Радиотехнические системы. Практикум

5.4Исследовать зависимость переходных вероятностей p(x0/S1), p(x1/S0) и средней вероятности ошибки от уровня порога при однократном отсчёте сигнала, когда сигналы S0 и S1 одинаковы по амплитуде и противоположны по знаку.

5.5Исследовать зависимость переходных вероятностей p(x0/S1), p(x1/S0) и средней вероятности ошибки от уровня порога при многократном приеме (накоплении отсчётов сигнала), когда сигналы S0 и S1 одинаковы по амплитуде и противоположны по знаку.

6 Порядок выполнения работы

6.1Запустить программу Lab1_ЭВМ.ехе. Последующие действия выполняются в соответствии с выводимыми на монитор компьютера сообщениями в диалоговом режиме и лабораторным заданием.

В качестве исходных данных используются значения параметров сигналов и помех согласно заданному варианту – таблица 1.1 (номер варианта соответствует номеру бригады).

6.2Снять зависимости pср, pлт{p(x1/S0)}, pпс{p(x0/S1)} = f(Uп), где Uп –

уровень порога, при однократном (k=1) отсчёте, когда S0 = 0 .

6.3Снять зависимости pср, pлт{p(x1/S0)}, pпс{p(x0/S1)} = f(Uп), где Uп –

уровень порога, при многократных (k=10) отсчётах, когда S0 = 0 .

6.4Снять зависимости p(x0/S1), p(x1/S0), pср = f(Uп), где Uп – уровень порога, при однократном (k=1) отсчёте , когда сигналы S1 и S0 одинаковы и противоположны по знаку.

6.5Снять зависимости p(x0/S1), p(x1/S0), pср = f(Uп), где Uп – уровень порога, при многократных (k=10) отсчётах, когда сигналы S1 и S0 одинаковы

ипротивоположны по знаку.

6.6Повторить измерения пунктов 6.2 и 6.4, когда априорные вероятности передачи сигналов P(S1) и P(S0) одинаковы и равны 0,5.

7 Содержание отчёта

Отчёт должен содержать:

–структурную схему решающего устройства;

–результаты предварительных расчетов;

–таблицы результатов измерений;

–графики полученных зависимостей;

–результаты сравнительного анализа;

–выводы.

21

Лабораторная работа № 2 ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ

КАЧЕСТВА РТС

1 Цель работы

Изучение вероятностных характеристик приемников РТС, использующих различные правила решения и статистические критерии качества.

2 Предварительная подготовка

2.1 Ознакомиться с описанием работы и изучить по указанной ниже литературе следующие вопросы:

а) Статистические критерии качества приема дискретных сигналов:

–минимальной средней вероятности ошибки (максимума апостериорной вероятности – МАВ);

–минимального среднего риска;

–максимального правдоподобия – МП (минимальных потерь информации);

–Неймана-Пирсона.

б) Статистические критерии качества оценки параметров:

–максимума апостериорной вероятности (МАВ);

–максимума правдоподобия (МП);

–минимального среднего риска.

2.2 Ответить (устно) на вопросы, поставленные в разделе 4 данной ра-

боты.

2.3 Для подготовки к работе рекомендуется следующая литература:

–Радиотехнические системы: Учебник для вузов / Ю.П. Гришин, В.П. Игнатов, Ю.М. Казаринов и др.; под ред. Казаринова. – М.: Высш. шк.,

1990.

–Теория передачи сигналов: Учебник для вузов / А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, М.В. Назаров и др. – М.: Радио и связь, 1987.

–Основы теории помехоустойчивости дискретных сигналов: Учеб. пособие /А.А. Макаров, Л.А. Чиненков. – Новосибирск, СибГУТИ, 1997.

–Конспект лекций.

2.4 Для заданного варианта характеристик РТС рассчитать и построить зависимости средней вероятности ошибки pош и переходных вероятностей: p(S1/0), p(S0/1) от мощности помехи D (только для критерия качества МП), сигнал двоичный, вероятность передачи сигнала S1 задана в таблице 2.1.

Примечание: Максимальная дисперсия помех Dmax = 1 Вт, приращение D = − 0,1 Вт, максимальное число отсчётов Kmax = 10, приращение K = − 1, амплитуда сигнала A = 1 В, скорость передачи V = 100 Бод.

