"Цифровая обработка сигналов" №4-2025 год : рефераты статей
| |
Аннотация:
Широкое применение технологии OFDM (Orthogonal frequencydivision multiplexing – ортогональное частотное разделение каналов с
мультиплексированием) и комбинации этой технологии с другими
передовыми технологиями связи позволяет успешно решать задачи
повышения скорости, помехозащищенности, спектральной эффективности и качества обслуживания клиентов. Необходимым условием успешного решения поставленных задач является совершенствование систем синхронизации современных технологий связи, использующих OFDM построение символов.
Представленный в [1 – 4] корреляционный метод синхронизации
по границам OFDM символов кадра технологии LTE [5 – 7] особенность которого состоит в замене базового заполнения двоичными
данными циклического префикса (ЦП) и конца символов OFDM центрального частотного диапазона кадра LTE на CAZAC (Constant
Amplitude Zero AutoCorrelation – многофазная последовательность с
нулевой автокорреляцией), последовательности той же длины, либо
их сумму с двоичными данными конца символов, позволяет сократить
время синхронизации по пикам автокорреляционной функции (АКФ)
ЦП в 1,5 – 2,6 раза за счёт уменьшения временного «окна» обработки
принятого кадра. В данной статье представлена математическая
модель, реализующая корреляционные методы синхронизации кадра
технологии LTE во временном домене с применением CAZAC последовательностей для заполнения ЦП и конца символов OFDM.
Ключевые слова:
математическая модель,
циклическая автокорреляционная функция,
взаимокорреляционная функция, CAZAC (многофазные) последовательности, корреляционный метод синхронизации по границам OFDM
символов, временное «окно» обработки принятого кадра.
Об авторах:
Рюмшин К.Ю., д.т.н. каф. РТС Московского технического университета связи и информатики (МТУСИ),
e-mail:e86420@yandex.ru
Киселева Т.П., аспирантка каф. РТС Московского технического университета связи и информатики (МТУСИ),
e-mail:golzev2011@yandex.ru
|
|
|
Приоров А.Л., Ушакова А.М., Тимонькин М.В.
|
Аннотация:
Рассматривается задача распознавания видов цифровой модуляции радиосигналов в условиях медленных замираний в радиоканале,
таких как замирания Релея и Райса, с использованием нейронных сетей. Для решения задачи применена гибридная архитектура на основе
сверточных (CNN) и рекуррентных (LSTM) слоев. Обучение модели
выполнено на датасете RadioML2018.01A, дополненном при помощи
аугментации данных, имитирующей медленные замирания. Использование адаптированной архитектуры CNN+LSTM позволило достичь
точности 84,99 %. Применение указанного метода демонстрирует
эффективность гибридного подхода для устойчивой классификации
сигналов в сложных радиоканалах. Полученные результаты могут
использоваться для дальнейших исследований, направленных на распознавание видов модуляции принимаемых радиосигналов.
Ключевые слова:
глубокое обучение, гибридная нейронная сеть, замирания Релея/Рай-са,
аугментация данных, распознавание вида модуляции, радиосигналы, метрики оценки качества.
Об авторах:
Приоров А.Л., профессор кафедры цифровых технологий и машинного обучения Ярославского государственного
университета им. П.Г. Демидова, e-mail: andcat@yandex.ru
Ушакова А.М., аспирант Ярославского государственного университета им. П.Г. Демидова,
e-mail: a.ushakova3@uniyar.ac.ru
Тимонькин М.В., студент 4 курса Ярославского государственного университета им. П.Г. Демидова,
e-mail: timonkin.maksim@mail.ru
|
|
|
Рязанцев Л.Б., Рязанцев Д.Л., Бабич О.А.
Обработка сигналов в малогабаритных доплеровских измерителях скорости и угла сноса при решении задач автономной навигации беспилотных летательных аппаратов
Аннотация:
Статья посвящена исследованию возможностей различных схем построения доплеровских измерителей вектора
скорости и угла сноса (ДИСС) при автономном измерении
навигационных параметров. Исследованы принципы измерения вектора скорости на основе доплеровского сдвига частот отраженных сигналов. Получены аналитические выражения, связывающие доплеровские частоты принятых сигналов с параметрами движения и пространственной ориентацией носителя ДИСС для одно-, двух-, трех- и четырехлучевых систем. Разработана методика оценки погрешностей измеряемых навигационных параметров, учитывающая
влияние углов ориентации носителя ДИСС. Предложенная
методика позволяет перейти к обоснованию способов обработки сигналов в малогабаритных ДИСС для беспилотных
летательных аппаратов малого класса.
