9. Бахтиаров, Г.Д. Аналого-цифровые преобразователи Текст./ Т.Д. Бахтиаров, В.В. Малинин, В.П. Школин. -М.: Сов. радио, 1980. С. 10.10: Бендат, Дж. Прикладной анализ случайных данных Текст./ Дж. Бендат, А. Пирсол. М.: Мир, 1989. - 540 с.

10. Блейхут, Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов Текст./Р. Блейхут. М.: Мир, 1989. - 448 с.

11. Большаков, И.А. Прикладная теория случайных потоков Текст./

12. И.А. Большаков, B.C. Ракошиц. М.: Сов. радио, 1978. - 248с.i

13. Брейсуэлл, Р. Преобразование Хартли электронный ресурс./ Р. Брейсуэлл. М: Мир, 1990./ [Режим доступа]: http://prodav.exponenta.ru/read/info04.htm

14. Васильев, Д.В. Радиотехнические цепи и сигналы Текст.: Учебное пособие для вузов/ Д.В. Васильев М.: Радио и связь, 1982 - 528 с.

15. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения Текст.: Учеб. пособие для втузов./ Е.С. Вентцель, JI.A. Овчаров. -М.: Высшая школа, 2000.- 480 с.

16. Крайников, A.B. Вероятностные методы в вычислительной технике Текст.: Учеб. пособие для вузов/ A.B. Крайников [и др.] — М.: Высшая школа, 1986. 312 с.

17. Витяхев, В.В. Цифровая частотная селекция сигналов Текст./

18. B.В. Витяхев. -М.: Радио и связь, 1993.

19. Вычислительная математика и техника в разведочной геофизике: Справочник геофизика. — М.: Недра, 1990. 498 с.

20. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика Текст.: Учебн. пособие для вузов/ В.Е. Гмурман. — М.: Высшая школа; 2003.1 479 с.

21. Гольденберг, JI.M. Цифровая обработка сигналов: Справочник./ JI.M. Гольденберг и др. -М.: Радио и связь, 1985.- 312 с.

22. Гольденберг, JI.M. Цифровая обработка^ сигналов Текст.: Учебное пособие для вузов/ JI.M. Гольденберг [и др.]. — М.: Радио и связь,1 1990.-256 с.

23. Гришанович, Ю.В. Построение цифрового приемника эталонных частот с использованием вейвлет-анализа Текст./ Ю.В. Гришанович //Системы управления и информационные технологии. — Москва-Воронеж: Научная книга, 2010, №2(40), с.48-51.

24. Гурский, Е.И. Теория вероятностей с элементами математической статистики Текст.: учеб; пособие для вузов/ Е.И. Гурский. М.: Высшая школа, 1971.- 328 с.

25. Давыдов, А.В. Цифровая обработка сигналов: Тематические лекции электронный ресурс./ А.В. Давыдов. Екатеринбург: УГГУ, ИГиГ, кафедра геоинформатики. — 2007. . [Режим доступа]: Ьар://уу^^.ргоёау.пагос1:ги/ё5р/тёех.Ь1т1

26. Даджион, Д. Цифровая обработка многомерных сигналов Текст./ д: Даджион,'Р. Мерсеро. М.: Мир, 1988: - 488 с.

27. Денисенко, А.Н. Цифровые сигналы и фильтры. Теория и практика применения Текст./ А.Н. Денисенко.- М.: ИД <<МЕ ДПР АКТРИСАМИ 2008.- 188 с.

28. Дмитриев, В.И. Прикладная теория информации Текст.: Учебник для студентов вузов/ В.И. Дмитриев. — М.: Высшая школа, 1989.325 с. ' . .

29. Донченко, С.И. Состояние и перспективы развития эталонной базы и прецизионных средств; измерений координат и времени Текст./ С.И. Донченко, И. Ю. Блинов, А. С. Гончаров. //Труды ИЛА РАН. 2006. - №16. -С.41-44. ' '■■ ;

30. Дремин, И;Л. Вейвлеты и их использование Текст./ И.Л. Дремин [и др.] //Успехи физических наук. 2001. — Т.171. - № 5. - С. 465501,

31. Дьяконов, В.П. МАТЬАВ. Обработка сигналов и изображений Текст.: спец. справочник/ В.П. Дьяконов, И. Абраменкова. СПб.: Питер, 2002. - 608 с.

32. Дьяконов, В.П. Вейвлеты. От теории к практике Текст./ В.П. Дьяконов. М.: СОЛОН-Р, 2002. - 448 с.

