МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

Физический факультет

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по развитию образования

_Е.В.Сапир

"_"2012 г.

Рабочая программа дисциплины послевузовского профессионального образования (аспирантура) Применение методов оптимальной нелинейной фильтрации для оценки параметров радиосигналов по специальности научных работников 05.12.04 Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения Ярославль 1. Цели освоения дисциплины Целями освоения дисциплины “Применение методов оптимальной нелинейной фильтрации для оценки параметров радиосигналов” являются: овладение методами построения нелинейных оптимальных и квазиоптимальных фильтров для оценки параметров радиосигналов, овладение методиками решения практически важных задач с применением аппарата нелинейной фильтрации, формирование научного мировоззрения.

2. Место дисциплины в структуре образовательной программы послевузовского профессионального образования Дисциплина “ Применение методов оптимальной нелинейной фильтрации для оценки параметров радиосигналов ”относится к разделу специальных дисциплин (подраздел дисциплины по выбору) образовательной программы послевузовского профессионального образования по специальности научных работников 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения, и посвящена вопросам применения теории оптимальной фильтрации для решения задач статистической радиотехники. Дисциплина имеет логические и содержательно-методические взаимосвязи с другими частями ООП, а именно с обязательной дисциплиной «Специальность», курсом по выбору (Применение аппарата марковских процессов для исследования радиотехнических систем и устройств). Для изучения дисциплины необходимы «входные» знания, умения, полученные в процессе обучения по программам специалитета, бакалавриата, магистратуры, а также при изучении дисциплины «Специальность (Перспективные методы обработки в радиотехнических системах)» в аспирантуре.

3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины «Применение аппарата Марковских процессов для исследования радиотехнических систем и устройств»

В результате освоения дисциплины «Применение методов оптимальной нелинейной фильтрации для оценки параметров радиосигналов» обучающийся должен:

знать:

основы теории нелинейной фильтрации; методики решения задач фильтрации при приеме непрерывных модулированных радиосигналов, сигналов с частотной и фазовой манипуляцией, широкополосных сигналов, основы адаптивной нелинейной фильтрации, робастных методов фильтрации;

уметь:

формировать идеализированное представление об объекте и отбрасывать несущественные его свойства; строить математические модели оптимальных фильтров в форме уравнений на основе сделанных идеализаций и допущений; исследовать уравнения численными или аналитическими средствами; делать содержательные технические или физические выводы;

владеть:

методами и приемами синтеза оптимальных нелинейных фильтров для решения практических задач оценки параметров радиосигналов.

4. Структура и содержание дисциплины «Применение методов оптимальной нелинейной фильтрации для оценки параметров радиосигналов»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.

Курс № Раздел Виды учебной работы, включая Формы текущего Неделя п/ Дисциплины самостоятельную работу обучаю- контроля успеваемости п щихся, и трудоемкость (в часах) (по неделям) Форма обуч.:очная/заочная Форма промежуточной аттестации Лекций Сам. работа Лабораторных Практических и задачи курса.

шения нелинейной оптимальной фильтрации.

вича 1-го порядка.

фильтр Стратоновича.

ный прием сигналов амплитудной, частотной и фазовой телеграфии.

емники широкополосных сигналов.

ем сигналов.

фильтрации.

ружение и фильтрация марковских процессов.

временная фильтрация.

Содержание дисциплины Тема 1.

Ведение. Предмет и задачи курса. Постановка задачи нелинейной оптимальной фильтрации. Структура курса. Классификация оптимальных и квазиоптимальных фильтров для оценки параметров радиосигналов.

Тема 2.

Основные соотношения нелинейной оптимальной фильтрации. Постановка задачи синтеза. Стохастическое дифференциальное уравнение в форме Ито. Связь линейной, квазилинейной и нелинейной фильтрации. Примеры фильтров Стратоновича. Фазовая автоподстройка в задачах совместного обнаружения и фильтрации.

Тема 3.

Фильтр Стратоновича 1-го порядка. Постановка задачи синтеза фильтра Стратоновича (ФС) 1-го порядка с нелинейной моделью наблюдения (оценка фазы радиосигнала с фазовой модуляцией). Структурная схема фильтра. ФС для оценки частоты радиосигнала. ФС для оценки частоты и фазы. Схема частотного демодулятора.

Тема 4.

