Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Многокритериальный синтез сигналов и устройств обработки. Учебное пособие
.pdf
и усредним в полосе анализируемых частот
Рис. 11. Зависимости параметров оптимальной весовой функции
Рис. 12. Формы весовых функций
Рис. 13. Зависимости параметров коэффициентов весовой функции
41
2 2 2
0
( ) (0) / ,
b b b
f df Q H T T
22
[ ( )] , ( )
bb
Q G f df H G f df
22
0
/ ( ) (0),
b b b b
T H T
(104)
где
. Тогда обобщенный
показатель качества оценивания СПМ представим как
(105)
позволяющий производить операцию параметрической оптимизации
весовой функции (111) при заданных значениях коэффициентов Q
T и Dt, где d
b=Qb
T/(H
Dt). Через параметр d
b
задаются некоторые
b
, Hb,
b
априорные сведения о входном сигнале и требования, отражающие
специфику обработки.
На рис. 13 представлены графики, отображающие зависимости
параметров коэффициентов весовой функции (101) от параметра db,
при котором достигается минимум обобщенного показателя качества
(105). Полученные зависимости позволяют выбрать оптимальную
форму окна для решения конкретной задачи оценивания СПМ при
априорно заданных параметрах сигналов Q
и H
b
. Для сравнения
b
чувствительности к искажениям полученных при весовой обработке
спектральных оценок сигнала предлагается использовать ЭШП. Так
как синтезированная весовая функция (101) обеспечивает
минимальную ЭШП, то полученные в этом случае оценки СПМ
являются робастными.
Таким образом, осуществлен МК синтез оптимальной весовой
функции при спектрально-корреляционном анализе сигналов.
Показано, как необходимо выбирать параметры оптимального окна,
обеспечивающего минимальную ошибку оценивания СПМ, исходя из
априорно известных параметров сигнала.
8. Задания для выполнения курсового проекта
При выполнении курсового проекта необходимо осуществить
многокритериальный анализ по теме выпускной квалификационной
работы и выбор оптимального устройства.
Далее приведен разбор одного из вариантов задания, а также
примеры заданий на выполнение курсового проекта.
Тема: «Обоснование выбора оптимального вычислительного
устройства для регулятора манипулятора».
Задание: выбор оптимального вычислительного устройства, на
базе которого будет разрабатываться регулятор для манипулятора.
Исходные данные: вычислительные устройства – ATMega328,
Вариант 1
42
Broadcom BCM2837, Athena III; показатели качества – частота работы
Устр. ПК
F, Гц
S, Б
N, б/р
P,Вт
ATMega328
20*10^6
32*10^3
23
0,0011
BCM2837
1.25*10^9
10^9
40
12,5
Athena III
1.6*10^9
10^9
24
9,35
устройства, объем ОЗУ, количество цифровых вводов/выводов,
потребляемая мощность.
С помощью многокритериального синтеза сигналов и устройств
их обработки необходимо выбрать оптимальное устройство.
Решение.
При выполнении курсового проекта необходимо
проанализировать различные источники литературы и выписать
данные, необходимые для выполнения курсовой работы (показатели
качества). Эти данные записываются в табл. 2.
Таблица 2. Показатели качества сравниваемых устройств
Далее необходимо проанализировать все показатели качества на
предмет максимизации/минимизации.
Частота работы устройства влияет на скорость, с которой оно
может рассылать управляющие сигналы на периферийное
оборудование и обрабатывать информацию, поступающую извне. Чем
выше этот параметр, тем лучше.
Объем памяти влияет на общее количество данных, с которыми
может работать вычислительное устройство. Также память
необходима для расположения и работы операционной системы. Этот
параметр должен быть как можно выше.
Количество цифровых вводов/выводов – параметр, который
отвечает за количество подключаемых управляемых устройств и
устройств обмена данными. В работе предусматривается большое
количество периферийного оборудования, поэтому чем больше
вводов/выводов, тем лучше.
Потребляемая мощность – ввиду возможности устройства
работать автономно, этот параметр необходимо иметь минимальным.
Таким образом, мы максимизируем частоту работы устройства,
объем памяти, количество цифровых вводов/выводов, а потребляемую
мощность минимизируем.
