×
20.06.2013
216.012.4de8

СПОСОБ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ И ДЕМОДУЛЯЦИИ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002485526
Дата охранного документа
20.06.2013
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для целей радиоконтроля, радиомониторинга, определения характеристик источников радиоизлучения. Способ основан на совмещении вейвлет-преобразования и статистической оценки параметров сигнала. Согласно изобретению оценка параметров и демодуляция сигналов проводится в два этапа с применением непрерывного вейвлет-преобразования с фиксированным значением масштаба в качестве первичной обработки, по результатам которой определяют моменты времени тактовых переходов амплитуды и фазы, зная которые, находят промежутки сигнала, на которых значения амплитуды и фазы постоянны. На втором этапе на этих промежутках используют статистический метод максимального правдоподобия для вычисления оценок амплитуды и фазы и демодуляции сигнала. Вместе с тем, подсчитав количество тактовых переходов, определяют техническую скорость передачи. При этом способ работоспособен при отношениях сигнал/шум более 5 дБ. Технический результат заключается в возможности определения технической скорости передачи и демодуляция сигналов с амплитудной, фазовой и амплитудно-фазовой модуляцией в отсутствии априорной информации о параметрах входного сигнала. 4 ил.
Основные результаты: Способ оценки параметров и демодуляции случайных сигналов, основанный на двухэтапной обработке сигнала, при которой в качестве первичной используют вейвлет-обработку, отличающийся тем, что первичную вейвлет-обработку проводят с использованием только одного значения масштаба базисной вейвлет-функции, по результатам первичной вейвлет-обработки определяют моменты времени, в которые происходят тактовые переходы амплитуды и фазы, промежутки на которых амплитуда и фаза постоянны, а также техническую скорость передачи, после чего проводят вторичную обработку с использованием статистического метода максимального правдоподобия для оценки амплитуды и фазы, построения диаграммы рассеяния, определения типа модуляции и демодуляции сигнала.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для целей радиоконтроля, радиомониторинга, определения параметров источников радиоизлучения. Способ основан на совмещении вейвлет-обработки и статистической оценки параметров сигналов.

В настоящее время известны различные способы оценки параметров и демодуляции сигналов с неизвестной структурой (см. патенты Российской Федерации №№2386165, 2341024, 2351005). Известные способы используют методы обработки сигналов, основанные на обработке в нейронных сетях, алгоритмах спектрального анализа (MUSIC, EV) и корреляционном анализе сигналов.

Существует способ обнаружения и определения частотных и пространственных параметров сигналов радиоэлектронных средств. Заявленное изобретение относится к области радиотехники и заключается в приеме сигналов плоской антенной решеткой, входящей в состав многоэлементной антенной системы, их усилении, перемножении и низкочастотной фильтрации выходного напряжения каждого антенного элемента с выходными напряжениями всех остальных антенных элементов и представлении результатов перемножения и фильтрации в виде корреляционной матрицы сигналов, задержке этих сигналов на время задержки τ3, значение которого обеспечивает выполнение следующего условия: вероятность изменения числа воздействующих на многоэлементную антенную систему за время τ3 сигналов более чем на один пренебрежимо мала, при поэлементном вычитании сигналов текущей и задержанной матриц сигналов и представлении результатов вычитания в виде разностной корреляционной матрицы сигнала, которая является ненулевой матрицей в случае изменения количества излучающих радиоэлектронных средств за период времени, равный τ3, и представляет собой корреляционную матрицу появившегося или исчезнувшего сигнала, и определении по виду разностной корреляционной матрицы сигнала значений рабочей частоты и направления прихода сигнала радиоэлектронного средства [Патент RU 2341024 C1, СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ, опубликованный 10.12.2008].

Недостатком этого способа является невозможность определения типа модуляции обнаруженного сигнала и его демодуляции.

Также известен способ оценки параметров сигнала, основанный на спектральном анализе сигнала, выполняемом в два последовательных этапа, различающихся алгоритмами обработки сигнала и построением псевдоспектров сигнала на каждом этапе. На первом этапе выполняется вычисление и анализ собственных чисел и собственных векторов корреляционной матрицы сигнала (алгоритм MUSIC). На втором этапе выполняется вычисление и анализ весовых коэффициентов, обратно пропорциональных соответствующим собственным числам корреляционной матрицы сигнала (алгоритм EV). Устройство оценки параметров сигнала включает совокупность блоков спектрального анализа сигналов, включающий блок построения псевдоспектра, а также аналого-цифровой преобразователь и блок оценки частоты сигнала [Патент RU 2351005 C1, СПОСОБ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА (ВАРИАНТЫ), опубликованный 27.03.2009].

