МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

 

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

 

 

Рекомендуется Минобразованием России

для специальности 200700 РАДИОТЕХНИКА

направления подготовки дипломированных специалистов

654200 РАДИОТЕХНИКА

 

 

 

1. Цели и задачи дисциплины.

Целью преподавания дисциплины является обеспечение прочных знаний основных положений статистической теории обнаружения, оценивания, разрешения и распознавания сигналов; приобретение навыков применения этих положений для решения задач синтеза и анализа алгоритмов и устройств обработки сигналов, расчета теоретических зависимостей, необходимых при проектировании радиотехнических устройств и систем; знакомство с тенденциями развития статистической теории радиотехнических систем.

Задачей дисциплины является изучение статистических методов синтеза и анализа алгоритмов и устройств обнаружения, оценивания и распознавания радиосигналов на фоне шумов и помех при разных степенях полноты априорных сведений.

Для изучения данной дисциплины необходимы знания по курсам «Математика», «Информатика», «Физика», «Электродинамика и распространение радиоволн», «Радиотехнические цепи и сигналы», «Метрология и радиоизмерения», «Радиоавтоматика», «Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС», «Цифровые устройства и микропроцессоры», «Устройства  СВЧ и антенны».

 

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

В результате изучения дисциплины студенты должны усвоить основные статистические методы оптимизации процедур обнаружения, оценивания, разрешения и распознавания сигналов, приобрести навыки синтеза и анализа алгоритмов и устройств обработки сигналов и уметь рассчитывать их основные показатели качества. Приобретенные в процессе изучения данного предмета знания должны быть достаточными для обеспечения преподавания последующих дисциплин, а именно, «Устройства приема и обработки сигналов», «Радиотехнические системы», «Оптические устройства в радиосистемах», «Сетевые информационные технологии», а также дисциплин специализаций.

 

3.     Объем дисциплины и виды учебной работы.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестр
Общая трудоемкость дисциплины	100	7
Аудиторные занятия	68	7
Лекции	52	7
Практические занятия (ПЗ)	8	7
Лабораторные работы (ЛР)	8	7
Реферат
Самостоятельная работа	32	7
Вид итогового контроля	Э	7

 

4.     Содержание дисциплины.

4.1            Разделы дисциплины и виды занятий.

№	Раздел дисциплины	Лекции	ПЗ	ЛР
1	Введение	*
2	Сигналы и помехи в радиотехнических системах.	*
3	Основные понятия теории статистических решений.	*
4	Обнаружение сигналов.	*	*	*
5	Оценивание параметров сигналов.	*	*
6	Методы обработки сигналов при априорной неопределенности.		*
7	Разрешение, различение и распознавание сигналов.		*	*
8	Заключение	*

 

4.2            Содержание разделов дисциплины.

 

1. Введение.

Предмет и задачи дисциплины. Краткая характеристика основных проблем,изучаемых в рамках статистической теории радиотехнических систем. Краткая характеристика используемого математического аппарата. Краткий исторический очерк становления дисциплины. Основная терминология.                                                                                                                                     

 

2. Сигналы и помехи в радиотехнических системах.

Классификация радиотехнических систем. Общая модель радиотехнической системы. Классификация сигналов и помех в радиотехнических системах. Применение детерминированных, квазидетерминированных и случайных функций для построения моделей сигналов и помех.

 

3. Основные понятия теории статистических решений.

Принятие рещений в радиотехнических системах. Потери и риск, связанные с ошибочными действиями. Байесовские решающие правила. Последовательные решения. Проверка сложных гипотез. Равномерно наиболее мощные решающие правила. Несмещенные и инвариантные решающие правила. Минимксные правила. Устойчивость статистических решений.

      

4. Обнаружение сигналов.

Критерии и решающие правила оптимального обнаружения; критерий Байеса, критерий Неймана-Пирсона, критерий Вальда. Показатели качества обнаружения и методы их расчета. Обнаружение детерминированных и квазидетерминированных сигналов, последовательностей когерентных и некогерентных радиоимпульсов в белом шуме. Корреляционная, фильтровая, корреляционно-фильтровая обработка сигналов. Обнаружение сигналов на фоне коррелированных помех. Обеляющие фильтры. Обнаружение сигналов на фоне негауссовских помех. Обнаружение пространственно-временных сигналов; методы синтеза оптимальных обнаружителей; многоканальная система обработки. Многоканальное обнаружение детерминированных и квазидетерминированных сигналов на фоне гауссовых коррелированных помех. Условия разделения пространственно-временной обработки сигналов на пространственную и временную. Цифровое обнаружение сигналов; некогерентная и когерентная цифровая обработка.

 

5. Оценивание параметров сигналов.