33. Елюбаев, Б.Ш. Исследования эталона времени и частоты на основе первичных стандартов. ЮКФ РГП «КазИнМетр» электронный ресурс./ Б.Ш. Елюбаев / [Режим доступа]: http;//www.kazinmetr.kz/data/filedat/defauIt/issledovanieetalonavremeni.doc

34. Зиновьев, А.Л. Введение в теорию сигналов и цепей Текст.: Учебное пособие для вузов./ А.Л. Зиновьев, Л.И. Филиппов. М.: Высшая школа, 1975. -264 с.

35. Зубарев, Ю.Б. Цифровое телевизионное вещание. Основы, методы, системы Текст./ Ю.Б. Зубарев, М.И. Кривошеев, И.Н. Красносельский М.: Научно-исследовательский институт радио- (НИИР), 2001.-568 с.

36. Игнатов, В.А. Теория информации и передачи сигналов Текст./ В.А. Игнатов. М.: Советское радио, 1979.

37. Канасевич, Э.Р. Анализ временных последовательностей в геофизике Текст./Э.Р. Канасевич-М.: Недра, 1985. 300 с.

38. Карпенков, A.C. Использование вейвлет-функции Морле при построении радиоприемников с цифровой обработкой радиосигналов Текст./ A.C. Карпенков, Е.П. Тетерин // Информационные технологии моделирования и управления. -2008. №5(48).- С. 593-599.

39. Кобылинский, A.B. Особенности архитектуры и система команд микропроцессора КМ1810ВМ87 с плавающей запятой. Библиотека информационной технологии Текст.: Сб. статей. Вып. 1/ A.B. Кобылинский,

40. В.М. Калатинец, А.И. Заика. — М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1990. — 208 с.

41. Козаченко, В.Ф. Микроконтроллеры: руководство по применению 16-разрядных микроконтроллеров Intel MCS-196/296 во встроенных системах управления Текст./ В.Ф. Козаченко. М.: Издательство ЭКОМ, 1997. - 688 с.

42. Клаербоут, Д.Ф. Теоретические основы обработки геофизической информации с приложением к разведке нефти Текст./ Д.Ф. Клаербоут. М.: Недра, 1981.-304 с.

43. Коваленко, И.Н. Теория вероятностей и математическая статистика Текст.: учеб. пособие/ И.Н. Коваленко, A.A. Филиппова. М.: Высшая школа, 1982. - 256 с.

44. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров Текст./Г. Корн, Е. Корн* — М.: Наука, 1984.

45. Кузелин, М.О. Современные семейства ПЛИС фирмы Xilinx Текст.: Справочное пособие/ М.О. Кузелин, Д.А. Кнышев, В.Ю. Зотов. М.: Горячая линия - Телеком, 2004. - 440 с.

46. Куликов, Е.И. Оценка параметров сигналов на фоне помех Текст./ Е.И. Куликов, А.П. Трифонов М.: Сов. радио, 1978. - 296 с.

47. Кулханек, О. Введение в цифровую фильтрацию в геофизике Текст./ О. Кулханек. -М.: Недра, 1981. 198 с.

48. Купер, Дж. Вероятностные методы анализа сигналов и систем Текст./ Дж. Купер, А. Макгиллем. М.: Мир, 1989. - 376 с.

49. Лабутин, С.А. Статистические модели и методы в измерительных задачах Текст./ С.А. Лабутин, М.В. Пугин Н.Новгород: НГТУ, 2000. - 115 с.

50. Левин, Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники Текст./ Б.Р. Левин. -М.:Советское радио, 1967.- Кн. 1.-752 с.

51. Левкович-Маслюк, Л. Введение в вейвлет-анализ Текст./ Л. Левкович-Маслюк, А. Переберин. -М.: ГрафиКон'98, 1998.

52. Лем, Г. Аналоговые и цифровые фильтры: Расчет и реализация Текст./ Г. Лем. М.: Мир, 1982.

53. Лосев, А.К. Линейные радиотехнические цепи Текст.: Учебник для вузов/ А.К. Лосев. — М.: Высшая школа, 1971. — 560 с.

54. Марпл-мл.,С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения Текст./ С.Л. Марпл-мл.; пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 584 с.

55. Никитин, A.A. Теоретические основы обработки геофизической информации Текст.: учеб. для вузов/ A.A. Никитин. — М.: Недра, 1986.- 342 с.

56. Новиков, Л.В. Основы вейвлет-анализа сигналов * Текст.: учебное пособие/ Л.В. Новиков. СПб, ИАнП РАН, 1999

57. Новицкий, П.Ф. Оценка погрешностей результатов измерений Текст./ П.Ф. Новицкий, H.A. Зограф. — Л.: Энергоатомиздат, 1985. 248 с.