Ключевые слова:
беспилотные летательные аппараты, доплеровский измеритель скорости, автономная
навигация, углы ориентации, система координат, точность оценки.
Об авторах:
Рязанцев Л.Б., д.т.н. доцент, доцент Военного учебно-научного центра Военно-воздушных сил «Военновоздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), e-mail: kernel386@mail.ru
Рязанцев Д.Л., начальник сектора воздушной радиолокационной разведки ООО «ЭРА ФПИ» (г. Анапа),
e-mail: kepke386@mail.ru
Бабич О.А., адъюнкт Военного учебно-научного центра Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия
им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), e-mail: oleg9mufc5fan@mail.ru
|
Березкин А.А., Ченский А.А., Киричек Р.В.
Методика тестирования услуги управления БПЛА от первого лица в каналах информационного обмена гибридных орбитально-наземных сетей связи. Часть 2: Этапы методики
|
|
Аннотация:
При управлении беспилотными летательными аппаратами
(воздушными судами) от первого лица необходима передача видео
полетной обстановки и команд управления между беспилотным
воздушным судном и станцией внешнего пилота. При управлении
БПЛА возникают задержки и потери передачи видео и команд
управления, а также снижение качества восстановления кадров
видеопотока. Кроме того, команды управления формируются
внешним пилотом (оператором) на основе кадров FPV-видеопотока,
сформированных на прикладном уровне. Данные характеристики
зависят от системы, применяемой для управления беспилотными
воздушными судами, и параметров канала информационного обмена. Соответственно, при оценке управления от первого лица, а
также сравнения различных систем, применяемых для управления,
возникает задача оценки данных параметров на прикладном уровне
канала информационного обмена. В настоящем исследовании представлена методика тестирования услуги управления от первого
лица в каналах информационного обмена. Данная методика может
применяться для оценки и сравнения различных систем управления
беспилотными воздушными судами от первого лица при функционировании через каналы информационного обмена различного качества. Данная статья представляет собой вторую часть исследования. В ней представлены этапы предлагаемой методики.
Ключевые слова:
методика, FPV-управление, управление от первого лица, беспилотная
авиационная система, беспилотное воздушное
судно, видеопоток, задержка, команды управления.
Об авторах:
Березкин А.А., к.т.н., доцент Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций
им. проф. М.А. Бонч-Бруевича (СПбГУТ), e-mail: berezkin.aa@sut.ru
Ченский А.А., инженер СПбГУТ, e-mail: chenskii.aa@sut.ru
Киричек Р.В., д.т.н., профессор, ректор СПбГУТ, e-mail: irichek@sut.ru
|
|
|
|
Аннотация:
Рассмотрены два цифровых метода разделения боковых полос
при выделении узкополосных сигналов из широкополосного радиоастрономического сигнала. Отмечены недостатки традиционно
использовавшегося фазового метода. Для их преодоления предложен метод, основанный на квадратурной обработке комплексных
сигналов с переходом в действительную область после разделения
боковых полос. Показано, что реализация этого метода в ПЛИС
позволяет достичь подавления противоположной боковой полосы
до 80 дБ при минимальном расходе вычислительных ресурсов.
Ключевые слова:
радиоастрономические
сигналы, цифровой видеоконвертор, разделение боковых полос, квадратурная обработка
сигналов, программируемые логические интегральные схемы.
Об авторах:
|
|
Валуйский Д.В.
Контроль качества вращения вала с помощью устройства дистанционного зондирования с применением вейвлет-преобразования
|
Аннотация:
Рассматривается проблема контроля вращения вала при непрерывном отслеживании состояния промышленного оборудования
с использованием датчика дистанционного зондирования. Предлагается алгоритм оценки качества вращения вала на базе обработки сигнала датчика дистанционного зондирования в режиме реального времени. Для облучения вращающегося вала и получения информации о степени равномерности его вращения используется
радиолокатор FMCW с частотой 77 ГГц. Разработан испытательный стенд, на котором регистрируются отраженные от вала сигналы. Затем анализируются реальные сигналы и предлагается
подход к обработке сигналов и правилу принятия решений. Подход
основан на вейвлет-преобразовании и применении алгоритмов
классификации с использованием нейронных сетей глубокого обучения для оценки качества вращения вала.
Ключевые
слова:
промышленный вал,
вибрации, вейвлет-преобразование, вейвлет
Морле, нейронные сети, глубокое обучение,
цифровая обработка сигналов, классификация, оценка качества вращения.
