CP1251; MAC; КОИ-8; ALT866; ISO; TRANSLIT;

Компьютерная обучающая программа

по курсу "Статистическая теория радиосистем"

тема: "Обнаружение сигналов"

Программа представляет собой приложение к разделу "Обнаружение сигналов" учебного пособия по курсу "Статистическая теория радиосистем". Спецификой данного курса является высокая степень формализации процессов, протекающих в приемных устройствах при оптимальном приеме сигналов, что затрудняет понимание студентами физического смысла, содержащегося в приводимых в процессе чтения лекций математических выражениях.

Целью разработки данной программы являлось обеспечение физической наглядности процессов прохождения смеси сигнала и шума через узлы оптимального обнаружителя сигналов, установление соответствия математических выражений реальным процессам.

Методически данная программа предназначена для проведения практического занятия по теме "Обнаружение сигналов", а так же для использования студентами в процессе самостоятельной работы над курсом после прослушивания лекций и ознакомления с учебным пособием, в том числе, и при подготовке к экзамену. Поэтому приводимые в программе формулы даются без выводов, как известные уже студенту из лекций и учебного пособия.

Программа состоит из шести обучающих и одного экспериментального разделов:

  Постановка задачи;

  Критерии оптимальности обнаружения

  Структура оптимального обнаружителя;

  Вероятности ошибок обнаружения;

  Построение кривых обнаружения;

  Обнаружение сигнала с неизвестной фазой;

  Экспериментальная часть.

В первом разделе "Постановка задачи" приводится постановка задачи оптимального обнаружения точно известного сигнала. Для просмотра заключительного кадра данного раздела щелкните мышкой здесь.

Во втором разделе "Критерии оптимальности обнаружения" показываются возможные ситуации, возникающие при обнаружении сигналов. Поясняются причины возникновения ошибок первого и второго рода. Вводятся критерии оптимальности обнаружения и объясняется в какой ситуации какой критерий целесообразно применять. Здесь Вы можете взглянуть на заключительный кадр данного раздела.

Третий раздел "Структура оптимального обнаружителя" посвящен доказательству того, что оптимальным является корреляционный обнаружитель. В заключении студентам предоставляется возможность наблюдать эпюры напряжений в различных точках схемы оптимального обнаружителя, меняя при этом отношение сигнала к шуму и величины порога, отключая и подключая ко входу обнаружителя сигнал и шум по отдельности. Взглянуть на заключительный кадр этого раздела Вы можете, щелкнув здесь мышкой.

В четвертом разделе "Вероятности ошибок обнаружения" объясняется как формируются ошибки обнаружения сигнала и демонстрируется процесс их вычисления. Показывается от чего зависят вероятности ошибок и как определяется потенциальная помехоустойчивость обнаружения при различных критериях оптимальности. Один из кадров этого раздела, соответствующий определению потенциальной помехоустойчивости при использовании критерия минимума среднего риска, можно посмотреть здесь.

Пятый раздел "Построение кривых обнаружения" посвящен объяснению того, что собой представляют кривые обнаружения, как они рассчитываются и строятся, для чего применяются. Студентам предоставляется возможность, вводя различные значения допустимой величины вероятности ложной тревоги, построить семейство этих кривых. Кроме того, студент может, задав допустимые значения вероятностей ложной тревоги и пропуска сигнала, определить по кривой обнаружения величину порогового сигнала. Соответствующий этой процедуре кадр раздела Вы можете увидеть здесь.

В шестом разделе "Обнаружение сигнала с неизвестной фазой" наглядно демонстрируется, что происходит в оптимальном (для точно известного сигнала) обнаружителе, если на его вход подавать сигнал с неизвестной начальной фазой. Показывается, что в этом случае необходимо использовать квадратурный приемник, вычисляющий не сам корреляционный интеграл, а его модуль. Показываются эпюры напряжения в различных точках схемы квадратурного приемника при подаче на его вход только одного сигнала с неизвестной начальной фазой и смеси этого сигнала с шумом. Здесь можно увидеть один из кадров этого раздела.

Седьмой раздел "Экспериментальная часть" служит для проведения студентами экспериментальных (путем моделирования) исследований потенциальной помехоустойчивости обнаружителя при заданных преподавателем условиях и проверки полученных результатов по расчетным соотношениям. Преподавателем могут быть заданы: априорные вероятности наличия и отсутствия сигнала, отношение сигнала к шуму и величина порога. Исследования проводятся путем подачи на вход обнаружителя десяти серий последовательностей смеси сигнала с шумом и одного шума. Количество импульсов в серии может устанавливаться студентом. При этом определяются вероятности ошибок обнаружения отдельно для каждой серии и средние вероятности для десяти серий. На экран при этом выводятся теоретические условные плотности вероятностей корреляционного интеграла при наличии и при отсутствии сигнала, и соответствующие им, экспериментально полученные гистограммы. Здесь можно увидеть один из кадров, видимых при проведении этих исследований. Полученные при моделировании результаты студент может проверить по расчетным данным, задавая при этом те же параметры обнаружителя, что и при проведении эксперимента. Соответствующий этому кадр программы можно увидеть здесь.

 

Использование данной программы в течение нескольких лет в учебном процессе кафедры дает основание утверждать, что ее применение существенно упрощает понимание студентами излагаемого материала, способствуя более глубокому его усвоению, причем не только раздела "обнаружение сигнала", но и таких разделов, как "оценка параметров сигнала", "фильтрация сигналов" и др.

.

Если у Вас есть желание, то можете скачать отсюда эту программу и попробовать с ней поиграться. Если у Вас возникнут какие-либо пожелания или замечания, сообщите мне, пожалуйста, об этом. kedrbgtu@chat.ru

Главная страница | Компьютерные обучающие программы | Гостевая книга

Rambler's Top100 Aport Ranker