Анотація до роботи:

Скачков В.В. Розвиток теорії і практики підвищення якості адаптації інформаційних радіотехнічних систем до зовнішніх завад в умовах внутрішньосистемних збурювань. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.12.17 – Радіотехнічні й телевізійні системи. – Одеська Національна академія зв'язку ім. О.С. Попова, Одеса, 2007.

Дисертація присвячена розвитку теорії й практики адаптивного приймання сигналів в умовах невизначеності, яка породжується присутністю в інформаційній радіотехнічній системі внутрішньосистемних збурювань. Визначено узагальнену залежність критеріального функціонала інформаційної системи від першого і другого статистичних моментів внутрішньосистемних збурювань. Запропоновано методику оцінки якості адаптації системи, що поєднує в рамках заданого критерію оптимальності як зовнішні випадкові процеси, так і внутрішньосистемні збурювання випадкового характеру.

Отримано дискретний аналог процесу параметричної адаптації системи в умовах внутрішньосистемних збурювань. Доведено неспроможність збуреного процесу параметричної адаптації в сенсі його збіжності по евклідовій нормі до оптимального параметричного вектора. Запропоновано математичні моделі внутрішньосистемних збурювань лівої й правої частин векторно-матричної апроксимації рівняння Вінера. Розроблено комплекс методик для оцінки впливу внутрішньосистемних збурювань на якість базових операцій лінійної алгебри, що застосовуються у практиці адаптивної обробки сигналів. Представлено сукупність аналітичних виразів для оцінки впливу внутрішньосистемних збурювань на якість адаптації радіотехнічних систем, оптимальних у сенсі таких критеріїв як мінімум середнього квадрата помилки, максимум вихідного відношення сигнал/(завада+шум), максимум функції правдоподібності.

У рамках розроблених методів підвищення стійкості адаптивних радіотехнічних систем до внутрішньосистемних збурювань запропоновані стійка й квазістійка до варіацій величини регуляризувального параметра апроксимації збуреного параметричного вектора адаптивної системи, синтезовано алгоритм для адаптивного пошуку параметра регуляризації в умовах апріорної невизначеності й представлена апроксимація недоступного вимірюванням декорелювального оператора ланцюжком фізично реалізованих елементарних операторів.

Показано застосування стійких до внутрішньосистемних збурювань методів адаптивного приймання сигналів для виявлення радіолокаційних цілей в умовах шумових завад, а також відновлення зображень, прийнятих по радіоканалу на фоні зовнішніх шумів. Представлено результати статистичного й натурного моделювання процесу адаптивного виявлення сигналів в умовах внутрішньосистемних збурювань.

Основним результатом дисертаційної роботи є вирішення науково-прикладної проблеми підвищення якості параметричної адаптації інформаційних РТС до зовнішніх завад в умовах внутрішньосистемної невизначеності.

До найважливіших теоретичних і практичних результатів роботи можна віднести наступні.

1. На відміну від відомих підходів, концепція параметричної адаптації системи до випадкового стану зовнішнього середовища представлена з урахуванням внутрішньосистемної невизначеності і показано, що знизити вплив внутрішньосистемних збурювань на якість системи відомими адаптивними методами не є можливим.

2. Отримано узагальнене подання критеріального функціонала якості АС, що, на відміну від відомого, залежить від статистичних моментів внутрішньосистемних збурювань. Це дозволило довести, що в умовах внутрішньосистемної невизначеності неможливо досягти потенційного екстремуму необхідного функціонала якості, навіть незважаючи на виконання в системі операцій, які передбачені оптимальним алгоритмом обробки інформації.

3. На додаток до відомих положень теорії адаптивних систем, де основна увага приділена дослідженню збіжності алгоритмів адаптації з метою продемонструвати здатність системи перебороти апріорну невизначеність відносно стану зовнішнього середовища, отримано опис процесу параметричної адаптації системи за присутності внутрішньосистемних збурювань і показано, що за цих умов параметричний вектор АС не збігається до оптимального.