Информативные и неинформативные параметры сигналов. Байесовские оценки и их свойства. Небайесовские оценки; неравенство Крамера-Рао. Оценка максимального правдоподобия и ее свойства. Потенциальная точность измерения параметра. Многоканальный и следящий измерители. Оценивание векторного параметра. Оценивание энергетических и неэнергетических параметров сигнала на фоне белого шума. Функция рассогласования сигнала и ее связь с потенциальной точностью измерения. Оценивание времени запаздывания и смещение частоты сигнала со случайными начальной фазой и амплитудой. Аномальные ошибки и пороговые эффекты при оценке параметров сигналов. Оценивание стохастических сигналов и их параметров. Три вида задачи оценивания: фильтрация, интерполяция, экстраполяция. Байесовские решающие правила оценивания. Марковская аппроксимация сигналов. Рекуррентное соотношение оптимальной фильтрации. Стохастическое уравнение оптимальной фильтрации при непрерывном времени наблюдения (уравнение Стратоновича). Линейная фильтрация. Дискретный и непрерывный фильтры Калмана. Нелинейная фильтрация. Синтез алгоритмов методом гауссовского приближения. Оценивание фазомодулированного сигнала. Оценочно-корреляционная обработка сигналов.

 

6. Методы обработки сигналов при априорной неопределенности.

Параметрическая, непараметрическая и параметрико-непараметрическая модели априорной неопределенности. Параметрические методы синтеза алгоритмов. Методы синтеза адаптивных алгоритмов. Стабилизация уровня ложных тревог. Адаптивные двухканальные и многоканальные компенсаторы помех с корреляционной обратной связью. Обработка сигналов в адаптивной антенной решетке. Непараметрические методы синтеза алгоритмов. Знаковые, порядковые и ранговые статистики. Знаковые и ранговые обнаружители. Непараметрические оценки, основанные на порядковых статистиках. Методы синтеза робастных алгоритмов. Робастное оценивание параметра сигнала. Оценки типа максимального правдоподобия (М-оценки). Робастное оценивание времени запаздывания и смещения частоты сигнала со случайными начальной фазой и амплитудой. Робастное обнаружение сигналов. Локально-робастные обнаружители. М-обнаружители. Адаптивно-робастные обнаружители.

 

7. Разрешение, различение и распознавание сигналов.

Общие сведения о разрешении и распознавании объектов и сигналов. Признаки объектов и сигналов, используемые при распознавании. Взаимосвязь задач разрешения и распознавания. Алгоритмы распознавания при использовании детерминированных признаков. Статистическая оптимизация разрешения, различения и распознавания сигналов. Общие решающие правила; показатели качества. Алгоритмы разрешения, различения и распознавания детерминированных и квазидетерминированных сигналов. Разрешение и распознавание сигналов как задача оценивания параметров. Связь разрешающей способности с функцией рассогласования. Меры разрешающей способности. Принцип неопределенности. Обработка сложных (частотно-модулированных и фазоманипулированных) сигналов; снижение уровня боковых лепестков; меры разрешающей способности по времени запаздывания и по частоте. Нейронные сети и их применение для разрешения и распознавания сигналов и объектов

 

8. Заключение.

Тенденции развития статистической теории радиотехнических систем. .

 

5.     Лабораторный практикум.

№	Номер раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ
1	2	Исследование обнаружителя импульсных сигналов
2	5	Нейросетевое распознавание сигналов

 

6.     Учебно-методическое обеспечение дисциплины.

6.1            Рекомендуемая литература

А) Основная литература:

1.     Ю.Г. Сосулин Теоретические основы радиолокации и радионавигации. –М.: Радио и связь, 1992. – 304 с.

2.     Ю.П. Гришин, В.П. Ипатов, Ю.М. Казаринов и др.; под ред. Ю.М. Казаринова Радиотехнические системы.  – М.: Высшая школа, 1990, - 496 с.

3.     Задачник по курсу «Основы теории радиотехнических систем». Под ред Бакулева П.А. и Вейцеля В.А. – М.: Радио и связь, 1996. –185 с.

        Б) Дополнительная литература

1.     В.И. Тихонов. Оптимальный прием сигналов. –М.:Радио и связь, !(*№.

2.     В.И. Тихонов,В.Н. Харисов. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем:Учеб. пособие для вузов.-М.:Радио и связьб1991.

3.     В.И. Тихонов, В,Т. Горяинов. и др. Примеры и задачи по статистической радиотехнике. Учеб. пособие. М -Радио и связь, 1970.

6.2            Средства обеспечения освоения дисциплины: при чтении лекций рекомендуется использовать кинофицированные или оснащенные телевизионной техникой аудитории. При проведении лабораторных занятий следует дополнять лабораторные макеты или образцы техники современными вычислительными комплексами.

7.     Материально-техническое обеспечение дисциплины. Рекомендуется создавать лабораторную базу на основе ПЭВМ и функционирующих образцов РТС.

8.     Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:  лабораторные работы и практические занятия следует проводить после прочтения соответствующего раздела лекций.

 

 

 

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом профессионального высшего образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 654200 РАДИОТЕХНИКА.

 

Программу составили                                    

Ипатов В.П.     профессор  СПбГЭТУ,                                                                                     

Сосулин Ю.Г.  профессор МАИ,

Ульяницкий Ю.Д. профессор СПбЭТУ.

 

Программа одобрена на совместном заседании учебно-методического совета по специальностям 071500, 200700, 201500, 201600? 201700 протокол N 3 от 13 ноября 2000 г.

 

Председатель Совета УМО, профессор                                Пузанков Д.В.