58. Оппенгейм, A.B. Цифровая обработка сигналов Текст./ A.B. Оппенгейм, Р.В. Шафер. -М.: Связь, 1979. 416 с.

59. Основы модуляционных преобразований звуковых сигналов

60. Текст.: монография/ Ю.М. Ишуткин, В.К. Уваров; Под ред. В.К. Уварова. -СПб.: СПбГУКиТ, 2004.

61. Отнес, Р. Прикладной анализ временных рядов Текст./ Р. Отнес, Л. Эноксон. М.: Мир, 1982. - 428 с.

62. Парфенов, Г.А. Сличение и синхронизация частоты задающих генераторов в сетях многоканальной связи по эталонным сигналам частоты и времени Текст./ Г.А. Парфенов // Метрология и измерительная техника в связи. 1999. —№6.

63. Петухов, А.П. Введение в теорию базисов всплесков Текст./ А.П. Петухов. СПб.: Изд. СПбГТУ, 1999. - 132 с.

64. Пивак, A.B. Новые средства измерений для передачи размера единицы частоты Текст./ A.B. Пивак // Мир измерений. — 2005. -№4.

65. Потехин Д.С. Построение цифрового приемника эталонных частот с использованием вейвлет-функции Морле Текст./ Д.С. Потехин, Ю.В. Гришанович // Вестник Нижегородского университета им.Н.И. Лобачевского, 2011, №1, с. 59-63.

66. Приемник-компаратор 47-38 Текст.: техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1988- Альбом №1- ЕЭ2.003.032 ТО С.89.

67. Приемник-компаратор ПК-66 Текст.: паспорт. Рд 375.00.000.000 ПС, 1981. Альбом 2- С. 3-4.

68. Прэтт, У. Цифровая обработка изображений Текст./ У. Прэтт. -М.: Мир, 1982.-Т.1.-312 с.

69. Рабинер, Л. Теория и применение цифровой обработки сигналов Текст./ Л. Рабинер, Б. Гоулд: Пер. с английского. М.: Мир, 1978. - 848 с.

70. Рапопорт, М.Б. Вычислительная техника в полевой геофизике Текст.: учебник для вузов/ М.Б. Рапопорт М.: Недра, 1993- 350 с.

71. Риле, Ф. Стандарты частоты. Принципы и приложения Текст./ Ф. Риле; пер. с англ. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. - 512 с.

72. Севостьянов, Б.А. Курс теории вероятностей^ и математической статистики Текст./ Б.А. Севостьянов. М.: Наука, 1982. — 256 с.

73. Сергиенко,А.Б. Цифровая обработка сигналов Текст.: учебник для вузов/ А.Б. Сергиенко. СПб.: Питер, 2003. - 608 с.

74. Сиберт, У.М. Цепи, сигналы, системы Текст./ У.М. Сиберт. М.: Мир, 1988.-336 с.

75. Сойфер, В.А. Компьютерная обработка изображений Текст.: 4.2:I

76. Методы и алгоритмы./ В.А. Сойфер // Соросовский образовательный журнал 1996.—№3.

77. Солонина, А.И. Основы цифровой обработки сигналов электронный ресурс.: учеб. пособие/ А.И. Солонина [и др.] СПб.: БХВ Петербург, 2005. - 768 с. [Режим доступа]:http://lord-n.narod.ru/dovvniload/books/walla/dsp/Solonin.Osnovu.DSP.rar

78. Стешенко, В.Б. Алгоритмы цифровой обработки сигналов: реализация на ПЛИС Текст./ В.Б. Стешенко //Электронные компоненты — 2006.-№6.-С. 86-93.

79. Тарасов, И.Е. Оценка результатов измерений с использованием функций распределения вероятности с переменным масштабом Текст./ И.Е. Тарасов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов.-2004- №11 — Т.70- С. 55-61.

80. Тарасов, И.Е. Оценка результатов многократных измерений с использованием функций распределения вероятности с переменныммасштабом Текст./ И.Е. Тарасов, Е.П. Тетерин, Д.С. Потехин// Научное приборостроение 2002 — Т. 12 — №1 — С. 66-72.

81. Тихонов, В.И. Статистическая радиотехника Текст./ В.И. Тихонов. М.: Советское радио, 1966. — 678 с.

82. Харчев, О.П. О стабилизации мощности СВЧ сигнала радиочастотного возбуждения пассивных квантовых стандартов частоты Текст./ О.П. Харчев //Труды ИПА РАН.- 2007.- №17.- С. 312-3=17.

83. Харчев, О.П. Оценка температурной нестабильности частоты и фазы в радиотехнических устройствах систем КВНО Текст./ О.П. Харчев, Е.Т. Жуков.//Труды ИПА РАН 2007 - №17 — С. 317-322.

