ВПЛИВ ВІКОННОЇ ФУНКЦІЇ НА СТАТИСТИЧНИЙ ПОКАЗНИК ЯКОСТІ СПЕКТРАЛЬНИХ ОЦІНОК ПОЛІГАРМОНІЧНИХ АКУСТИЧНИХ СИГНАЛІВ

Дмитро Володимирович Пясковський, Микола Вікторович Бугайов

Анотація


У зв’язку з підвищенням ролі пасивних акустичних систем добування інформації у військовій сфері зросла зацікавленість до алгоритмів виявлення полігармонічних акустичних сигналів. Складність виявлення таких сигналів пов’язана з високою апріорною невизначеністю щодо їх структури. Використання статистичного показника якості (СПЯ) спектральних оцінок для адаптивної порогової обробки спрощує вирішення даної задачі. Отримано вирази для розрахунку СПЯ спектральних оцінок, отриманих на основі періодограми, та визначено межі зміни його значення для граничних випадків – гармонічного коливання та білого шуму. Показано, що рівень пульсацій СПЯ (різниця між його максимальним та мінімальним значеннями) пов’язаний з рівнем флуктуацій загального амплітудного спектра швидкого перетворення Фур’є (ШПФ). Встановлено, що з розширенням головної пелюстки віконної функції в частотній області рівень пульсацій СПЯ зменшується. Запропоновано для вагової обробки полігармонічних акустичних сигналів використовувати віконні функції Коші, Тюкі або Дольфа–Чебишева, які забезпечують одночасно мінімальні рівні пульсацій СПЯ та коефіцієнт втрат енергії сигналу.

Ключові слова


віконна функція; статистичний показник якості; спектральна оцінка; періодограма; полігармонічний акустичний сигнал

Повний текст:

PDF

Посилання


Lifanov, Yu., Sablin, V.N. and Saltan, M.I. (2004), Napravleniya razvitiya zarubezhnykh sredstv nablyudeniya za polem boya, Radiotekhnika, Moscow, 64 p.

Uidrou, B. (1989), Adaptivnaya obrabotka signalov, Radio i svyaz', Moscow, 440 p.

Levin, B.R. (1989), Teoreticheskie osnovy statisticheskoy radiotekhniki, Radio i svyaz', Moscow, 656 p.

Srour, N. and Robertson, J. (1995), Remote netted acoustic detection system, Final report ARL-TR-706, 44 р.

Aljaafreh, А., and Al-Fuqaha, A. (2012), «Multi-target classification using acoustic signatures in wireless sensor networks: A survey, An International Journal «Signal Processing», vol. 4, pp. 175–200.

Feder, M. (1993), «Parameter estimation and extraction of helicopter signals observed with a wide-band interference», IEEE Transactions On Signal Processing, vol. 41, pp. 232-244.

Bugajov, M. V. (2015), «Algorytm vyjavlennja akustychnyh sygnaliv BPLA», Visnyk ZhDTU. Serija: Tehnichni nauky, vol 74 (3), pp. 46–53.

Massey, K. (2010), «Noise measurements of tactical UAVs», 16th AIAA 2010-3911/CEAS Aeroacoustics Conference, pp. 1–16.

Layons, R. (2006), Tsifrovaya obrabotka signalov, per. s angl. 2-e izd., OOO Binom-Press, Moscow, 656 p.

Maks, Zh. (1983), Metody i tekhnika obrabotki signalov pri fizicheskikh izmereniyakh, per. s frants : u 2-kh kn. Kn. 2, Mir, Moscow, 312 p.

Prabhu, K. M. M. (2014), Window functions and their applications in signal processing, Taylor & Francis Group, LLC, 406 р.

Harris, F.J. (1978), «On the use of windows for harmonic analysis with the discrete Fourier transform», Reprinted from Proc. IEEE, vol. 66, pp.51-83.

Baskakov, S.I. (2000), Radiotekhnichekie tsepi i signaly, Vysshaya shkola, Moscow, 462 p.

Marpl-ml., S.L.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Лифанов Ю.С. Направления развития зарубежных средств наблюдения за полем боя / Ю.С. Лифанов, В.Н. Саблин, М.И. Салтан. – М. : Радиотехника, 2004. – 64 с.

2. Уидроу Б. Адаптивная обработка сигналов : пер. с англ. / Б.Уидроу, С.Стирнз. – М. : Радио и связь, 1989. – 440 с.

3. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники / Б.Р. Левин. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Радио и связь, 1989. – 656 с.

4. Remote netted acoustic detection system / N.Srour, J.Robertson: Final report ARL-TR- 706., 1995. – 44 р.

5. Aljaafreh А. Multi-target classification using acoustic signatures in wireless sensor networks: A survey / A.Aljaafreh, A.Al-Fuqaha. – Signal Processing-An International Journal (SPIJ), 2012. – Vol. (4): Issue (4). – Р. 175–200.

6. Feder M. Parameter estimation and extraction of helicopter signals observed with a wideband interference / M.Feder // IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, 1993. – Vol. 41. – №. I. – Р. 232–244.

7. Бугайов М.В. Алгоритм виявлення акустичних сигналів БПЛА / М.В. Бугайов // Вісник ЖДТУ / Серія: Технічні науки. – Житомир : ЖДТУ, 2015. – № 74 (3). – С. 46–53.

8. Massey K. Noise measurements of tactical UAVs / K.Massey, R.Gaeta // 16th AIAA 2010-3911/CEAS Aeroacoustics Conference, 2010. – P. 1–16.

9. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов / Р.Лайонс ; пер. с англ. под ред.  А.А. Бритова. – 2-е изд. – М. : ООО Бином-Пресс, 2006. – 656 с.

10. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях : в 2-х томах/ Ж.Макс ; пер. с франц. –−Т. 1. – М. : Мир, 1983. – 312 с.

11. Prabhu K.M.M. Window functions and their applications in signal processing / K.M.M. Prabhu. – Taylor & Francis Group, LLC, 2014. – 406 р.

12. Harris F.J. On the use of windows for harmonic analysis with the discrete Fourier transform / F.J. Harris // Reprinted from Proc. IEEE. – Vol. 66. – 1978. – Рp. 51–83.

13. Баскаков С.И. Радиотехничекие цепи и сигналы / С.И. Баскаков. – М. : Высшая школа, 2000. – 462 с.

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





DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2016-3(78)-86-92

Copyright (c) 2016 Дмитро Володимирович Пясковський, Микола Вікторович Бугайов

Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.