Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu mô hình số hóa đối với các tín hiệu ngẫu nhiên ứng dụng trong xử lý tín hiệu radar khí tượng

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là Phân tích cấu trúc của tín hiệu tác động vào các hệ thống vô tuyến có sự tác động của nhiễu, trú trọng đối với các tín hiệu radar khí tượng, từ đó xây dựng mô hình thuật toán và lựa chọn các tham số đặc trưng nhất để thực hiện mô phỏng tín hiệu tác động vào hệ thống, mà cụ thể là hệ thống radar khí tượng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu mô hình số hóa đối với các tín hiệu ngẫu nhiên ứng dụng trong xử lý tín hiệu radar khí tượng 1 MỞ ĐẦU Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài Trên cơ sở phân tích, đánh giá và thiết lập mô hình toán học thống kê của các tín hiệu tác động lên hệ thống vô tuyến, ảnh hƣởng của nhiễu, tạp âm đối với tín hiệu vô tuyến, tiến hành mô hình số hóa tín hiệu với các tham số đặc trƣng cho các loại tín hiệu tác động lên hệ thống vô tuyến nói chung, hệ thống radar khí tƣợng nói riêng. Đề tài: “Nghiên cứu mô hình số hóa đối với các tín hiệu ngẫu nhiên ứng dụng trong xử lý tín hiệu radar khí tượng” mang tính thời sự có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Phân tích cấu trúc của tín hiệu tác động vào các hệ thống vô tuyến có sự tác động của nhiễu, trú trọng đối với các tín hiệu radar khí tƣợng, từ đó xây dựng mô hình thuật toán và lựa chọn các tham số đặc trƣng nhất để thực hiện mô phỏng tín hiệu tác động vào hệ thống, mà cụ thể là hệ thống radar khí tƣợng. Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu kết hợp phân tích giải tích, thống kê toán học với mô phỏng trên máy tính: - Phƣơng pháp giải tích: phân tích đánh giá và biểu diễn cấu trúc toán học của tín hiệu. - Xây dựng mô hình thuật toán. - Mô phỏng trên máy tính bằng phần mềm Matlab, đánh giá chất lƣợng và độ chính xác của tín hiệu. Đối tƣợng nghiên cứu 2 Các tín hiệu vô tuyến tác động lên hệ thống radar khí tƣợng. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết về các thuộc tính cơ bản của QTNN và THNN. - Nghiên cứu cấu trúc của tín hiệu tác động lên hệ thống vô tuyến nói chung và hệ thống radar khí tƣợng nói riêng. - Nghiên cứu phƣơng pháp mô hình hóa các tín hiệu ngẫu nhiên với các thuộc tính tƣơng quan xác định tác động lên hệ thống radar khí tƣợng. Bố cục luận án Luận án đƣợc trình bày 115 trang, chia thành 3 chƣơng. Chƣơng 1: Các quá trình ngẫu nhiên và mô hình toán học thống kê tín hiệu tác động lên hệ thống vô tuyến. Chƣơng 2: Mô hình hóa tín hiệu ngẫu nhiên với các thuộc tính tƣơng quan xác định. Chƣơng 3: Mô hình hóa tín hiệu radar khí tƣợng có các thuộc tính tƣơng quan và mật độ phân bố xác suất xác định. CHƢƠNG 1: CÁC QUÁ TRÌNH NGẪU NHIÊN VÀ MÔ HÌNH TOÁN HỌC THỐNG KÊ TÍN HIỆU TÁC ĐỘNG LÊN HỆ THỐNG VÔ TUYẾN 1.1. Tín hiệu ngẫu nhiên 1.1.1. Tín hiệu ngẫu nhiên liên tục Tín hiệu ngẫu nhiên liên tục đƣợc thể hiện qua các đặc trƣng thống kê nhƣ: Kỳ vọng, phƣơng sai, hàm tƣơng quan, hàm tự tƣơng quan và hàm hiệp biến. 1.1.2. Tín hiệu ngẫu nhiên rời rạc 3 Đối với tín hiệu ngẫu nhiên rời rạc chúng đều đặc trƣng bởi các đại lƣợng sau: Kỳ vọng, phƣơng sai, hàm tự tƣơng quan, hàm tự hiệp biến, hàm tƣơng quan chéo, hàm hiệp biến chéo. 1.2. Quá trình ngẫu nhiên Các QTNN trong thực tế thƣờng thể hiện ở một số dạng sau: - Quá trình Markov. - Quá trình ngẫu nhiên dừng - Quá trình ngẫu nhiên ergodic. - Quá trình ngẫu nhiên Gauss. 1.3. Nghiên cứu mô hình toán học thống kê tín hiệu tác động lên các hệ thống vô tuyến 1.3.1. Khảo sát mô hình tín hiệu tác động lên hệ thống vô tuyến Nghiên cứu tín hiệu với các tham số ngẫu nhiên tác động lên các hệ thống vô tuyến đƣợc đề cập đến các quy luật phân bố mật độ xác suất: - Quy luật phân bố đều sử dụng trong kỹ thuật vô tuyến thƣờng dùng để mô tả tín hiệu có pha ngẫu nhiên trong khoảng biến thiên [- π, π]. - Quy luật phân bố chuẩn (phân bố Gauss) sử dụng trong kỹ thuật vô tuyến thƣờng dùng để mô tả tín hiệu có biên độ thăng giáng.   x  mx  2 1 p( x)  e 2 Dx (1.31) 2 Dx - Quy luật phân bố Khama bình phƣơng: Quy luật phân bố này thƣờng đƣợc sử dụng trong kỹ thuật vô tuyến để mô tả công suất đƣờng bao tín hiệu, xử lý tín hiệu ngẫu nhiên trong hệ thống radar. 4 n1 y 1  2 p( y)  2 y e 2 , y0 (1.33) 1  n 2n   n  2  - Quy luật phân bố Rayleigh: z2 z  p( z )  e 2 2 , khi z  0 (1.35)  2 - Quy luật phân bố Rice: z2 s2 z   zs  p( z )  e 2 2 I 0  2  , khi z  0 (1.36)  2   1.3.2. Mô hình toán học thống kê tín hiệu trong các hệ thống vô tuyến Tín hiệu sử dụng trong hệ thống vô tuyến là tín hiệu điện có tham số thay đổi. Đối với tín hiệu của các hệ thống vô tuyến các tham số cơ bản có thể thay đổi đó là biên độ, pha, tần số, phân cực. - Xét với tín hiệu dải hẹp: Tín hiệu vô tuyến có các ...