4. Запропоновано математичні моделі випадкових внутрішньосистемних збурювань параметричного вектора АС з квадратичною критеріальною функцією. Відмінна риса запропонованих моделей складається в поданні внутрішньосистемних збурювальних процесів у вигляді вектора й матриці ермітового виду. Це дозволило, по-перше, одержати аналітичну залежність величини випадкового зсуву параметричного вектора АС від внутрішньосистемних збурювань і формалізувати задачу параметричної адаптації системи у загальному вигляді; по-друге, показати, що визначення параметричного вектора АС ускладнене або не можливе через істотну некоректність векторно-матричного рівняння Вінера–Хопфа, ліва і права частини якого збурені внутрішньосистемними завадами.

5. Запропонована сукупність нових методик для аналітичної оцінки впливу внутрішньосистемних збурювань на якість базових операцій лінійної алгебри, що застосовуються для адаптивної обробки сигналів у багатомірних РТС. При цьому отримана сукупність аналітичних виразів, які дозволили оцінити чутливість до рівня внутрішньосистемних збурювань: по-перше, багатомірної екстремальної задачі із квадратичною функцією штрафів; по-друге, ермітової форми подання зворотної кореляційної матриці спостережуваних процесів; по-третє, процедури ортогоналізації стаціонарних випадкових процесів, представленої в класичній і мультиплікативних формах. Розроблений комплекс аналітичних методик дозволяє оцінити якість базових операцій лінійної алгебри без проведення статистичного експерименту, який пов’язаний з формуванням і обробкою великого обсягу незалежних випадкових виборок.

6. Запропоновано нову методологію аналізу якості адаптації багатомірних РТС до зовнішніх завад, що, на відміну від відомої, враховує присутність внутрішньосистемних збурювань. Виведені аналітичні вирази, що дозволяють оцінити чутливість до внутрішньосистемних збурювань таких критеріїв адаптивної обробки сигналів, як: мінімум середньоквадратичної помилки; максимум вихідного відношення сигнал/(завада-шум); максимум функції правдоподібності. Показано, що, незалежно від критерію оптимальності, що використовується, присутність внутрішньосистемних збурювань у структурно надлишковій АС супроводжується істотним падінням якості її адаптації до зовнішнього «пофарбованого» шуму.

7. На підставі теорії вирішення некоректних задач вперше розроблені стійкий і квазістійкий до варіацій регуляризувального параметра методи вирішення збуреного векторно-матричного рівняння Вінера-Хопфа з кореляційною матрицею завад, яка має максимальний дефект і погану обумовленість. Перевага запропонованих методів регуляризації перед відомими методами А.М. Тихонова й М.М. Лаврентьєва складається у відсутності необхідності апріорного узгодження величини параметра регуляризації з рівнем як внутрішньосистемних збурювань, так і зовнішніх завад. Це дозволило синтезувати структури багатомірних адаптивних систем у значній мірі некритичних до вибору величин рівня регуляризації й разом з тим достатньо стійких до внутрішньосистемних збурювань параметричного вектора.

8. Уперше розроблений і досліджений метод адаптивного вибору оптимальної (за критерієм мінімуму вихідної потужності завади) величини параметра регуляризації рівняння Вінера-Хопфа зі збуреними лівою і правою частинами. У зв'язку із цим запропонована рекурентна форма реалізації алгоритму адаптивного пошуку оптимальної величини рівня регуляризації збуреного параметричного вектора багатомірного компенсатора завад. Адаптивний метод регуляризації, на відміну від відомих, не вимагає апріорної інформації про рівні зовнішніх завад і внутрішньосистемних збурювань. Розроблено й досліджено структуру компенсатора завад, параметричний вектор якого регуляризовано запропонованим адаптивним методом.

9. У рамках теорії спектрального представлення операторів, що діють у просторі Гільберта, доведена можливість апроксимації недоступного фізичним вимірюванням декорелювального оператора елементарними операторами із заданими передавальними характеристиками. Запропоновано узагальнену структурну схему апроксимації декорелювального оператора, де власні значення найближчого до декорелювального оператора виражаються через власні значення елементарних операторів, які доступні до реалізації. Представлено практичну схему апроксимації декорелювального оператора, яку можна реалізувати на базі адаптивних трансверсальних фільтрів. Це дозволило розробити структуру адаптивної РТС, яка на відміну від відомих, некритична до зміни просторового положення джерел завад.

