Найти

Результаты поиска

• АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ВЕСОВЫХ ФУНКЦИЙ (ОКОН) И ИХ АППРОКСИМАЦИЙ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ НА ИХ ОСНОВЕ УПРАВЛЯЕМЫХ РЕКУРСИВНЫХ ФИЛЬТРОВ НИЖНИХ ЧАСТОТ С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

  Т. В. Шушкевич , А.А. Морозов , И. И. Турулин

  2021-11-14

  Аннотация ▼

  Существуют различные типы весовых функций, так называемых окон, при цифровой
  обработке сигналов, такие как прямоугольное (окно Дирихле), треугольное (окно Барт-
  летта), окно Валле – Пуссена, окно Кайзера – Бесселя, окна Барсилона – Темеша, окна Хан-
  на, Бохмана, Блэкмана, Гаусса (Вейерштрасса), Дольфа – Чебышева, Хэмминга и многие
  другие и идеальные характеристики стандартных фильтров, таких как фильтры нижних
  и верхних частот, полосовые фильтры. Целью данной обзорной статьи является опреде-
  ление наиболее подходящей весовой функции для реализации на её основе управляемого ре-
  курсивного фильтра нижних частот с конечной импульсной характеристикой. В данной
  статье представлен анализ лишь некоторых из вышеперечисленных окон и их аппроксима-
  ций, а именно окна Дольфа – Чебышева, окна Гаусса (Вейерштрасса) и окна Хэмминга.
  Помимо анализа, был рассмотрен синтез рекурсивных цифровых фильтров с КИХ для весо-
  вой обработки данных на основе выбранных окон и их аппроксимаций. Рассмотрен метод
  синтеза окон Дольфа-Чебышева. Рассмотрена реализация окна Гаусса (Вейерштрасса).
  Рассмотрены способы аппроксимации окна Хэмминга и методы и несколько алгоритмов
  разработки фильтров с конечной импульсной характеристикой в виде данного окна. Про-
  изведено оценивание взаимосвязи между параметрами быстрых окон, выбранных для ана-
  лиза, от максимального уровня боковых лепестков. На основе полученных данных были сде-
  ланы выводы по выбору наиболее подходящих и демонстрирующих наибольшее быстродей-
  ствие окон, подходящих для реализации на её основе управляемого рекурсивного фильтра
  нижних частот c конечной импульсной характеристикой.

• ПОВЫШЕНИЕ РЕАЛЬНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РВС ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ

  А.В. Чкан

  2021-02-25

  Аннотация ▼

  Рассматриваются вопросы цифровой обработки изображений больших размерно-
  стей в реальном масштабе времени с помощью реконфигурируемых вычислительных сис-
  тем (РВС) на базе ПЛИС. РВС относятся к классу высокопроизводительных многопроцес-
  сорных вычислительных систем, но при этом обладают программируемой архитектурой,
  позволяющей конфигурировать структуру вычислительной системы, оптимально под-
  страивая её под алгоритмы решаемой задачи. В то же время оптимизация вычислитель-
  ной структуры задачи сводится к разработке и реализации параллельных алгоритмов,
  соответствующих специфике используемой архитектуры РВС. Всё это позволяет эффек-
  тивно использовать РВС для решения широкого класса задач цифровой обработки сигна-
  лов. Предложены способы повышения удельной и реальной производительности РВС при
  решении задач цифровой обработки изображений с использованием быстрого преобразо-
  вания Фурье (БПФ). На примере процедуры фильтрации изображений в частотной облас-
  ти рассмотрены основные вычислительные этапы и способы их оптимизации, основанные
  на свойствах алгоритма БПФ. Применение оптимизации позволяет существенно сокра-
  тить как объем вычислений, так и объем задействованных аппаратных ресурсов ПЛИС, и
  повысить производительность РВС для задач обработки изображений. Освобожденные в
  результате оптимизации вычислительной структуры ресурсы ПЛИС могут быть исполь-
  зованы для дополнительного распараллеливания вычислений и ускорения обработки посту-
  пающих данных. Показаны преимущества представления данных в формате с фиксирован-
  ной запятой при выполнении расчётов на РВС. Использование фиксированной запятой по-
  зволяет не только повысить удельную и реальную производительность вычислительной
  системы по сравнению с плавающей запятой в силу свойств формата, но и использовать
  произвольную разрядность данных, что является актуальным для большинства задач циф-
  ровой обработки сигналов. Рассмотрено решение проблемы переполнения разрядной сетки
  при использовании формата с фиксированной запятой с помощью масштабирования раз-
  рядности данных.

• РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ СИНХРОНИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ В СИСТЕМАХ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

  И.И. Левин, Д.С. Буряков

  119-134

  2025-07-24

  Аннотация ▼

  В задачах цифровой обработки сигналов, предполагающих когерентную обработку данных от фазированной антенной решетки, важно обеспечить согласованное поступление оцифрованных данных от антенных элементов в узлы обработки. С ростом числа каналов передачи данных в комплексах ЦОС существенно возрастает вероятность возникновения ошибок в каналах передачи данных, что выдвигает повышенные требования к обеспечению гарантоспособности программного комплекса изохронной передачи данных. В статье представлены результаты разработки и реализации методов, повышающих гарантоспособность изохронной передачи данных. Предложен комбинированный метод изохронной передачи данных, отличающийся применением служебных промежутков при передаче массивов операндов и динамической компенсацией задержек в каналах данных. Выделены наиболее вероятные ошибки, возникающие при передаче данных и предложены способы их парирования. Описан программный комплекс, реализующий комбинированный метод. Используя атрибутивную модель гарантоспособности, проведен анализ гарантоспособности программного комплекса. Анализ показал, что использование комбинированного метода позволит в четыре раза увеличить количество каналов передачи данных в комплексе ЦОС при заданном уровне гарантоспособности и фиксированном времени доверительной работы по сравнению с базовым методом. При значительном увеличении количества каналов передачи данных возникает необходимость сохранения заданного уровня гарантоспособности. В этой связи предложен модернизированный метод изохронной передачи данных, в котором были усовершенствованы алгоритмы проверки целостности данных, проверки допустимого диапазона рассогласования задержек в каналах данных и добавлен алгоритм переключения опорных каналов. Оценка гарантоспособности реализации модернизированного метода показала его способность обеспечить двукратное увеличение числа каналов данных по сравнению с комбинированным методом.

• АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ И ОСОБЕННОСТЕЙ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ФИЛЬТРОВ ХОГЕНАУЭРА КАК РЕКУРСИВНЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

  И.Е. Моисеенко , С. П. Тарасов , И.И. Турулин

  37-46

  2025-10-01

  Аннотация ▼

  Рассматриваются вопросы устойчивости каскадных интегратор-гребенчатых (CIC – cascade integrator-comb) фильтров, используемых в цифровой обработке сигналов, в том числе для децимации и интерполяции. Проведен краткий обзор современных публикаций, касающихся архитектурной оптимизации CIC-фильтров. Основное внимание уделено повышению устойчивости фильтров к переполнению разрядной сетки, анализу их устойчивости и методу синтеза рекурсивных
  КИХ-фильтров (фильтров с конечной импульсной характеристикой). Для лучшего понимания природы устойчивости CIC-фильтров в работе приведены математические выкладки, иллюстрирующие особенности накопления постоянной составляющей при различных конфигурациях блоков. Предложено изменение структуры CIC-фильтра, заключающееся в перестановке блоков интегратора и гребенчатого фильтра. Доказано, что такое изменение предотвращает накопление постоянной составляющей сигнала в интеграторах и, следовательно, исключает переполнение разрядной сетки вследствие накопления постоянной составляющей в интеграторе. Этот подход базируется на свойстве линейных фильтров, согласно которому изменение порядка включения не влияет на передаточную функцию. амплитудно-частотную характеристику, но в случае цифровых реализаций позволяет существенно снизить вероятность переполнения. Возможности аппаратной и программной реализации таких структур рассматриваются с точки зрения минимизации потерь точности и увеличения надежности работы систем цифровой обработки сигналов. Предложено использование целых чисел или чисел с фиксированной точкой для устранения накопления ошибок квантования. Кроме того, была разработана программа на языке Python, реализующая CIC-фильтр с учетом устойчивости к постоянной составляющей во входном сигнале и точным выполнением операций. Полученные результаты сопоставлены с современными подходами, представленными в научных исследованиях последних лет. Предложенные решения могут быть полезны при разработке цифровых фильтров для систем с ограниченными вычислительными ресурсами и повышенными требованиями к стабильности.

• ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В ПАССИВНОЙ МНОГОПОЗИЦИОННОЙ РЛС, СОЗДАННОЙ НА БАЗЕ ГРУППИРОВКИ БЛА

  И.И. Маркович , Е.Е. Завтур , А.И. Панычев

  6-17

  2025-08-04

  Аннотация ▼

  Обоснована целесообразность создания пассивной многопозиционной РЛС на базе груп-пировки беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Предложен вариант построения РЛС, оценены основные технические проблемы разработки такой РЛС и рассмотрены возможные пути их преодоления. Показано, что для обнаружения воздушных целей и определения их ко-ординат по радиоизлучению бортового оборудования наиболее перспективным является раз-ностно-дальномерный метод, как не зависящий от модуляции сигналов и потенциально ус-тойчивый к помехам. Для малоразмерных БЛА для передачи информации по открытым ра-диоканалам типичными частотными диапазонами являются 2,4 и 5,0 ГГц. Разработана структурная схема пассивной многопозиционной РЛС, включающая цифровые формировате-ли квадратурных составляющих принятого сигнала, блоки обнаружения и определения коор-динат цели. Рассчитаны основные параметры и приведены аналитические выражения алго-ритмов цифровой обработки сигналов для обнаружения и определения координат цели. В цифровом формирователе квадратурных составляющих использован стробоскопический эффект, позволяющий для полосовых сигналов выбирать частоту дискретизации не по верх-ней граничной частоте спектра, а по его ширине, что позволяет существенно снизить тре-бования к быстродействию АЦП и следующих за ним устройств ЦОС. Комплексные оги-бающие обнаруженных сигналов формируются цифровым методом во временной области с использованием цифровых фильтров нижней частоты. Обнаружение сигналов производится энергетическим обнаружителем, достоинствами которого являются простота реализации и работоспособность при отсутствии априорной информации о принимаемом сигнале. Для определения координат источника радиоизлучения вычисляются задержки сигналов между парами сигналов, принятых тремя БЛА из состава многопозиционной РЛС, которые опреде-ляются максимальными по модулю значениями взаимных корреляционных функций сигналов в этих парах. Показано, что предложенные алгоритмы хорошо адаптированы к обработке возможных источников радиоизлучения на борту малоразмерных БЛА. Установлено, что требуемая производительность вычислителя РЛС для работы в реальном масштабе времени не превышает 84,62 GFLOPS. Предложена конструкция бортового антенного модуля пас-сивной многопозиционной РЛС в виде микрополосковой реконфигурируемой антенны, пере-страиваемой по частоте и поляризации.