Недостатком данного способа является невозможность определения типа модуляции сигнала. Кроме того, в предложенном изобретении не решается задача оценки амплитуды и мгновенной фазы сигнала, то есть отсутствует возможность его демодуляции.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ определения структуры и демодуляции сигнала с неизвестной структурой, основанный на двухэтапной обработке сигнала с использованием первичной вейвлет-обработки для грубой оценки параметров сигнала (максимальная, минимальная амплитуда и частота, присутствие фазовых искажений) и вторичного анализа в нейронной сети для точного определения параметров сигнала, в которой проводится параллельная обработка сигнала, и автоматическая подстройка под каждый тип входного сигнала [Патент RU 2386165 C2, СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРЫ И ДЕМОДУЛЯЦИИ СИГНАЛА С НЕИЗВЕСТНОЙ СТРУКТУРОЙ, опубликованный 10.04.2010]. Данное изобретение выбрано в качестве прототипа.

Недостатком указанного способа является использование сложной обработки (многомасштабного вейвлет-преобразования, обработки в нейронной сети), которая требует значительных вычислительных и временных затрат.

Задачами настоящего изобретения является оценка параметров случайного сигнала и его демодуляция и устранение недостатков прототипа - упрощение обработки сигнала и уменьшение вычислительных затрат. Эту задачу в предлагаемом способе решают в два этапа, последовательно применяя непрерывное вейвлет-преобразование исследуемого сигнала с одним фиксированным значением масштаба вейвлет-функции, а затем проводя оценку амплитуды и фазы методом максимального правдоподобия, как это показано на блок-схеме на фиг.1.

Выбор непрерывного вейвлет-преобразования в качестве первичной обработки обусловлен тем, что оно не требует априорной информации о сигнале.

Непрерывное вейвлет-преобразование (НВП) сигнала определяют выражением:

где:

W(a, τ) - непрерывное вейвлет-преобразование сигнала,

а - масштаб вейвлет-функции,

τ - сдвиг вейвлет-функции по оси времени,

S(t) - входной сигнал,

t - текущее значение времени,

Ψ(t) - базисный вейвлет,

* - обозначает комплексное сопряжение.

Главным преимуществом использования вейвлет-преобразования является то, что оно позволяет исследовать во времени различные частотные составляющие принятого сигнала. Непрерывное вейвлет-преобразование дает набор коэффициентов, зависящих от масштаба вейвлет-функции а и параметра сдвига τ. За изменение рассматриваемой частоты отвечает параметр масштаба а: чем больше масштаб, тем ниже исследуемая частотная составляющая. Параметр сдвига τ отвечает за развертку по времени. Поскольку модулирующий сигнал всегда более низкочастотный, чем несущее колебание, в предлагаемом способе используют коэффициент вейвлет-преобразования с большим значением параметра а, соответствующим низкочастотным составляющим сигнала.

Экспериментальным путем выяснено, что для решаемой задачи наиболее оптимален вейвлет Добеши 8-го порядка. При вычислении вейвлет-преобразования используют только одно значение масштаба a, равное 560, что значительно уменьшает вычислительные затраты по сравнению с многомасштабным преобразованием, используемым в прототипе.

Достигаемым техническим результатом применения предварительной вейвлет-обработки является определение моментов времени ti, в которые происходят тактовые переходы фазы и амплитуды сигнала. Моменты тактовых переходов амплитуды и фазы по времени соответствуют максимумам коэффициента вейвлет-преобразования как это показано на фиг.2. Подсчитав количество максимумов коэффициента вейвлет-преобразования, определяют техническую скорость передачи (скорость манипуляции).

В промежутках между тактовыми переходами (t1, t2), (t2, t3), …, (ti-1, ti), амплитуда и фаза сигнала постоянны, поэтому на этих промежутках применяют метод максимального правдоподобия для оценки априорно неизвестных значений амплитуды и фазы. Для этого сигнал дискретизируют с частотой дискретизации Fs. В предлагаемом способе для достижения заявленного результата частоту дискретизации выбирают исходя из условия:

где fн - несущая частота исследуемого сигнала.

Оценки максимального правдоподобия амплитуды и фазы проводят по полученным дискретным выборкам, используя формулы:

где

N - количество отсчетов на участке (ti-1, ti),

S[n], n=1, 2, …, N - выборка отсчетов сигнала.

