Разработка единого системного подхода к решению задачи оптимального оценивания
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Разработка единого системного подхода к решению задачи оптимального оценивания
Введение
При разработке перспективных и оптимизации существующих информационно-измерительных систем (ИИС) различного назначения, широко используемых в гражданских и военных сферах, особое внимание уделяется вопросам оптимизации обработки измерений, содержащих всевозможные помехи. Данные помехи могут иметь различную физическую природу и для уменьшения степени их влияния на работу ИИС используются известные методы статистической обработки измерений (метод наименьших квадратов (МНК), метод максимального правдоподобия, метод максимума апостериорной плотности вероятности, байесовские методы, квазиоптимальные методы, регуляризованные методы, робастные методы и другие).
Среди указанных методов наиболее широкое распространение на практике получил МНК и его различные модификации. Известно, что МНК дает зачастую приемлемые по точности результаты (в задачах линейного и нелинейного оценивания) при наличии в измерениях случайных флуктуационных ошибок. В ряде работ рассмотрен вопрос построения устойчивых МНК - оценок при наличии в измерениях как случайных, так и систематических ошибок различной физической природы. При этом используется традиционная процедура расширения пространства состояния, которая на практике зачастую приводит к известному эффекту размазывания точности, росту объема вычислительных затрат и усложнению структур систем обработки измерений.
Более сложной является задача оценивания в условиях сингулярных помех (СП), математические модели которых предполагают задание некоторого конечного функционального базиса с точностью до вектора неизвестных коэффициентов. Зачастую, оптимальное решение такой задачи удается найти с использованием принципа инвариантности при соблюдении соответствующих условий регулярности и несмещенности. СП зачастую возникают в задачах, характеризующихся переходными процессами. Примером может служить доплеровский измеритель скорости инерциальной навигационной системы, у которой возникает задача распознавания полезного сигнала на фоне скачкообразно изменяющихся помех вследствие естественных и искусственных возмущений.
В дипломной работе развивается системный подход к решению указанной задачи в наиболее общей постановке, включающей в себя не только оценивание коэффициентов модели полезного сигнала, но и его производных различного порядка в условиях сингулярных помех (СП) и флуктуационных шумов (ФШ).
В работе принят широко используемый в радиотехнике подход к представлению полезных сигналов в классе функций с финитным спектром (ФФС). Поскольку реальные сигналы не обладают таким спектром, то в работе исследованы вопросы интерполяции, аппроксимации и дифференцирования на основе известной теоремы отсчетов с использованием ряда Котельникова, при этом учтены ограничения на полезный сигнал во временной и частотной областях.
Дипломная работа включает: список принятых сокращений, введение, три раздела, заключение, список литературы.
сингулярная помеха радиотехника оценивание финитный спектр
1. Системный подход к задаче оценивания
.1 Общие положения
В работах отечественных и зарубежных ученых неоднократно поднималась проблема разработки единого системного подхода к решению задачи оптимального оценивания. Были сформулированы условия правильности (регулярности) математической постановки задач этого класса, которые могли бы гарантировать получение единственного решения с заданными оптимальными свойствами.
В рамках системного подхода можно получить комплексное решение вопросов выбора адекватных математических моделей и функционирования систем обработки измерительной информации; рационального критерия качества оценивания; оптимальной стратегии измерений и т.п. При декомпозиции исходной задачи оценивания на составные части (элементы) основное внимание уделяется их структурным взаимосвязям, влияющим на характер и качество ее решения.
В настоящее время для проверки условий регулярности постановки задачи оценивания в основном используется математический аппарат, базирующийся на теореме о неявных функциях и предполагающий вычисление рангов соответствующих функциональных матриц для проверки взаимной однозначности отображений. Однако исследование сложной задачи трудно осуществить в рамках какого-то одного раздела математики, одной теории или метода. Постоянное ужесточение требований к качеству и срокам проектирования систем обработки измерительной информации являются основной причиной активизации поиска адекватного математического аппарата, соответствующего основным принципам системного подхода.
В данной главе, опираясь на [2, 3, 16, 25, 27, 28, 30], в сжатой форме изложены основные принципы системного подхода к решению задач оценивания. Основное внимание уделено условиям правильности (регулярности) математической постановки задач этого класса, которые могли бы гарантировать получение единственного решения с заданными оптимальными свойствами. На базе известной из математического анализа теоремы о неявных функциях дается анализ структурных свойств задачи оценивания: адекватности используемых математических моделей, наблюдаемости измеряемых параметров, состоятельности критерия качества.
С