Затем необходимо нормировать все показатели качества.
Нормировку проводят по следующим формулам:
43
Устройства
F
S
N
P
ATMega328
0,9875
0,999968
0,425
0,000088
BCM2837
0,21875
0 0 1
Athena III 0 0
0,4
0,748
ПК
F, Гц
S, Б
N, б/р
P, Вт
α
0,15
0,4
0,15
0,3
(106)
. (107)
При этом формула (106) применяется к параметру, который мы
минимизируем, а формула (107) – к параметрам, которые мы
максимизируем, это необходимо для того, чтобы они тоже
минимизировались. Данные заносят в табл. 3.
Таблица 3. Нормированные показатели качества
Следующий этап – выбор весовых коэффициентов. Весовые
коэффициенты выбираются исходя из степени важности ПК: чем
важнее ПК, тем больший весовой коэффициент будет ему присвоен.
Важность ПК определяется человеком, который проводит
эксперимент. Необходимо учесть, что сумма всех весовых
коэффициентов должна равняться 1, например:
α1=0.15 – частота имеет не очень большую важность, так как
любое из этих устройств будет успевать подавать команды на
управляемые элементы.
α2=0.4 – объем памяти – самый важный критерий, это связано с
большими объёмами программного кода и буфером вычислений.
α3=0.15 – количество цифровых вводов/выводов не обладает
особой важностью, так как существуют особые «расширяющие
платы», которые позволяют увеличить их количество.
α4=0.3 – потребляемая мощность – один из главных критериев,
который влияет на автономную работоспособность устройства.
Данные заносятся в табл. 4.
Таблица 4. Распределение весовых коэффициентов
На конечном этапе производится сравнение вычислительных
44
устройств. Необходимо использовать следующую формулу:
AT Mega328
0,611
BCM2837
0,332
Athena III
0,384
(108)
Произведем расчет по каждому показателю качества и запишем
результаты в табл. 5.
ATMega328:
BCM2837:
Athena III:
Таблица 5. Обобщенные показатели качества
Необходимо проанализировать табл. 5 и выявить наименьшее
значение ПК. То устройство, которое соответствует этому ПК, будет
самым оптимальным.
Таким образом, в данной курсовой работе было произведено
сравнение трёх вычислительных устройств разных видов с
использованием четырех показателей качества: частота работы, объем
памяти, количество цифровых вводов/выводов, потребляемая
мощность. При сравнении систем с учетом минимизации было
получено, что наиболее выгодно выбрать для реализации целей
микропроцессор BCM2837. Он сочетает в себе отличную
производительность и имеет большое количество цифровых
вводов\выводов, хоть и потребляет достаточно большую мощность.
Вариант 2
Тема: «Сравнение трафиковых каналов».
Задание: сравнить два трафиковых канала стандартов GSM и
WCDMA.
Исходные данные: стандарты GSM и WCDMA; показатели
качества: радиус соты, полоса частот, скорость передачи, мощность
передатчика мобильного терминала.
45
Ход решения аналогичен методу, описанному в 1-м варианте.
Вариант 3
Тема: «Сравнение систем сигнализации базовой станции
стандарта GSM».
Задание: сравнить две системы сигнализации ОКС-7 и LAP-D.
Исходные данные: системы сигнализации ОКС-7 и LAP-D;
показатели качества: вероятность битовой ошибки, скорость передачи
сообщения между элементами сети, надежность, производительность.
Ход решения аналогичен методу, описанному в 1-м варианте.
Вариант 4
Тема: «Выбор оптимальной полосковой антенны в качестве
невыступающего излучателя».
Задание: необходимо произвести выбор оптимальной
полосковой антенны.
Исходные данные: виды антенн: полуволновая,
четвертьволновая, полуволновая свернутая, четвертьволновая
свернутая; показатели качества: размер антенны, добротность.
Ход решения аналогичен методу, описанному в 1-м варианте.
Вариант 5
Тема: «Разработка алгоритма кодирования».
Задание: произвести сравнение алгоритмов кодирования
речевой информации.