В результате для каждого интервала (ti-1, ti) получают две оценки , . По полученным зависимостям , определяют тип модуляции: находят количество значений, которые принимают амплитуда и фаза, после чего строят диаграмму рассеяния (см. фиг.3), по которой определяют тип модуляции. Например, одно значение амплитуды и два значения фазы соответствуют фазовой модуляции ФМ-2, одно значение амплитуды и четыре значения фазы соответствуют модуляции ФМ-4, четыре значения амплитуды и четыре значения фазы соответствуют модуляции КАМ-16 и так далее. В то же время, зависимости , в совокупности с диаграммой рассеяния представляют собой оценки демодулированной исходной битовой последовательности.

Достигаемым техническим результатом предлагаемого способа является определение технической скорости передачи и типа модуляции случайных сигналов с амплитудной, фазовой и амплитудно-фазовой манипуляцией в отсутствии априорной информации о сигнале, кроме того, данный способ позволяет демодулировать сигнал с априорно неизвестными параметрами. Данный результат получен путем последовательного применения вейвлет-обработки и метода максимального правдоподобия. Предлагаемый способ обеспечивает результат и при воздействии шумов на исследуемый сигнал (см. фиг.4). Пороговое значение отношения сигнал/шум, при котором выполняется заявленный результат, составляет 5 дБ. При этом обработка сигнала проводится в режиме максимально приближенном к реальному времени.

Способ оценки параметров и демодуляции случайных сигналов, основанный на двухэтапной обработке сигнала, при которой в качестве первичной используют вейвлет-обработку, отличающийся тем, что первичную вейвлет-обработку проводят с использованием только одного значения масштаба базисной вейвлет-функции, по результатам первичной вейвлет-обработки определяют моменты времени, в которые происходят тактовые переходы амплитуды и фазы, промежутки на которых амплитуда и фаза постоянны, а также техническую скорость передачи, после чего проводят вторичную обработку с использованием статистического метода максимального правдоподобия для оценки амплитуды и фазы, построения диаграммы рассеяния, определения типа модуляции и демодуляции сигнала.
СПОСОБ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ И ДЕМОДУЛЯЦИИ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ
СПОСОБ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ И ДЕМОДУЛЯЦИИ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ
СПОСОБ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ И ДЕМОДУЛЯЦИИ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ
СПОСОБ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ И ДЕМОДУЛЯЦИИ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 71-80 из 90.
26.08.2017
№217.015.d812

Способ компоновки приемной системы геостационарного космического аппарата для связи с низкоорбитальными объектами ракетно-космической техники

Изобретение относится к бортовому оборудованию геостационарных космических аппаратов (КА) для ретрансляции данных между низкоорбитальными КА и центрами управления и приема сообщений. На антенной штанге (14) вблизи рефлектора (13) параболической антенны закреплены с помощью установочных плит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622426
Дата охранного документа: 19.06.2017
01.03.2019
№219.016.cb84

Способ цифровой фильтрации сигналов

Изобретение относится к радиотехнике, радиолокации, радионавигации и может быть использовано в системах, где требуется проводить цифровую обработку сигналов с неизвестной структурой на фоне шума. Достигаемый технический результат - значительный выигрыш в помехоустойчивости. Способ цифровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002395158
Дата охранного документа: 20.07.2010
01.03.2019
№219.016.cdf4

Способ формирования помехоустойчивых сигналов

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для повышения помехоустойчивости сигналов в широкополосных системах связи. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости сигнала в системах связи. Способ формирования помехоустойчивых сигналов основан на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002412551
Дата охранного документа: 20.02.2011
01.03.2019
№219.016.ce0d

Способ предотвращения несанкционированного доступа в спутниковых системах связи и устройство для его осуществления

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для предотвращения несанкционированного доступа в спутниковых системах связи. Технический результат - повышение вероятности предотвращения несанкционированного доступа в режиме реального времени. Согласно изобретению предотвращение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002419252
Дата охранного документа: 20.05.2011
11.03.2019
№219.016.d884

Автономная система электропитания космического аппарата

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании автономных систем электропитания космических аппаратов. Технический результат состоит в повышении эффективности использования первичного источника ограниченной мощности. Автономная система электропитания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002395148
Дата охранного документа: 20.07.2010
20.03.2019
№219.016.e540

Способ проведения ресурсных испытаний аккумуляторов космического назначения и устройство для его реализации

Изобретение относится к системам энергоснабжения космических объектов, в частности ИСЗ. Способ заключается в проведении циклирования с контролем энергетических характеристик последовательно соединенных аккумуляторов (А) в составе их модуля. Испытания проводят в составе действующего ИСЗ. Число А...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002390477
Дата охранного документа: 27.05.2010
29.03.2019
№219.016.f236

