Гидролокация - кто поможет?

[вв]

например если любой немонохроматичностью, то критерий Релея не математический а аппаратурный. см Гудмен, введение в Фурье- оптику, перевод Г. Косоурова. там как раз обьяснено на пальцах., как тут пожелали. поэтому и надо для максимального разрешения решать уравнение Фредгольма 1 рода. и вот здесь необходима регуляризация по Тихонову.

[Sanyok]

А точно не важно? А если мы этот фактор, что размыв вызывает, сможем скомпенсировать? Т.е., знаем его величину. Мне кажется, то, что вы предлагаете - это наиболее общий метод, когда факторы, вызывающие размыв, абсолютно случайны. А раз общий, то наверняка непростой. Сама аппаратура вряд ли может дать сильный размыв (если только в этой аппаратуре вместо транзисторов овощи используются ). Так что думаю, что размыв в-основном обусловлен допплеровским смещением.

Кстати, вопросы к автору темы:
1) у Вас какое значение несущей частоты? (хотя бы приблизительно).
2) Вы пробовали сам исходный (зондирующий) сигнал сворачивать (сам с собой)? Мож, сам сигнал не ахти - что-нить получше можно подобрать (ЛЧМ или какую-нить фазоманипулированную М-последовательность). И кстати, какой зондирующий сигнал Вы используете?

[nsemenoff]

Sanyok писал(а):

Например, если спектр сигнала имеет максимум в центре - делаешь, к примеру, сначала БПФ, смотришь куда там максимум смещен, потом сдвигаешь весь этот спектр так, что бы максисум оказался на нулевой частоте и уже к нему применяешь согл. фильтр..

Уже интереснее, но пока еще не то:
при локации приходит сразу несколько сигналов, причем каждый из них сдвинут по частоте на какую-то частоту. Плюс они сдвинуты по времени. Нужно их четко разделять. Пока я ставил гребенку согласованных фильтров на каждое возможное смещение частоты и получал максимумы во времени. Но это нецелесообразно вычислительно - очень много умножений. Физически не реализуемо. Должен быть способ оптимизировать этот процесс. Максимума АЧХ в центре нет - для полного использования энергии сигнал равномерно раскидан в своей полосе. Однократного смещения частоты в "0" точно не хватит - нужно что-то общее. Но что?

[nsemenoff]

Sanyok писал(а):

Сама аппаратура вряд ли может дать сильный размыв

Размыв связан с узкополосностью посылки. И чем уже полоса, тем менее точно мы тожем определить момент прихода посылки. На белом шуме свертка дает момент прихода сигнала с точностью до 1 отсчета. Но белый шум, к сожалению, не излучить.

Sanyok писал(а):

Кстати, вопросы к автору темы:
1) у Вас какое значение несущей частоты? (хотя бы приблизительно).
2) Вы пробовали сам исходный (зондирующий) сигнал сворачивать (сам с собой)? И кстати, какой зондирующий сигнал Вы используете?

Несущая частота - 20КГц (она обеспечивает достаточную дальность локации при небольшой длине волны), а сигнал - тут мысли такие:
1. синус совсем не подходит - не информативен
2. ЛЧМ - некорректно ведет себя при смещениях частоты, плюс при узкой полосе плохо сворачивается
3. ГЧМ - вообще инвариантен к доплеру, не подходит (нужно считать доплер)
4. ФМП по кодам Баркера или М-последовательностям дают ярко выраженные боковые полосы на АЧХ, и не полностью используют разрешенную полосу посылаемого сигнала
5. поэтому сейчас я использую ФМП сигнал, модулированный белым шумом. При этом вся полоса используется равномерно, излучается максимальная мощность в отличие от посылки узкополосного равномерного шума, у которого информативную нагрузку несет не только фаза, но и амплитуда, и свертка такого сигнала дает очень ярко выраженный отклик.
Но как измерить доплеровский сдвиг при одновременном приеме нескольких сигналов? Спектры же на приеме накладываются...

[Sanyok]

nsemenoff писал(а):

Но как измерить доплеровский сдвиг при одновременном приеме нескольких сигналов? Спектры же на приеме накладываются...

Пока даже не знаю, что сказать...
Мож, тут как раз эта регуляризация (которая по Тихонову) и подойдет... Не знаю, я сам пока математиков не очень-то понимаю, попробуйте эту книжку поискать, где, по слухам, усе разжевано (Гудмен, "Введение в Фурье-оптику") .
Еще такая штука - может, пусть не в центре спектра отдельно взятого сигнала, но в каких-то его местах есть характерные максимумы, по которым можно потом посчитать, сколько там сигналов наложилось? (ну, если эти спектры друг на друга наложить?) Мож, с этой точки зрения М-последовательности не так уж и плохи, (я Вас понял так, что спектр у них неравномерный)? А то, что за пределы допустимой полосы вылазит - обрезать нафиг каким-нить фильтром, и посмотреть, что получится - может, и не намного хуже.