Расширенный фильтр Стратоновича. Постановка задачи квазиоптимального приема модулированных сигналов. Синхронный прием АМ радиосигналов. Случай двухполосной модуляции без несущей. Случай фазовой модуляции радиосигнала с блуждающей фазой. Случай частотной модуляции радиосигнала с блуждающей фазой.

Тема 5.

Квазиоптимальный прием сигналов амплитудной, частотной и фазовой телеграфии.

Оптимальный приемник сигнала АТ. Оптимальный приемник сигналов ЧТ. Оптимальный приемник сигналов ФТ.

Тема 6.

Оптимальные приемники широкополосных сигналов. Синтез системы фильтрации псевдослучайной последовательности (ПСП). Структурная схема. Система фильтрации ПСП с флюктуирующей скоростью изменения задержки. Оптимальный прием широкополосных фазоманипулированных сигналов. Оптимальный прием широкополосных фазоманипулированных сигналов с флюктуирующей частотой. Синтез приемника фазоманипулированного ПСП сигнала при флюктуирующей фазе, задержке и амплитуде.

Тема 7.

Адаптивный прием сигналов. Постановка задачи. Адаптивная нелинейная фильтрация при наличии постоянных параметров. Адаптивная фильтрация гауссовского марковского процесса с неизвестными математическим ожиданием и дисперсией.

Тема 8.

Робастные методы фильтрации. Модели априорной неопределенности. Робастный согласованный фильтр. Робастный фильтр Колмогорова-Винера.

Тема 9.

Совместное обнаружение и фильтрация марковских процессов. Рекуррентная связь отношения правдоподобия и апостериорной плотности вероятности сигнала. Обнаружение и фильтрация марковского нормального сигнала на фоне аддитивной помехи с независимыми значениями. Метод порождающего процесса. Алгоритмы фильтрации при гауссовском приближении. Применение алгоритмов гауссовского приближения к задаче синтеза радиотехнических систем (фазовая автоподстройка в задачах совместного обнаружения и фильтрации, обнаружение и измерение скорости движущейся цели).

Тема 10.

Пространственно-временная фильтрация. Общие сведения по пространственно-временной обработке сигналов. Двухканальная пространственно-временная оптимальная фильтрация. Общий случай пространственно-временной фильтрации. Классический антенный компенсатор помех Ширмана-Уидроу.

5. Образовательные технологии В преподавании используются мультимедийные презентации, иллюстрации, таблицы, методические пособия.

В преподавании курса используются активные и интерактивные технологии проведения занятий в сочетании с внеаудиторной работой.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы обучающихся В качестве средств текущего контроля используется написание в течение года 2-х рефератов на выбранную тему. Итоговая форма контроля (зачет) дает возможность выявить уровень профессиональной подготовки аспиранта по данной дисциплине.

Синтеза фильтра Стратоновича 1-го порядка с нелинейной моделью наблюдения (оценка фазы радиосигнала с фазовой модуляцией).

2. Синтеза фильтра Стратоновича 1-го порядка для оценки частоты радиосигнала.

3. Синтеза фильтра Стратоновича для оценки частоты и фазы.

4. Расширенный фильтр Стратоновича. Синхронный прием АМ радиосигналов.

5. Расширенный фильтр Стратоновича. Случай двухполосной модуляции без несущей.

6. Расширенный фильтр Стратоновича. Случай фазовой модуляции радиосигнала с блуждающей фазой.

7. Расширенный фильтр Стратоновича. Случай частотной модуляции радиосигнала с блуждающей фазой.

8. Система фильтрации ПСП с флюктуирующей скоростью изменения задержки.

9. Оптимальный прием широкополосных фазоманипулированных сигналов с флюктуирующей частотой.

10. Синтез приемника фазоманипулированного ПСП сигнала при флюктуирующей фазе, задержке и амплитуде.

11. Адаптивная нелинейная фильтрация при наличии постоянных параметров.

12. Адаптивная фильтрация гауссовского марковского процесса с неизвестными математическим ожиданием и дисперсией.

13. Робастный согласованный фильтр.

14. Робастный фильтр Колмогорова-Винера.

15. Алгоритмы адаптивной фильтрации при гауссовском приближении.

16. Фазовая автоподстройка в задачах совместного обнаружения и фильтрации.

17. Обнаружение и измерение скорости движущейся цели.

18. Двухканальная пространственно-временная оптимальная фильтрация.

19. Классический антенный компенсатор помех Ширмана-Уидроу.