Об
авторах:
Валуйский Д.В., аспирант Рязанского государственного радиотехнического университете имени В.Ф. Уткина,
e-mail: valuyskiy.d.v@mail.ru
|
|
|
Нектов А.Р., Виноградов Н.С., Овинников А.А.
Оценка минимального кодового расстояния МПП-кодов модифицированным методом Коула
|
Аннотация:
Рассматривается проблема оценки минимального кодового расстояния помехоустойчивых кодов, базирующихся на разреженных
графах. В общем случае поиск кодовых слов наименьшего, но ненулевого веса Хэмминга, для случайного кода является NP-трудной задачей. Однако, структурные ограничения, такие как, например, квазицикличность, позволяют в значительной степени упростить обозначенную проблему. В указанных условиях предлагается применить
элементы модифицированного метода выборки по значимости Коула, отличающегося от оригинала алгоритмом формирования векторов импульсного шума. Сравнение этого способа с аналогами выявило его достоинства и недостатки, а также подсветило пути
дальнейших усовершенствований.
Ключевые
слова:
минимальное кодовое расрасстояние, МПП-коды, множества ловушек,
метод Коула.
Об
авторах:
Нектов А.Р., разработчик ООО «Лаборатория Сфера» г. Рязань, e-mail: nektov.a.r@labsphera.ru
Виноградов Н.С., разработчик ООО «Лаборатория Сфера», г. Рязань, e-mail: vinogradov.n.s@labsphera.ru
Овинников А.А., к.т.н., доцент кафедры Телекоммуникаций и основ радиотехники Рязанского государственного
радиотехнического университета, e-mail: ovinnikov.a.a@tor.rsreu.ru
|
|
|
Григоров И.В., Албатырев В.Д., Шерухаев О.В.
Программная реализация алгоритма нелинейного спектрального синтеза сигналов в виде многосолитонных решений уравнения Кортевега-де Фриза
|
Аннотация:
В работе представлена программная реализация алгоритма
нелинейного спектрального синтеза сигналов, предназначенная
для формирования сигналов, представляющих собой многосолитонные решения уравнения Кортевега-де Фриза. В работе рассматриваются краткое описание метода обратной задачи рассеяния для этого уравнения, основные принципы работы модифицированного алгоритма нелинейного спектрального синтеза многосолитонных сигналов, предназначенных для тестирования алгоритма соответствующего алгоритма нелинейного спектрального
анализа, приведены математические расчёты, лежащие в его основе. Некоторые результаты численных экспериментов совпадают с известными теоретическими результатами, что доказывает справедливость предложенного варианта алгоритма нелинейного спектрального синтеза.
Ключевые
слова:
нелинейный спектральный
анализ, нелинейный спектральный синтез, уравнение Кортевега-де Фриза, нелинейное уравнение Шрёдингера, уравнение синус-Гордона,
уравнение Кадомцева-Петвиашвили, интегральное уравнение Гельфанда-Левитана-Марченко,
нелинейное преобразование Фурье, солитон,
многосолитонные сигналы.
Об
авторах:
Григоров И.В., д.т.н., профессор кафедры ТОРС, Поволжский государственный университет
телекоммуникаций и информатики, e-mail: i.grigorov@psuti.ru
Албатырев В.Д., аспирант кафедры ТОРС, Поволжский государственный университет телекоммуникаций и
информатики, e-mail: albatyrevv@icloud.com
Шерухаев О.В., аспирант кафедры ТОРС, Поволжский государственный университет телекоммуникаций и
информатики, e-mail: o.sheruhaev@psuti.ru
|
Савельев А.Н., Васильев О.В., Бояренко Э.С., Галаева К.И.
Программно-алгоритмический модуль автоматизированной классификации опасных метеоявлений кучево-дождевой облачности в метеорологическом радиолокационном комплексе «Монокль»
Аннотация:
Кучево-дождевая облачность и сопутствующие ей метеоявления,
такие как ливень, гроза, град являются опасными погодными явлениями
для авиации. Для решения задачи классификации кучево-дождевой облачности и сопутствующих ей опасных метеоявлений был обоснован байесовский подход в условиях полной априорной неопределенности. Статистический анализ данных натурного эксперимента показал, что плотности распределения максимальной отражаемости и турбулентности
по значениям и высоте имеют уникальный параметрический характер,
описываемый обобщенным законом Райса. В работе представлена методика статистического анализа экспериментальных данных метеорологического радиолокационного комплекса ближней зоны для исследования распознавания опасных метеорологических явлений «ливеньгроза-град», на основании которой был создан программно-алгоритмический модуль, который расширил этап вторичной обработки информации в метеорологическом радиолокационном комплексе ближней
зоны до непосредственного расчета карт опасных метеоявлений. Программно-алгоритмический модуль включает в себя автоматические
расчёты вероятностей полной группы событий для ливня, грозы, града;
также приведена реализация графика двумерных областей распознавания опасных метеоявлений по максимальной радиолокационной отражаемости. В работе показано, что оптимизация критериев в части применения объединения признаков для ливня, грозы, града на базе созданного программно-алгоритмического модуля является успешной.