22

Таблица 2.1 – Исходные данные

3 Описание лабораторной установки

3.1 Краткое описание структурной схемы исследуемой системы передачи информации (рисунок 2.1) приводится ниже.

Рисунок 2.1 – Система передачи информации

Лабораторная установка представляет собой имитационную модель системы передачи информации (СПИ). Используются двоичные сигналы, вероятности передачи которых P(S0) и P(S1), амплитуда, параметры помех в канале и способ приема задаются вариантами. Сигнал представляет собой импульсы постоянного тока вида:

помеха флуктуационная с гауссовским распределением мгновенных значений и дисперсией D. Прием осуществляется методом однократного или многократного отсчёта с использованием критерия МАВ (по максимуму апостериорной вероятности w(Si /x), когда минимизируется средняя вероятность ошибки

pош= P(S0) p(S1/0) + P(S1) p(S0/1) )

или критерия МП (по максимуму функции правдоподобия, когда минимизируется средний риск

R= p(S1/0) + p(S0/1)).

На монитор выводятся:

−установочные данные работы СПИ по варианту;

−окна, показывающие процессы передачи и приема символов ‘0’ и

‘1’;

23

−таблицы вероятностей p(S1/0), p(S0/1), pош по критериям МАВ и МП

ввиде зависимостей от параметра (дисперсии помехи D, числа отсчётов K, амплитуды сигнала A или отношения сигнал/помеха h2 =A2/D ) согласно установленного по лабораторному заданию пункта измерений.

4 Вопросы для самостоятельной подготовки

4.1Дайте определение помехоустойчивости РТС.

4.2Как определить помехоустойчивость количественно?

4.3По каким критериям оптимизируется помехоустойчивость:

– при обнаружении (различении) сигналов;

– при оценке параметров сигналов;

– при воспроизведении формы сигналов?

4.4Что такое функция правдоподобия и отношение правдоподобия? Как они используются для синтеза правила решения?

4.5Запишите правила решения, использующие критерии МАВ и МП.

Вчем отличие этих правил решения?

4.6При каких условиях правила решения МАВ и МП совпадают?

4.7Запишите правило решения для критерия Неймана-Пирсона. Когда применяется это правило решения?

4.8Запишите байесовское правило решения. Что минимизируется этим правилом?

4.9Что такое функция потерь? Как она используется для формирования показателей качества решения?

4.10Что такое условный риск, что такое средний риск?

4.11Как и почему увеличение числа отсчетов сигнала влияет на помехоустойчивость при обнаружении и различении сигналов?

4.12Как влияет число измерений на ошибки обнаружения и оценку параметров сигналов?

5 Лабораторное задание

5.1Исследовать зависимость средней вероятности ошибки pош, вероятностей ложной тревоги p(S1/0) и пропуска сигнала p(S0/1) от мощности шума в канале связи при использовании критериев МАВ и МП.

5.2Исследовать зависимость средней вероятности ошибки, вероятность ложной тревоги и пропуска сигнала от числа отсчетов сигнала и шума при использовании критериев МАВ и МП.

5.3Исследовать зависимость средней вероятности ошибки, вероятность ложной тревоги и пропуска сигнала от отношения сигнал/шум на входе приемника при использовании критериев МАВ и МП.

5.4Исследовать зависимость средней вероятности ошибки, вероятность ложной тревоги и пропуска сигнала от амплитуды сигнала на входе решающего устройства (РУ) при использовании критериев МАВ и МП.

24

Лабораторная работа № 3 ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПОИСКА

И СОПРОВОЖДЕНИЯ

1 Цель работы

Ознакомление с работой автоматических следящих измерителей и исследование погрешности измерения дальности в условиях помех.

2 Предварительная подготовка

2.1 Ознакомиться с описанием работы и изучить по указанной ниже литературе следующие вопросы:

−принципы построения следящих измерителей;

−структурная схема следящего измерителя дальности;

−расчет дисперсии оценки времени запаздывания в следящих измерителях дальности при воздействии флуктуационных помех;

−качественные показатели временных дискриминаторов при использовании простых сигналов;

−импульсный метод построения следящих измерителей дальности;

−частотный метод построения следящих измерителей дальности;

−фазовый метод построения следящих измерителей дальности;

−принцип работы следящего измерителя дальности в режиме сопровождения;

−принцип работы следящего измерителя дальности в режиме

поиска.