Кстати, Вам аппаратное решение нужно или программное? Попробуйте посмотреть фильтры на переключаемых конденсаторах and etc, по-моему, там центральную частоту ф-ра сменить - нефиг делать, прям на ходу.

[nsemenoff]

Господа - и все же, я пока не смогу применить ни регуляризацию по Тихонову ни Фурье-оптику к решению довольно простой задачи - как при гидролокации максимально точно определить момент прихода сигнала и его доплеровский сдвиг?
пока вариантов всего два, но они известны с 1960 года - согласованный фильтр во временной области и согласованный фильтр в спектральной плоскости. Оба эти способа требуют очень много вычислительных ресурсов, так как для допплеровских смещений требуется многоканальность (свой согласованный фильтр на каждое смещение частоты)...
Ну должен быть еще хотя бы один метод!!! Почему у американцев подобное устройство требует в 3 раза меньше вычислений при той же точности ?????? Помогите, господа математики и физики !!!!!!!

[Sanyok]

1) Почему Вы считаете, что у американцев в 3 раза меньше вычислений?
2) У Вас фильтрация цифровая? (т.е вычисление свертки).
3) Фильтры на переключаемых конденсаторах (switching-capacitors filters) смотрели?

[nsemenoff]

Sanyok писал(а):

1) Почему Вы считаете, что у американцев в 3 раза меньше вычислений?
2) У Вас фильтрация цифровая? (т.е вычисление свертки).
3) Фильтры на переключаемых конденсаторах (switching-capacitors filters) смотрели?

1. Были статьи в американских околонаучных жерналах, что аналогичное оборудование с сопоставимой точностью работы реализовано на той аппаратной платформе, на которой наш алгоритм точно работать не будет - не хватит ресурсов. Как раз примерно раза в 3.
2. Да, фильтрация цифровая. Она и компактнее и точнее, чем аналоговая. Тем более на сложном сигнале. Переключаемые конденсаторы не пойдут - одновременно приходит много отраженных сигналов с разными доплероскими сдвигами, и никакая аналоговая техника не сможет их разделить. Вот и возникает вопрос о максимально точной пеленгации каждого сигнала.
3. И все же нужны не праздные разговоры, а реальные предложения... Должны существовать какие-то еще алгоримы. У кого есть мысли ?????????????

[Sanyok]

Может быть, вейвлеты? Я правда, ими вообще не занимался... Мож, там вычислительных ресурсов еще больше надо...
Это я так... мозговой штурм, так сказать...

[nsemenoff]

Sanyok писал(а):

Может быть, вейвлеты?

Честно говоря, я уже пробовал использовать вейвлеты. Но там все упирается в базисную функцию, с помощью которой раскладывать сигнал на составляющие. То есть можно посчитать спектр не с помощью синуса и косинуса, а с помощью этих закорючек. Но так как базисные функции по определению короткие, для узкополосного согласованного приема они не подходят - ими только рисунки хорошо восстанавливать и кардиограммы чистить. А если в качестве базисной функции использовать несколько периодов синуса, получится то же самое Фурье, и согласованный прием в частотной области:
прием = abs( ОБПФ( БПФ(сигнал) * БПФ'(эталон) ) );
То есть ОБПФ от произведения спектра принятого сигнала на сопряженный спектр эталона...

[Sanyok]

Существует ограничение по числу одновременно принимаемых сигналов?

[nsemenoff]

вв : А какой физический смысл может дать уравнение Фредгольма 1 рода ? Как можно использовать эти сведения?
Как бы Вы сами создавали подобное устройство в случае необходимости? Причем нужно реально существующее устройство с конечными вычислительными возможностями...

[nsemenoff]

Sanyok писал(а):

Существует ограничение по числу одновременно принимаемых сигналов?

Нет, просто анализировать лучше всего N сильнейших по мощности, причем N - конечное (не больше 10..20). Физически - при локации сложных по форме объектов и при многолучевом приеме от каждого отражателя общее количество принимаемых сигналов может быть бесконечным.

[Sanyok]

nsemenoff писал(а):

Переключаемые конденсаторы не пойдут - одновременно приходит много отраженных сигналов с разными доплероскими сдвигами, и никакая аналоговая техника не сможет их разделить.

Просто эти фильтры - они по-моему ближе к цифровым, чем к аналоговым. Десяток таких фильтров (на низкую частоту) я думаю, без проблем можно в мыльницу запихнуть.

[nsemenoff]

Sanyok писал(а):

Просто эти фильтры - они по-моему ближе к цифровым, чем к аналоговым. Десяток таких фильтров (на низкую частоту) я думаю, без проблем можно в мыльницу запихнуть.

Мне тоже очень нравится принцип их действия, и я бы тоже ставил их везде, но в данном случае каналов не десяток, а 256, и сигнал не простой, а шумоподобный. Ну никак там не воспользоваться этими замечательными аналоговыми фильтрами на переключаемых конденсаторах... Нужны более сложные алгоритмы...