Ключевые
слова:
метеорологический радиолокатор, опасные метеорологические явления, классификация метеорологических явлений, распознавание образов, разделяющая
функция признаков, программно-алгоритмический модуль, пороги принятия решений.
Об авторах:
Савельев А.Н., д.т.н., доцент, профессор кафедры радиоэлектронных устройств и систем МГТУ
им. Н.Э. Баумана, e-mail: savelyev.an@bmstu.ru.
Васильев О.В., д.т.н., профессор, профессор кафедры Технической эксплуатации радиоэлектронного
оборудования воздушного транспорта МГТУ ГА, e-mail: vas_ov@mail.ru
Бояренко Э.С., аспирант кафедры Технической эксплуатации радиоэлектронного оборудования воздушного
транспорта МГТУ ГА, boyarenko. , e-mail: elvira@mail.ru
Галаева К.И., к.т.н., доцент кафедры Технической эксплуатации радиоэлектронного оборудования воздушного
транспорта МГТУ ГА, e-mail: ks.galaeva@mail.ru
|
|
Тимофеев А.В.
Обнаружение источников OFDM сигналов гигагерцового диапазона при помощи робастного детектора Громова-Хаусдорфа
Аннотация:
Исследованы робастные методы обнаружения источников
OFDM-сигналов, предложен новый, практически эффективный метод обнаружения сигналов гигагерцового диапазона, названный
детектором Громова-Хаусдорфа. Предложенный метод детекции
основан на обработке спектров наблюдений с использованием медианной версии метрики Громова-Хаусдорфа. Предложенный метод
обеспечивает лучшие показатели метрик AUC, вероятности обнаружения и вероятности ошибок первого рода по сравнению с альтернативными методами детекции.
Произведен теоретический анализ точности детекторов сигналов, в том числе робастных к помехам, распределенным согласно
модели ε-загрязнения Хубера. Создан действующий, физический
макет обнаружителя OFDM-сигналов на основе детектора Громова-Хаусдорфа. Описание макета представлено в тексте статьи.
Проведено численное и экспериментальное (в полевых условиях)
сравнение качества работы детектора Громова-Хаусдорфа с детектором медианной мощности и с детектором Ходжа-Лемана.
Полевые исследования показали, что детектор Громова-Хаусдорфа
имеет преимущество и перед альтернативными детекторами по
метрикам «вероятность правильного обнаружения» и «вероятность ложной тревоги».
Ключевые
слова:
обнаружитель ГромоваХаусдорфа, OFDM-сигнал, робастная детекция,
сканирование частотного диапазона.
Об авторах:
Тимофеев А.В., д.т.н., научный директор ТОО «Эквалайзум», Астана, Казахстан,
e-mail: timofeev.andrey@gmail.com
|
|
Хрящев В.В., Назаровский А.Е., Завьялов Д.В., Приоров А.Л.
Классификация изображений новообразований толстой кишки с помощью фундаментальных визуальных моделей
Аннотация:
Исследование посвящено разработке и валидации методики
классификации новообразований толстой кишки на основе эндоскопических изображений с использованием фундаментальных визуальных моделей. Основной задачей являлась оптимизация подготовки видеоданных: с помощью предобученной модели DINOv3 осуществлялось селективное прореживание видеопотока для отбора
наиболее репрезентативных кадров, что позволило более чем
в 20 раз сократить трудозатраты на разметку. На основе этого
подхода создан аннотированный набор видеоизображений, включающий пять классов патологий: от отсутствия патологий до рака
с глубокой инвазией. Проведено сравнительное тестирование различных нейросетевых архитектур, включая ResNet и ConvNeXt, на
предмет точности классификации и вычислительной эффективности. Наилучший баланс между точностью и производительностью
продемонстрировала модель ResNet-50, которая интегрировалась в
прототип системы поддержки принятия врачебных решений. Результаты экспериментов подтвердили высокую клиническую значимость предложенного решения, обеспечивающего анализ эндоскопического видеопотока в реальном времени, с точностью, приемлемой для практического внедрения.