2.2 Ответить (устно) на вопросы, поставленные в разделе 4 данной ра-

боты.

2.3 Для подготовки к работе рекомендуется следующая литература:

−Радиотехнические системы: Учебник для вузов / Ю.П. Гришин В.П. Игнатов, Ю.М. Казаринов и др.; под ред. Ю.М. Казаринова – М.: Высш.

шк., 1990.

−Основы радиотехнических систем / А.А. Макаров, О.А. Артемова

–Новосибирск: СибГАТИ, 1995.

−Конспект лекций.

3. Описание лабораторной установки

3.1 Краткое описание структурной схемы исследуемой системы поиска и сопровождения объекта наблюдения (рисунок 3.1) приводится ниже.

Прямоугольный импульс заданной длительности 0 с выхода схемы формирования (СФ) приемника подается на временной дискриминатор,

26

представляющий собой две схемы совпадения И1 и И2 , на вторые входы которых поступают короткие импульсы с выхода временного модулятора и линии задержки (время задержки з 0/2). Если эти импульсы совпадают во времени, на выходах схем И1 и И2 появляются сигналы, одинаковые по величине и противоположные по полярности. В интеграторе эти сигналы суммируются и на его выходе сигнал управления Uупр=0, который через устройство управления и автомат захвата воздействует на временной модулятор (в общем случае представляющий собой управляемую линию задержки). Поскольку Uупр=0, временной модулятор сохраняет своё состояние, то есть объект обнаружен и система находится в состоянии сопровождения (слежения).

Рисунок 3.1 – Система поиска и сопровождения

Если временной модулятор “опережает” объект слежения, то на выходе схемы И2 сигнал отсутствует, на выходе интегратора появляется Uупр > 0 , сигнал во временном модуляторе дополнительно задерживается до тех пор, пока оба импульса (на выходах модулятора и связанной с ним линии задержки) не совпадут с импульсом на выходе СФ. Если временной модулятор “отстаёт” от объекта слежения, то отсутствует сигнал на выходе схемы И1 ; тогда Uупр < 0 и задержка сигнала временного модулятора уменьшается.

Когда на выходах ни одной из схем И1 и И2 нет сигналов совпадения (нет сигнала на выходе схемы ИЛИ и, следовательно, нет сопровождения), через автомат захвата подключается устройство поиска, которое последовательно изменяет положение импульсов временного модулятора до тех пор, пока в какой-либо из схем И1 или И2 не будет совпадения принимаемого сигнала и импульса временного модулятора. Тогда сигналом с выхода схемы ИЛИ автомат захвата отключит устройство поиска и система перейдет в состояние сопровождения объекта.

27

4 Вопросы для самостоятельной подготовки

4.1Какие методы определения дальности вам известны? Достоинства

инедостатки этих методов.

4.2Что такое оценка параметра (времени запаздывания сигнала или дальности), чем и почему она отличается от истинного значения параметра?

4.3От чего зависит дисперсия оценки времени запаздывания в следящих измерителях при воздействии флуктуационных помех?

4.4От чего зависит дисперсия оценки дальности в следящих измерителях при воздействии флуктуационных помех?

4.5Что такое точность сопровождения, от чего она зависит?

4.6Что такое динамическая ошибка сопровождения, как она зависит от коэффициента передачи системы?

4.7Как и почему увеличение числа отсчётов сигнала влияет на погрешность сопровождения объектов наблюдения?

4.8Как влияет величина дисперсии шума на ошибки обнаружения и сопровождения объекта наблюдения?

4.9Объясните принцип работы следящего измерителя дальности в режиме сопровождения.

4.10Объясните принцип работы следящего углового измерителя в режиме сопровождения.

4.11Нарисуйте и поясните назначение блоков структурной схемы измерителя дальности.

4.12Как зависит погрешность измерения дальности от мощности шума на входе измерителя?