1. Синтеза фильтра Стратоновича 1-го порядка с нелинейной моделью наблюдения (оценка фазы радиосигнала с фазовой модуляцией).

2. Синтеза фильтра Стратоновича 1-го порядка для оценки частоты радиосигнала.

3. Синтеза фильтра Стратоновича для оценки частоты и фазы.

4. Расширенный фильтр Стратоновича. Синхронный прием АМ радиосигналов.

5. Расширенный фильтр Стратоновича. Случай двухполосной модуляции без несущей.

6. Расширенный фильтр Стратоновича. Случай фазовой модуляции радиосигнала с блуждающей фазой.

7. Расширенный фильтр Стратоновича. Случай частотной модуляции радиосигнала с блуждающей фазой.

8. Оптимальный приемник сигнала АТ.

9. Оптимальный приемник сигналов ЧТ.

10. Оптимальный приемник сигналов ФТ.

11. Синтез системы фильтрации псевдослучайной последовательности (ПСП).

12. Система фильтрации ПСП с флюктуирующей скоростью изменения задержки.

13. Оптимальный прием широкополосных фазоманипулированных сигналов с флюктуирующей частотой.

14. Синтез приемника фазоманипулированного ПСП сигнала при флюктуирующей фазе, задержке и амплитуде.

16. Адаптивная нелинейная фильтрация при наличии постоянных параметров.

17. Адаптивная фильтрация гауссовского марковского процесса с неизвестными математическим ожиданием и дисперсией.

18. Робастный согласованный фильтр.

19. Робастный фильтр Колмогорова-Винера.

20. Обнаружение и фильтрация марковского нормального сигнала на фоне аддитивной помехи с независимыми значениями.

21. Алгоритмы адаптивной фильтрации при гауссовском приближении.

22. Фазовая автоподстройка в задачах совместного обнаружения и фильтрации.

23. Обнаружение и измерение скорости движущейся цели.

24. Двухканальная пространственно-временная оптимальная фильтрация.

25. Классический антенный компенсатор помех Ширмана-Уидроу.

26. Оптимальное обнаружение марковских сигналов на фоне белого шума и марковских помех при дискретном наблюдении.

27. Оптимальное обнаружение марковских сигналов на фоне белого шума и марковских помех при непрерывном наблюдении.

28. Синтез алгоритмов селекции движущихся целей.

29. Оптимальная оценка траекторий марковских процессов.

30. Синтез и анализ определения координат объекта по сигналам навигационных спутников.

31. Квазиоптимальная фильтрация марковских последовательностей в многолучевых каналах связи.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература:

1. Шахтарин Б.И. Нелинейная оптимальная фильтрация в примерах и задачах / Учеб. пособие.: М.: Гелиос АРВ, 2008.-344 с.

2. Тихонов В.И., Шахтарин Б.И., Сизых В.В. Случайные процессы: Примеры и задачи. Т3:

Оптимальная фильтрация, экстраполяция и моделирование: Учеб. пособие для вузов. Под ред. В.В. Сизых. - М.: Радио и связь, 2004.- 408с.

б) дополнительная литература:

1. Казаринов Ю.М., Коломенский Ю.А., Кутузов В.М. Радиотехнические системы. Учебник для вузов.- М: Academia, 2008, - 592 с.

2. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. М.: Связь, 2004. - 608 с.

3. Тихонов В.И., Шахтарин Б.И., Сизых В.В. Случайные процессы: Примеры и задачи. Т1:

Случайные величины и процессы: Учеб. пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 2003. - 399с.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Программное обеспечение персональных компьютеров; информационное, программное и аппаратное обеспечение локальной компьютерной сети; информационное и программное обеспечение глобальной сети Internet:

электронная библиотека elibrary.ru;

открытый международный архив электронных препринтов arXiv.org;

базы патентов, открытый поиск wipo.int;

базы данных ВИНИТИ viniti.msk.su;

информационно-поисковая система РГБ rsl.ru.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины - компьютер и мультимедийный проектор;

- набор электронных презентаций и схем по курсу.

Программа составлена в соответствии с федеральными государственными требованиями к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура) (приказ Минобрнауки от 16.03.2011 г. № 1365) с учетом рекомендаций, изложенных в письме Минобрнауки от 22.06.2011 г. № ИБ – 733/12.

Программа одобрена на заседании кафедры радиотехнических систем _16._10.20_12 (протокол № _2_) Заведующий кафедрой: Казаков Л.Н., доктор технических наук, профессор