10. На підставі запропонованої методології підвищення якості параметричної адаптації в умовах внутрішньосистемних збурювань розроблені й досліджені структури адаптивних РТС, які призначені для вирішення таких задач, як придушення шумових завад; відновлення зображення, яке приймається по радіоканалу на фоні шуму. Розроблені для вирішення перерахованих задач структури, на відміну від відомих, є композицією в єдину систему стійких до внутрішньосистемних збурювань базових модулів, реалізованих за схемою багатомірного адаптивного вагового суматора спостерігаємих процесів. Така композиція дозволила підвищити якість адаптації багатомірної РТС в цілому, що особливо актуально при розробці цифрових виявлювачів з антенними решітками великої розмірності.

11. Адекватність і висока ефективність розроблених теоретичних положень і математичних моделей підтверджені результатами експериментальних досліджень, які отримані методами статистичного й імітаційного моделювання.

Публікації автора:

1. Скачков В.В. Влияние случайных ошибок процессора управления на эффективность компенсатора шумовых помех.// Радиотехника, 1999, № 9. – С. 45-48.

2. Скачков В.В. Исследование устойчивости адаптивной информационной системы с прямым формированием регуляризированного вектора управления.// Радиотехника, 2003, № 9. – С. 11-17.

3. Скачков В.В. Анализ эффективности адаптивной обработки сигналов в условиях дестабилизирующих воздействий.// Радиотехника, 1998, № 11. – С. 10-14.

4. Скачков В.В. Влияние внутрисистемных помех на эффективность адаптивной обработки сигналов при квадратичной критериальной функции.// Радиоэлектроника, 1997, № 10. – С. 34-40. (Изв. высших учебных заведений).

5. Скачков В.В. Исследование адаптивной информационной системы с регуляризированным прямым управлением. 1-й Международный радиоэлектронный Форум «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» МРФ-2002. Сборник научных трудов. Часть 2. – Харьков: АН ПРЭ, ХНУРЭ. 2002. – С. 146-149.

6. Скачков В.В. Оценка чувствительности задачи обнаружения радиолокационных сигналов к влиянию внутрисистемных помех // Труды 3-й Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2002. – С. 48.

7. Скачков В.В. Напрямки розвитку радіолокаційних засобів розвідки на сучасному етапі // Радіолокаційні станції сухопутних військ провідних країн світу (навчально-методич. посібник). – Одеса: ОІСВ, 2003. – С. 27-63.

8. Скачков В.В. Применение регуляризирующих алгоритмов для решения некорректных задач адаптивной обработки информации // Материалы межвузовской научно-практ. конференции «Современная наука. Проблемы мировоззренческой и методологической подготовки специалистов в высшей школе». – Одесса: ОИСВ, 1995. – Ч.1. – С. 146.

9. Скачков В.В. Анализ влияния дестабилизирующих воздействий на эффективность адаптивной информационной системы с векторным управлением // «Теория и техника передачи, приема и обработки информации»: Тез. докл. 3-й Междунар. конф. – Харьков–Туапсе: ХТУРЭ, 1997. – С. 192-193.

10. Скачков В.В. Адаптивный поиск параметра регуляризации в условиях априорной неопределенности // Вісник Державного Університету інформаційно-комунікаційних технологій, 2006, №4 (4). – С. 239-247.

11. Скачков В.В., Кислицын О.Н., Мухаммед А. Архаес. Автокомпенсатор шумовой помехи с нелинейным элементом стабилизации динамической постоянной времени// Радиоэлектроника, 1992, № 7. – С. 53-58. (Изв. высших учебных заведений).

12. Скачков В.В., Кислицын О.Н., Крупка В.Ф. Компенсация гауссовой шумовой помехи с произвольным пространственным спектром мощности.// Радиоэлектроника, 1990, № 5. – С. 28-31. (Изв. высших учебных заведений).