5 Лабораторное задание

5.1Исследовать помехоустойчивость режима автоматического поиска объекта наблюдения по дальности.

5.2Исследовать зависимость точности измерения дальности объекта наблюдения от дисперсии шума в режиме сопровождения.

5.3Исследовать зависимость точности измерения дальности объекта наблюдения от числа измерений в режиме сопровождения.

5.4Варианты исходных параметров системы сопровождения для выполнения лабораторной работы приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Исходные данные

Примечание: При исследовании зависимости точности измерений от характеристик и параметров системы сопровождения устанавливается максимальная дисперсия шума Dmax = 10 вт; максимальное число измерений Kmax = 20.

6 Порядок выполнения работы

6.1Запустить программу Lab5_ЭВМ.exe. Последующие действия выполняются в соответствии с выводимыми на экран монитора сообщениями в диалоговом режиме и лабораторным заданием.

6.2Снять зависимость точности поиска объекта наблюдения при отсутствии шума. Исходное значение дисперсии шума D=0 Вт.; число измерений K = 2; скорость объекта V и начальное положение объекта L0 задаются вариантом (таблица 3.1).

6.3Снять зависимость точности поиска неподвижного объекта наблюдения от дисперсии шума. Исходное значение дисперсии шума D = Dmax = 10 Вт.; число измерений K = 2; скорость объекта V и начальное положение объекта L0 задаются вариантом (таблица 3.1).

6.4Снять зависимости оценки дальности и точности измерения дальности объекта наблюдения в режиме сопровождения от дисперсии шума. Исходное значение дисперсии шума D = Dmax = 10 Вт.; число измерений K = 2; скорость объекта V = 0, начальное положение объекта L0 задаются вариантом (таблица 3.1).

6.5Снять зависимости оценки дальности и точности измерения дальности объекта наблюдения в режиме сопровождения от числа измерений. Исходное значение числа измерений K = Kmax = 20; дисперсия шума D = 4 Вт.; скорость объекта V = 0, начальное положение объекта L0 задаются вариантом (таблица 3.1).

7 Содержание отчёта

Отчёт должен содержать:

–структурную схему следящего измерителя дальности;

–таблицы результатов измерений;

–графики полученных зависимостей;

–результаты сравнительного анализа полученных результатов;

–выводы.

29

Лабораторная работа № 4 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ ПО

РАДИОЛУЧУ

1 Цель работы

Ознакомление с методами телеуправления и самонаведения по радиолучу. Исследование кинематики и траектории движения объектов управления.

2. Предварительная подготовка

2.1Ознакомиться с описанием работы и изучить по указанной ниже литературе следующие вопросы:

– методы телеуправления и самонаведения по радиолучу; особенности кинематики и траектории движения управляемого объекта

(ОУ);

– структурная схема радиосистемы телеуправления и самонаведения на пункте управления (ПУ) и ОУ.

2.2Ответить (устно) на вопросы, поставленные в разделе 4 данной ра-

боты.

2.3.Для подготовки к работе рекомендуется следующая литература:

– Радиотехнические системы: Учеб. для вузов / Ю.П. Гришин, В.П. Ипатов, Ю.М. Казаринов и др.; под ред. Ю.М. Казаринова. – М.: Высш. шк., 1990.

Основы радиотехнических систем: Учеб. пособие / О.А. Артемова, А.А. Макаров. Новосибирск: СибГАТИ, 1995.

– Радиотехнические системы: Учеб. для вузов / А.И. Дымова и др.; под редакцией А.И. Дымовой. – М.; Сов. радио, 1975.

– Конспект лекций.

2.3Для заданного варианта характеристик объекта наблюдения (ОН) построить траектории движения ОУ и ОН при управлении ОУ по методам накрытия и параллельного сближения (таблица 4.1), определить время встречи ОУ и ОН.

3 Описание лабораторной установки

3.1 Краткое описание функциональной схемы исследуемой системы телеуправления объектом представлено на рисунке 4.1.

Радиолокационная станция (РЛС) пункта управления, кроме импульсного передатчика (П) и приемника (Пр), имеет следящий измеритель, обеспечивающий автоматическое слежение за объектом наблюдения (ОН) по двум координатам (x и y).

30