Stochastic signal processing in adaptive measurement systems with rough space-time statistics: invertible spectral analysis method
- Authors: Gorbunov Y.N.1,2
-
Affiliations:
- A.I. Berg Central radio-research institute
- Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of Russian Academy of Sciences, Fryazino branch
- Issue: Vol 74, No 2 (2025)
- Pages: 88-96
- Section: RADIO MEASUREMENTS
- URL: https://journals.rcsi.science/0368-1025/article/view/351174
- ID: 351174
Cite item
Abstract
A modified method for efficient spectral and correlation-based spatio-temporal signal processing is presented, designed for operation under conditions of high dynamic variability in input signal intensity and varying frequency-time resources of digital processing. The method is based on adapting algorithms and refining the goals and tasks of signal processing. A methodology has been developed to achieve high instrumental resolution of signals based on spectral and/or correlation features. The study addresses aspects of improving the efficiency of spatio-temporal signal processing, which are relevant for radio engineering measurement systems with digital phased antenna arrays and moving target selection systems. The previously proposed adaptive method of reversible spectral analysis, developed by the author, has been modernized for use in spatio-temporal signal processing. The updated method takes into account the variability (type changes) of processed signals and introduces measures to reduce the dynamic range requirements of the input signal stream by utilizing coarse (low-bit and binary) statistics. The frequency nomenclature has been expanded to include temporal and spatial spectra of distribution laws (characteristic functions). Technical (hardware and software) constraints, such as the use of coarse signal quantization, are also considered. Processing efficiency is achieved through the application of a whitening operation (rejection of dominant components) for passive interference prior to the main stage – the reversible spectral analysis method — and through the use of traditional stochastic algorithms. This includes increasing sample sizes (apertures, windows) and improving the convergence rate of measurements in the basic Monte Carlo method. The results obtained can be applied in radio engineering measurement complexes, including radar systems, for tasks such as radio and radio technical monitoring, as well as for measuring range and bearing coordinates.
About the authors
Yu. N. Gorbunov
A.I. Berg Central radio-research institute; Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of Russian Academy of Sciences, Fryazino branch
Email: gorbunov26.10.48@gmail.com
References
Горбунов Ю. Н. Радиолокация высокого разрешения: обращаемый спектральный анализ. Журнал радиоэлектроники. 2(10) (2018). https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.10.7; https://www.elibrary.ru/yokzvr Горбунов Ю. Н., Куликов Г. В., Шпак А. В. Радиолокация: стохастический подход: Монография. Горячая линия – Телеком, Москва (2016). htt ps://www.elibrary.ru/rcdxsl Монзинго Р. А., Миллер Т. У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию: Перевод с английского под ред. В. А. Лексаченко. Радио и связь, Москва (1986). Воскресенский Д. И. Антенны с обработкой сигнала: Учебное пособие для вузов. САЙНС-ПРЕСС, Москва (2002). Ba sh B. A., Goeckel D., Towsley F. Limits of reliable communication with low probability of detection on AWGN channels. 2012 IEEE International Symposium on Information Theory Proceedings, Cambridge, MA, USA, 2012, pp. 448-452 (2012). https://doi.org/10.1109/ISIT.2012.6284228; https://www.elibrary.ru/rpgcrh Котельников В. А. Теория потенциальной помехоустойчивости. Госэнергоиздат, Москва (1956). Горбунов Ю. Н. Стохастическая линеаризация пеленга в адаптивных антенных решётках с грубыми пространственно-временными статистиками. Автоматика и телемеханика, (12), 103–114 (2019). ht tps://doi.org/10.1134/S0005231019120067; https://www.elibrary.ru/ewlzgz Кей С. М., Марпл мл. С. Л. Современные методы спектрального анализа: обзор. Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (ТИИЭР), 69(11), 5–51 (1981). Марпл мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. Мир, Москва (1990). Первозванский А. А. Поиск. Наука, Москва (1970). Цыпкин Я. З. Адаптация и обучение в автоматических системах. Наука, Москва (1968). Me tropolis N., Ulam S. The Monte Carlo Metod. Journal of the American Statistical Association, 44(247), 335–341 (1949). https://doi.org/10.1080/01621459.1949.10483310 Горбунов Ю. Н. Угловое сверхразрешение характера движения глаз для повышения чёткости изображения предметов в условиях ограничений. Вестник РАЕН, 19(1), 13–20 (2019). https://www.elibrary.ru/wxjuwz Горбунов Ю. Н. Когерентно-шумовая РЛС с «грубыми» пространственно-временными статистиками и применением метода стохастического обращаемого спектрального анализа. DSPA: вопросы применения цифровой обработки сигналов, 8(3), 124–128 (2018). https://www.elibrary.ru/yntwfn Калинин В. И. Сверхширокополосная радиолокация с двойной спектральной обработкой шумовых сигналов. Радиотехника, 3, 25–35 (2005). Калинин В. И., Чапурский В. В. Эффективность двойного спектрального анализа и шумовой радиолокации при действии отражений от местных предметов. Радиотехника и электроника, 51(3), 303–313 (2006). https://www.elibrary.ru/njtflt Пуарье Дж. Шумовая радиосвязь. Зарубежная радиоэлектроника, (7) (1969). Волжин В. Н., Якимчук Ю. В., Кислов В. Я. и др. Способ радиолокации: Авторское свидетельство СССР № 792183 (1980). Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. Радио и связь, Москва (1986). Соболь И. М. Численные методы Монте-Карло. Наука, Москва (1973). П. А. Созинов (ред.). Радиоэлектронная борьба. Тезаурус. Справочник. Радиотехника, Москва (2020). Ляпунов А. М. Собрание сочинений. В 3 томах. Изд-во АН СССР, Москва (1954–1959). Бакулин М. Г., Варукина Л. А., Крейнделин В. Б. Технология MIMO: принципы и алгоритмы. Горячая линия – Телеком, Москва (2014). https://www.elibrary.ru/mhxjoj Антенная система на основе линзы Ротмана для сбора свободной энергии 5G на частоте 28 ГГц. Вестник Воронежского государственного технического университета, 15(4) (2019). Ceлютин А. Ю. Технология линий задержки в печатной линзе Ротмана. Радиотехника, 85 (3), 134–147 (2021). https://doi.org/10.18127/j00338486-202103-14; https://www.elibrary.ru/fowslw
Supplementary files