13. Скачков В.В., Кислицын О.Н., Сергеев В.В. Анализ эффективности поляризационного автокомпенсатора в условиях воздействия шумовой помехи с изменяющимся углом поляризационного отношения.// Радиотехника, 1992, № 7–8. – С. 27-29.

14. Скачков В.В., Кислицын О.Н., Сергеев В.В., Мухаммед А. Архаес. Сравнительный анализ эффективности аналоговых автокомпенсаторов с корреляционной обратной связью и прямым вычислением весового коэффициента.// Радиотехника, 1993, № 10–12. – С. 47-50.

15. Скачков В.В., Григораш В.В. Применение основных понятий линейной алгебры и многомерной геометрии для исследования помехозащищенности адаптивных радиотехнических систем.// Праці УНДІРТ, 2001, № 4 (28). – С. 52-58.

16. Скачков В.В., Клименко В.В., Мыйнов Е.К. Оценка чувствительности корреляционной матрицы наблюдаемых процессов к случайным возмущениям.// Праці УНДІРТ, 2002, № 1 (29). – С. 80-83.

17. Скачков В.В., Клименко В.В., Мийнов Є.К. Критеріальні показники якості дискретних зображень реставрованих методом прямої інверсії.// Праці УНДІРТ, 2003, № 1 (33). – С. 66-69.

18. Скачков В.В., Клименко В.В., Мыйнов Е.К. Аналитическое представление регуляризированного процесса реставрации дискретных изображений в условиях неопределенности.// Праці УНДІРТ, 2003, № 2 (34). – С. 103-105.

19. Скачков В.В., Клименко В.В., Мийнов Є.К. Оцінка якості дискретних зображень, реставрованих на фоні внутрішньосистемних перешкод.// Збірник наукових праць № 21. Частина ІІ. – Хмельницький: Національна академія ПВУ, 2002. – С. 63-68.

20. Скачков В.В., Клименко В.В., Мыйнов Е.К. Влияние случайных возмущений на качество пространственной реставрации дискретных изображений алгебраическим методом. 1-й Международный радиоэлектронный Форум «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» МРФ-2002. Сборник научных трудов. Часть 2. – Харьков: АН ПРЭ, ХНУРЭ. 2002. – С. 150-153.

21. Скачков В.В., Клименко В.В., Мыйнов Е.К. Аналитическая модель деформации дискретных изображений при возмущении оператора восстановления // Праці УНДІРТ, 2001, № 3 (27). – С. 68-71.

22. Скачков В.В., Мыйнов Е.К., Клименко В.В. Исследование влияния внутрисистемных помех и шумов наблюдения на качество инверсной реставрации дискретных изображений // Праці УНДІРТ. – 2005. – №2 (42). – С. 38-42.

23. Скачков В.В., Мыйнов Е.К., Маковеенко Д.А. Адаптивное восстановление изображений, принимаемых по радиоканалу на фоне шумовых помех // Праці УНДІРТ. – 2006. – №1 (45), №2 (46). – С. 37-39.

24. Скачков В.В., Стец В.В. Исследование эффективности оценки количества источников активных помех по структуре спектра корреляционной матрицы наблюдаемых шумовых процессов // Труды Одесского политехнического университета: Научный и производственно-практический сборник по техническим и естественным наукам. – Одесса: ОНПУ, 2005. – №2 (24). – С. 186-190.

25. Скачков В.В., Стец В.В., Козин А.Б., Диого Камара. Адаптивная система подавления шумовых помех локально-инвариантная к временной декорреляции наблюдаемых процессов // Праці УНДІРТ. – 2006. – № 1(45), № 2 (46). – С. 29-31.

26. Скачков В.В., Гавриленко Є.В., Клименко В.В. Адаптація інформаційної системи до зовнішніх впливів за середньоквадратичним критерієм в умовах внутрішньосистемних помилок // Праці Академії № 67 (інв.
№ 41639). – м. Київ: НАОУ, 2006. – С. 82-90.