84. Хемминг, Р.В. Цифровые фильтры Текст./ Р.В. Хемминг. М.: Недра, 1987.-221 с.

85. Хуанг, Т.С. Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений Текст./ Т.С. Хуанг [и др.] — М.: Радио и связь, 1984. 224 с.

86. Худсон, Д. Статистика для физиков Текст./ Д. Худсон.— М.: Мир, 1970.-296 с.

87. Яковлев, А.Н. Введение в вейвлет-преобразования Текст.: Учеб. пособие./ А.Н. Яковлев. —Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003 — 104 с.

88. Mallat S.G. «А theory for multiresilution signal decomposition: The wavelet representation.» IEEE Trans. Patt. Anal. Mach. Intell'., 11 (7):674-693, 1989.

89. C. Runge, Math. Physik, Vol/ 48 1903, p 443.

90. G.C. Danielson and C. Lanczos. «Some Improvements in Practical Fourier Analysis and Their Application to X-Ray Scattering From Liquids», J. Frankin Inst, Vol. 223.

91. J.W. Cooley and J.W. Tukey. «An Algorithm for the Machine Calculation of Complex Fourier Series», Math. Computation, Vol. 19, 1965.

92. MultRe 66 <= re koef 66 * conv signed(adcplex, 12)

93. MultlirT "66 <= im koef "66 * conv signed(adcplex, 12)

94. MultRe "60 <= re koef "60 * conv signed(adc plex, 12)

95. Multlm "60 <= im koef "60 * conv signed(adc plex, 12)

96. MultRe "75 <= re koef "75 * conv signed(adcplex, 12)

97. Multlm "75 <= im koef "75 * conv signed(adcplex, 12)

98. BSumRe66 <= SumRe66; SumRe66 <= convsigned(0, 48);else1. SumRe66 <= SumRe66convsigned(MultRe66, 48);end if;if CountWav = 44999 then

99. BSumIm60 <= Sumlm60; Sumlm60 <=48.;elsif CountWav < 22500 then1. Sumlm60 <=convsigned(Multlm60, 48);else1. Sumlm60 <=convsigned(Multlm60, 48);end if;conv signed(01. SumRe 60conv signed(01. Sumlm 601. Sumlm 601. SumRe 75if CountWav = 44999 then

100. BSumRe75 <= SumRe75; SumRe75 <=48.;else1. SumRe75 <=convsigned(MultRe75, 48);end if;if CountWav = 44999 then

101. CountTact <= CountTact + 1;elsecountWav <= countWav + 1;end if; when 6 =>if CountRaz < CountN then if addra < maxaddr then addra <= addra + 1; else

102. CountRaz <= CountRaz + 1; addra <= (others => '0');end if; end if; when others => null; end case;if sel = 3 and Countsec = 4999999 then

103. Countsec <= 0; elsif sel = 3 then

104. Настоящим актом подтверждаются результаты практической апробации и использования основных результатов диссертационной работы «Обработка радиосигналов эталонных частот для повышения точности и дальности приема» в ОАО «ВКБР».

105. Консультант ОАО «ВКБР», д.т.н., профессор1. М.В. Руфицкий

106. УТВЕРЖДАЮ» Проректор по научной работе и международным связям

107. ГОУ ВПО КГТА им.В. А.Дегтяревапловб^ЙгФШиппов1. Л?2011г.vстаршего преподавателя кафедры физики КГТА имени В.А. Дегтярева Гришанович Ю.В.

108. Обработка радиосигналов эталонных частот для повышения точности и дальности приема»

109. Настоящим актом подтверждаются результаты практической апробации и использования результатов диссертационной работы «Обработка эталонных радиосигналов с целью повышения точности и дальности приема» на кафедре физики КГТА им. В.А.Дегтярева.

110. Результаты диссертационной работы были получены в ходе проведения г/б НИР 58/06 «Разработка и исследование комплексных методов определения физических величин с целью использования в физическом эксперименте», проходившем в 2005

111. Зав. кафедрой физики, д.т.н., профессор1. Е.П. Тетерин1. Утверждаю»1. Беспалов1. АКТо внедрении результатов диссертационной работы Гришанович Ю.В.

112. Обработка радиосигналов эталонных частот для повышенияточности и дальности приема»

113. Настоящим актом подтверждаются результаты практической апробации и использования основных результатов диссертационной работы «Обработка радиосигналов эталонных частот для повышения точности и дальности приема» в ОАО «ЗИТЦ».

114. В связи с тенденцией увеличения производительности цифровых вычислительных систем становиться актуальным разработка методов и алгоритмов обработки результатов измерений, позволяющих повысить помехоустойчивость цифровых систем.