КОМП’ЮТЕРНІ МЕТОДИ СТАТИСТИЧНОЇ ОБРОБКИ СИГНАЛІВ

  • Лілія ТРАСКОВЕЦЬКА Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького http://orcid.org/0000-0002-0577-5054
  • Олександр РУДИК Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького http://orcid.org/0000-0002-6937-1366
Ключові слова: гауссівські випадкові процеси, негауссівські марковські випадкові процеси, система Matlab, графічний інтерфейс користувача GUIDE, статистичної обробка сигналів, генерація сигналів, програмний код

Анотація

Робота присвячена важливій темі теорії інформаційних систем – теорії і практиці виявлення сигналів у завадах. У будь-якому середовищі на поширення сигналів діють завади, що спотворюють структуру сигналів і, відповідно, інформацію, яку вони несуть. Загальною властивістю сигналів є їх випадковий характер, тому для математичного опису сигналів використовують апарат теорії ймовірностей. Сигнал – носій інформації, якої немає в точці приймання до моменту його прийняття. Оскільки інформація про об’єкт кодується в одному або декількох параметрах сигналу – амплітуді, частоті, фазі, часі затримки, то принаймні один з цих параметрів невідомий для спостерігача. Крім того, наявність завад і шумів, що є випадковими процесами, а також випадкові параметри каналу поширення сигналу зумовлюють потребу в застосуванні методів теорії ймовірностей, теорії випадкових процесів та методів математичної статистики під час проведення досліджень з обробки сигналів. Для математичного опису сигналів і завад використовують ті чи інші моделі випадкових процесів – гауссівські випадкові процеси, негауссівські випадкові процеси із складеним розподілом, негауссівські марковські випадкові процеси. Моделюють випадковий процес заданою багатовимірною щільністю розподілу ймовірностей. В роботі обґрунтовано методологічні принципи обробки сигналів за умов апріорної невизначеності, коли щільність розподілу ймовірностей невідома. В основу статистичної обробки інформаційних параметрів сигналів покладено знаходження таких інформаційних ознак: середніх значень інтервалів, статистичний розподіл вибірки, дисперсії амплітуд. Використовуючи  комп’ютерне моделювання в системі Matlab, за допомогою адаптивних алгоритмів проведено генерацію сумішей радіотехнічних завад різних видів. У процесі оброблення за цими алгоритмами також визначено статистичні оцінки параметрів суміші сигналу і завад. Обчислені параметри сигналу використовуються для з’ясування наскільки узгоджена з дослідними даними гіпотеза про те, що невідома характеристика має саме те значення, яке отримане в результаті її оцінювання. Для візуалізації досліджень створено програмний код в системі Matlab з використанням спеціального середовища візуального програмування GUIDE, який дозволяє: генерувати випадкові сигнали з різними формами спектрів завад, демонструвати їх, будувати гістограми та підбирати закони розподілу, що якнайкраще описують випадковий процес. Крім того, в програмі обчислено ймовірність виявлення сигналу і побудовано графік залежності ймовірності виявлення сигналу від ймовірності хибної тривоги і відношення сигналу до шуму при різних обсягах вибірки.

Біографії авторів

Лілія ТРАСКОВЕЦЬКА, Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького

кандидат фізико-математичних наук, доцент

Олександр РУДИК, Національна академія Державної прикордонної служби України імені Богдана Хмельницького

кандидат технічних наук, доцент

Посилання

Вохник О. М., Зотов А. М., Короленко П. В., Рыжикова Ю. В. Моделирование и обработка стохастических сигналов и структур. Учебное пособие. М. : Университетская книга, 2013. 125 с.

Прокопенко І. Г. Статистична обробка сигналів : навч. посіб. Київ : НАУ, 2011.220 с.

Бадриев И. Б., Бандеров В. В., Задворнов О. А. Разработка графического пользовательского интерфейса в среде MATLAB : учеб. пособ. Казань : КГУ, 2010. 113 с.

Лілія Трасковецька, Ольга Вальчук; Ірина Гащук. Можливості Мatlab у дослідженні спектрального перетворення Фур’є. Збірник наукових праць Національної академії Державної прикордонної служби України ім. Б. Хмельницького. Серія : військові та технічні науки : наукове видання / [гол. ред. Б. М. Олексієнко]. Хмельницький : Вид-во НАДПСУ, 2019. №1 (79). С. 287–291.


REFERENCES (TRANSLATED AND TRANSLITERATED)

Vokhnik O. M., Zotov A. M., Korolenko P. V., Ry`zhikova Yu. V. (2013) Modelirovanie i obrabotka stokhasticheskikh signalov i struktur [Modeling and processing of stochastic signals and structures] Ucheb. posob. M. : Universitetskaya kniga, 2013. P. 125. [in Russian].

Prokopenko I. G. (2011) Statistichna obrobka signali`v [Statistical signal processing] navch. posi`b. Kiyiv : NAU, 2011. P. 220. [in Ukrainian].

Badriev I. B., Banderov V. V., Zadvornov O. A. (2010) Razrabotka graficheskogo pol'zovatel'skogo interfeysa v srede MATLAB [Development of a graphical user interface in the MATLAB environment] ucheb. posob benefit Kazan : KSU, 2010. P. 113. [in Russian].

Liliya Traskovecz`ka, Ol`ga Val`chuk; Irina Gashhuk. Mozhlivosti Matlab u doslidzhenni spektral`nogo peretvorennya Fur'ye [Matlab's capabilities in the study of spectral Fourier transform] Zbirnyk naukovykh prats' Natsional'noyi akademiyi Derzhavnoyi prykordonnoyi sluzhby Ukrayiny im. B. Khmel'nyts'koho [Collection of scientific works of the National Academy of Border Service of Ukraine B. Khmelnitsky] Seriya: viys'kovi ta tekhnichni nauky: naukove vydannya [Series: military and technical sciences: scientific edition] / [editor in chief by B. M. Oleksiyenko] Khmelnytskyi: Edit. NABSU, 2019. № 1 (79). P. 287–291. [in Ukrainian].

Опубліковано
2020-09-17
Розділ
Технічні науки