Исходные данные: алгоритмы: ИКМ, АДИКМ, LD-CELP, GSM-
FR PRECTP, GSM-EFR ACELP, VSELP, CS-ACELP, INMARSAT-M,
APCO S2, GSM-HR VCELP, Videophone ACELP, TETRA, MELP,
MELP-2400, CODEC2 700C; показатели качества: скорость передачи,
вычислительные затраты, качество восстанавливаемого сигнала,
искажения в канале связи.
Ход решения аналогичен методу, описанному в 1-м варианте.
46
Библиографический список
1. Котельников В.А. Теория потенциальной
помехоустойчивости. М.: Госэнергоиздат, 1956. 152 с.
2. Харкевич А.А. Спектры и анализ. М.: ГИТТЛ, 1953. 400 с.
3. Гоноровский И.С. Радиосигналы и переходные явления в
радиоцепях. М.: Связьиздат, 1954. 608 с.
4. Вайнштейн Л.А., Зубаков Н.Д. Выделение сигналов на фоне
случайных помех. М.: Сов. радио, 1960. 447 с.
5. Ширман Я.Д., Голиков В.Н. Основы теории обнаружения
радиолокационных сигналов и измерения их параметров. М.: Сов.
радио, 1963. 416 с.
6. Вакман Д.Е. Сложные сигналы и принципы
неопределенности в радиолокации. М.: Сов. радио, 1965. 304 с.
7. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической
радиотехники. Т. 1, 2. М.: Сов. радио, 1966. 751 с.
8. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Сов. радио,
1966. 624 с.
9. Амиантов И.Н. Избранные вопросы статистической теории
связи. М.: Сов. радио, 1971. 416 с.
10. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. М.: Сов. радио,
1970. 375 с.
11. Вакман Д.Е., Седлецкий Р.М. Вопросы синтеза
радиолокационных сигналов. М.: Сов. радио, 1973. 312 с.
12. Свистов В.М. Радиолокационные сигналы и их обработка.
М.: Сов. радио, 1977. 448 с.
13. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации /
под ред. В.В. Пестрякова. М.: Сов. радио, 1973. 424 с.
14. Петрович Н.Т., Размахнин М.К. Системы связи с
шумоподобными сигналами. М.: Сов. радио, 1969. 232 с.
15. Лезин Ю.С. Оптимальные фильтры и накопитель
импульсных сигналов. М.: Сов. радио, 1969. 448 с.
16. Вудворд Ф.М. Теория вероятностей и теория информации с
применениями в радиолокации. М.: Сов. радио, 1955. 128 с.
17. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. М.: Сов.
радио, 1971. 568 с.
18. Френкс Л.Е. Теория сигналов. М.: Сов. радио, 1974. 334 с.
19. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Т. 1.
М.: Сов радио, 1972. 744 с.
20. Мидлтон Д. Введение в статистическую теорию связи. Т. 1,
2. М.: Сов. радио, 1961. 782 с.
47
21. Шеннон К. Связь при наличии шума// Работы по теории
информации и кибернетике. М.: ИЛ, 1963. 829 с.
22. Хелстром К. Статистическая теория обнаружения сигналов.
М.: ИЛ, 1963. 431 с.
23. Хургин Я.И., Яковлев В.П. Методы теории целых функций в
радиофизике, теории связи и оптике. М.: Физматгиз, 1962. 220 с.
24. Поповкин В.И., Игнатьев А.Н. Синтез автокорреляционной
функции// Радиотехника и электроника. 1971. Т. 17, №5. С. 854-856.
25. Оптимизация технико-экономических характеристик
радиоаппаратуры / под ред. В.К. Маригодова. Киев: Техника, 1990. 192
с.
26. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи
информации / под ред. А.Г. Зюко. М.: Радио и связь, 1985. 272 с.
27. Гуткин Л.С. Проектирование радиосистем и радиоустройств.
М.: Радио и связь, 1986. 288 с.
28. Штойер Р. Многокритериальная оптимизация. М.: Радио и
связь, 1992. 504 с.
29. Статистические модели и многокритериальные задачи
принятия решений / под ред. И.Ф. Шахнова. М.: Статистика, 1979. 183
с.
48
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]