• МАСШТАБИРОВАНИЕ ЦЕЛОЧИСЛЕННЫХ ДАННЫХ В РВС ПРИ ВЫЧИСЛЕНИИ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ДАЛЬНОСТНО-СКОРОСТНОГО ПОРТРЕТА

  О.В. Ершова, Е. В. Кириченко, М.С. Кочерга, E.A. Семерников

  2021-02-25

  Аннотация ▼

  Данная статья посвящена вопросу предотвращения переполнений разрядной сетки в
  высокопроизводительных реконфигурируемых вычислительных системах (РВС) на основе
  ПЛИС, приводящих к фатальным ошибкам обработки данных в процессе получения
  радиолокационного дальностно-скоростного портрета (ДСП) цели. Кратко рассмотрены
  существующие способы решения данной проблемы, и предложена методика априорного оп-
  ределения количества точек масштабирования в конвейерно-параллельных вычислительных
  структурах, формирующих радиолокационный ДСП цели. Данная методика позволяет зара-
  нее определить необходимое количество масштабирований на всех этапах обработки цело-
  численных данных и предотвратить переполнения при вычислении БПФ (ОБПФ) во всех
  возможных ситуациях. Рассмотрен алгоритм получения ДСП из исходной сигнальной мат-
  рицы (ИСМ) на примере радиолокационной системы (РЛС) непрерывного излучения с
  линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Приведены формулы, позволяющие рассчитать
  максимально допустимое значение (в используемой разрядной сетке) амплитуды
  преобразумых сигналов на всех этапах получения ДСП и количество итераций с
  масштабированием в процедурах БПФ (ОБПФ). Представлен численный пример расчета
  количества масштабирований для всех этапов алгоритма формирования ДСП, в котором
  определено необходимое число итераций с масштабированием при вычислении быстрой
  свертки и доплеровской скорости (с учетом умножения на оконную функцию), позволяющее
  предотвратить возможный выход значений сигнала за пределы разрядной сетки. В резуль-
  тате установлено, что предлагаемый способ расчета количества масштабирований
  позволяет избежать чрезмерного падения уровня сигнала на выходе обработки и снизить
  отношение ошибок цифровой обработки к уровню сигнала дальностно-скоростной матрицы

• АДАПТАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК К ПОСТОЯННО ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ПАРАМЕТРАМ ИОНОСФЕРНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ

  А. И. Рыбаков, Р. Е. Кротов, С.А. Кокин

  2020-07-20

  Аннотация ▼

  Целью исследовательской работы явилось изучение и выбор существующих вариан-
  тов адаптации по параметрам передачи, для снижения влияния недостатков коротковол-
  новой радиолинии, целесообразно максимально эффективно использовать методы цифро-
  вой обработки сигналов. По результатам характеристик аналогово-цифровых преобразо-
  вателей (АЦП), стало исследования доступных аппаратных средств, для построения про-
  тяженных радиолиний, был сделан вывод о том, что с ростом производительности
  ПЛИС, на которых реализуется цифровая обработка сигналов и технических представля-
  ется возможной реализация технологии создания активной антенной решетки (ААР), со-
  стоящей из N-го количества независимых антенных модулей, что и является концептуаль-
  ной задачей в решении вопроса адаптации информационно-технических характеристик к
  постоянно изменяющимся параметрам ионосферного прохождения, для более энергоэф-
  фективного подхода к проектированию системы ионосферной радиосвязи. Повышение произ-
  водительности радиосистемы путём совершенствования протоколов связи, решение вопро-
  са оптимального по загруженности канала от времени формирования и приема сигналов.
  Основная идея такой ААР состоит в оцифровке или генерации высокочастотного сигнала
  в непосредственной близости от антенны, в составе антенных модулей. Указанные ре-
  зультаты позволяют заменить отдельно настраиваемые радиоприемники и трансиверы,
  построенные по сложной супергетеродинной схеме, на ограниченное число доступных ап-
  паратных блоков, работающих под управлением ПО модели программно-конфигурируемого
  радиоканала. В следующей работе планируется провести исследования по оценке прохож-
  дения сигналов OFDM через многолучевые каналы связи с замираниями Релея и Райса. По-
  лучаемая модель позволит оценить помехоустойчивость при различной длине циклического
  префикса OFDM символа и пронаблюдать за поведением сигнального созвездия при воздей-
  ствии различных нестабильностей.