27. Скачков В.В., Стець В.В. Дослідження ефективності адаптивної системи виявлення радіолокаційних цілей, локально-інваріантної до просторового положення джерел активних шумових завад. Збірник наукових праць Одеського ордена Леніна інституту Сухопутних військ. – Одеса: ОоЛІСВ, вип. № 12, 2006. – С. 108-111.

28. Скачков В.В., Головань А.В. Синтез алгоритмів класифікації вибірки, що навчає, в системі адаптивної компенсації завад. Збірник наукових праць Одеського інституту Сухопутних військ. – Одеса: ОІСВ, вип. № 7, 2002. – С. 75-82.

29. Скачков В.В., Баранов П.Е., Головань А.В. Синтез и анализ эффективности адаптивного алгоритма пространственно-поляризационной обработки сигналов. 1-й Международный радиоэлектронный Форум «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» МРФ-2002. Сборник научных трудов. Часть 1. – Харьков: АН ПРЭ, ХНУРЭ. 2002. – С. 153-156.

30. Скачков В.В., Клименко В.В., Давидов Д.Є., Захаров В.І. Влияние внутрисистемных помех на качество базовых вычислительных операций линейной алгебры, применяемых в практике обработки сигналов // Труды 6-ой Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2005. – С. 47.

31. Скачков В.В., Стец В.В. Устойчивая к вариациям регуляризирующей меры аппроксимация возмущенного параметрического вектора адаптивного компенсатора помех // Труды 7-ой Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2006. – С. 211.

32. Скачков В.В., Клименко В.В., Мыйнов Е.К. Влияние внутрисистемных помех на качество реставрации дискретных изображений в системе с гауссовым дефокусирующим оператором // Труды 4-ой Междунар. научно-практ. конф. «Современные информационные и электронные технологии» (СИЭТ). – Одесса: ОНПУ, 2003. – С. 39.

33. Скачков В.В., Ефимчиков А.Н., Ефимчиков А.А. Влияние внутрисистемных возмущений на градиентный процесс адаптации информационной системы к внешней среде. Збірник наукових праць Одеського ордена Леніна інституту Сухопутних військ. – Одеса: ОоЛІСВ, вип. № 13, 2007. – С. 112-115.

34. Клименко В.В., Скачков В.В. Методика аналитической оценки чувствительности инверсной системы восстановления информации к случайным возмущениям. Збірник наук. праць СВМІ. – Севастополь: Вид. СВМІ
ім. П.С. Нахімова. – 2005. – № 2. – С. 103-108.

35. Головань А.В., Скачков В.В., Захаров В.И. Влияние внутрисистемных помех на устойчивость процедуры ортогонализации случайных процессов в радиотехнических системах. Труды 5–ой международной научно-практической конференции «Современные информационные и электронные технологии» СИЭТ-2004.–Одесса: ОНПУ, редакция журнала «Технология и конструирование в электронной аппаратуре»,2004.– С.42.

36. Чепкий В.В., Скачков В.В., Захаров В.І. Обчислювання достатніх статистик у багатомірних задачах радіолокаційного розпізнавання // Праці УНДІРТ. – 2004. – №1. – С. 64-69.

37. Кривелев А.П., Чепкий В.В., Скачков В.В. Потенциальная точность совместного измерения структурных параметров сигналов, принимаемых от распознаваемых целей // Радиоэлектроника, 1996, № 5 – С. 49-55. (Изв. высших учебных заведений).

38. Баранов П.Е., Головань А.В., Скачков В.В. Блочный адаптивный алгоритм пространственно-поляризационной обработки сигналов в многоканальных РЛС //8-я Междунар. конф. Теория и техника передачи, приема и обработки информации» ИИСТ–2002: Сб. науч. трудов – Харьков: ХНУРЭ, 2002. –
С. 108-109.

39. P.E. Baranov, A.V. Golovan, V.V. Skachkov. Selection’s algorithms of regulyarizirugushey spatial harmonic of noise jamming in the system of spatial-polarization of signals-processing. – Proceeding of the International Conference TCSET” 2004. Modern problems of radio engineering, telecommunications and computer science. – Lviv: Publishing House of Lviv Polytechnic. 2004. – P. 190-191.