Ключевые
слова:
классификация патологий, глубокое машинное обучение, фундаментальные визуальные модели, эндоскопические
изображения, системы поддержки принятия
врачебных решений.
Об авторах:
Хрящев В.В., к.т.н., доцент кафедры цифровых технологий и машинного обучения Ярославского
государственного университета им. П.Г. Демидова, e-mail: vhr@yandex.ru
Назаровский А.Е., к.т.н., научный сотрудник центра цифровых компетенций Ярославского государственного
медицинского университета, e-mail: nazarovsky@mail.ru
Завьялов Д.В., д.м.н., доцент кафедры онкологии с гематологией Ярославского государственного медицинского
университета, e-mail: zavialoff@mail.ru
Приоров А.Л., д.т.н., профессор кафедры цифровых технологий и машинного обучения Ярославского
государственного университета им. П.Г. Демидова, e-mail: andcat@yandex.ru
|
|
Бехтин Ю.С., Чинь В.Т.
Фильтрация спекл-шума радиолокационных изображений на основе обработки пространственно-ориентированных деревьев вейвлет-преобразования с помощью трансформера
Аннотация:
Предложен метод фильтрации спекл-шума радиолокационных
изображений (РЛИ) на основе обработки пространственно-ориентированных деревьев (ПОД) вейвлет-преобразования с применением нейронной сети, построенной на архитектуре трансформера.
Предлагаемый метод сочетает кратномасштабный вейвлетанализ, эффективно выявляющий иерархическую структуру признаков по масштабам и ориентациям, с механизмом внимания трансформера, способным моделировать как локальные, так и глобальные зависимости ПОД. Каждое ПОД представляется в виде последовательности токенов и обрабатывается предложенной модифицированной архитектурой трансформера. Эксперименты показывают, что предложенный метод превосходит другие методы по
метрикам СКО, ПОСШ, SSIM и по визуальному качеству.
Ключевые
слова:
спекл-шум, кратномасштабный вейвлет-анализ, пространственноориентированные деревья, нейронная сеть,
трансформер.
Об авторах:
Бехтин Ю.С., д.т.н., профессор кафедры АИТУ РГРТУ им. В.Ф. Уткина, e-mail: yuri.bekhtin@yandex.ru
Чинь В.Т., аспирант кафедры АИТУ РГРТУ им. В.Ф. Уткина, e-mail: vantoan.vkhk92@gmail.com
|
|
Попов Д.И.
Синтез и анализ обнаружителей-измерителей неэквидистантных радиолокационных сигналов
Аннотация:
Рассмотрены алгоритмы совместного обнаружения-измерения неэквидистантной последовательности радиолокационных сигналов. Для аддитивной смеси неэквидистантной пачки сигналов и
собственного шума приемника приведено статистическое описание,
на основе которого путем вычисления отношения правдоподобия и
последующего его усреднения синтезирован инвариантный к доплеровской фазе алгоритм обнаружения. Методом максимального правдоподобия синтезирован алгоритм оценивания разностной доплеровской фазы, на основе оценки которой при линейном изменении периода
повторения получено выражениг для оценки радиальной скорости
цели и сформулированы условия ее однозначного измерения. Синтезированные алгоритмы совместного обнаружения-измерения когерентно-импульсных сигналов с линейным изменением периода повторения
позволяют однозначно измерять радиальную скорость цели в заданном диапазоне при сохранении однозначного измерения дальности.
Приведена структурная схема, реализующая синтезированные алгоритмы совместного обнаружения-измерения неэквидистантных сигналов с линейным изменением периода повторения. С учетом асимптотической эффективности и асимптотической нормальности оценки максимального правдоподобия разностной доплеровской фазы использовано выражение Крамера-Рао, на основе которого получено
выражение для дисперсии оценки разностной доплеровской фазы, характеризующее потенциальную точность измерения. Для практических целей приведены эвристические выражения для среднеквадратичной ошибки измерения. Проведенное имитационное статистическое моделирование на ЭВМ предложенных алгоритмов позволило получить наиболее достоверные результаты. Установлено, что синтезированные алгоритмы обнаружения-измерения по сравнению с известными алгоритмами обладают выигрышами в пороговом отношении сигнал/шум и в точности измерения радиальной скорости цели.
Ключевые
слова:
алгоритмы обнаруженияизмерения, анализ, неэквидистантные сигналы,
отношение правдоподобия, синтез, радиальная
скорость, структурная схема, фаза.
Об авторах:
Попов Д.И., д.т.н., профессор кафедры радиотехнических систем Рязанского государственного
радиотехнического университета им. В.Ф. Уткина, e-mail: adop@mail.ru |
|
|
|