Стабилизированный источник питания

Предлагаемое изобретение относится к стабилизированным источникам питания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение стабильности выходного напряжения при изменении тока нагрузки потребителя. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002385482
Дата охранного документа: 27.03.2010
29.03.2019
№219.016.f484

Способ передачи цифровой информации через параллельную магистраль

Изобретение относится к вычислительной технике, электронике и может быть использовано в аппаратуре, имеющей повышенные требования к надежности. Техническим результатом является повышение отказоустойчивости устройств. Многократное нечетное повторение информации производится со смещением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002413283
Дата охранного документа: 27.02.2011
29.03.2019
№219.016.f605

Устройство для вывода информации

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, может быть использовано в аппаратуре, имеющей повышенные требования к надежности и не имеющей доступа для ремонта, например для космических аппаратов. Техническим результатом является повышение отказоустойчивости устройства для вывода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002451323
Дата охранного документа: 20.05.2012
29.03.2019
№219.016.f7f6

Рупорный излучатель и способ его изготовления

Изобретение относится к антенной технике, в частности к рупорным излучателям, входящим в состав антенн космического аппарата, а также к способам их изготовления, и к способам соединения деталей, охватывающих одна другую, с помощью клея, когда одна деталь изготовлена из композиционного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002466484
Дата охранного документа: 10.11.2012
Показаны записи 71-78 из 78.
26.08.2017
№217.015.d812

Способ компоновки приемной системы геостационарного космического аппарата для связи с низкоорбитальными объектами ракетно-космической техники

Изобретение относится к бортовому оборудованию геостационарных космических аппаратов (КА) для ретрансляции данных между низкоорбитальными КА и центрами управления и приема сообщений. На антенной штанге (14) вблизи рефлектора (13) параболической антенны закреплены с помощью установочных плит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622426
Дата охранного документа: 19.06.2017
01.03.2019
№219.016.cb84

Способ цифровой фильтрации сигналов

Изобретение относится к радиотехнике, радиолокации, радионавигации и может быть использовано в системах, где требуется проводить цифровую обработку сигналов с неизвестной структурой на фоне шума. Достигаемый технический результат - значительный выигрыш в помехоустойчивости. Способ цифровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002395158
Дата охранного документа: 20.07.2010
01.03.2019
№219.016.cdf4

Способ формирования помехоустойчивых сигналов

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для повышения помехоустойчивости сигналов в широкополосных системах связи. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости сигнала в системах связи. Способ формирования помехоустойчивых сигналов основан на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002412551
Дата охранного документа: 20.02.2011
01.03.2019
№219.016.ce0d

Способ предотвращения несанкционированного доступа в спутниковых системах связи и устройство для его осуществления

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для предотвращения несанкционированного доступа в спутниковых системах связи. Технический результат - повышение вероятности предотвращения несанкционированного доступа в режиме реального времени. Согласно изобретению предотвращение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002419252
Дата охранного документа: 20.05.2011
26.07.2019
№219.017.b96e

Глобальная система спутниковой связи на средних круговых орбитах

Изобретение относится к глобальным спутниковым информационным системам и может использоваться для предоставления услуги высокоскоростного доступа в интернет в глобальной зоне обслуживания. Техническим результатом является создание глобальной спутниковой системы передачи данных для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695540
Дата охранного документа: 24.07.2019
24.10.2019
№219.017.da31

Способ автономной коллокации на околостационарной орбите

Изобретение относится к управлению движением группы (двух) космических аппаратов (КА) для удержания их в одной и той же узкой (по долготе) области в окрестности точки стояния. Один из КА работает в режиме автономной (или само-) коллокации (КАСК). Рабочую позицию КАСК выбирают рядом (по долготе)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002703696
Дата охранного документа: 21.10.2019
21.03.2020
№220.018.0e23

Контрольно-проверочная аппаратура космического аппарата

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к автоматизированным электрическим испытаниям бортовых ретрансляционных комплексов телекоммуникационных космических аппаратов (КА) в процессе проектирования, производства на заводе-изготовителе, а также при заводских, приемо-сдаточных и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002717293
Дата охранного документа: 19.03.2020
17.06.2023
№223.018.7db3

Способ имитации радиоканала космических систем

Изобретение относится к области радиотехники и техники связи и может быть использовано в процессе наземной отработки совместного функционирования компонентов наземных и бортовых комплексов космических систем. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей имитации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002782569
Дата охранного документа: 31.10.2022
+ добавить свой РИД