Development of a device for the optimal reception of signals against the background of an additive three-component interference

Autor: Ananieva, Olha, Babaiev, Mykhailo, Blyndiuk, Vasyl, Davidenko, Mykhailo
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 2, № 9 (98) (2019): Інформаційно-керуючі системи; 6-13
Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 2, № 9 (98) (2019): Информационно-управляющие системы; 6-13
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 2, № 9 (98) (2019): Information and controlling system; 6-13
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: We have synthesized the optimal receiver of code signals from an automated locomotive signaling system. The signals are observed against the background of a three-component additive interference. The first component of the interference is pulse, the second component is a continuous sinusoidal disturbance from a power line, the third component is the Gaussian noise. We have implemented a method of joint evaluation of signal parameters and the structurally deterministic interference in the receiver. The proposed method is flexible to the changing parameters of interference. A decision on the form of the received code signal is made based on the criterion of a minimum in the mean square of approximation error. The error of approximation means a difference between the magnitude of the sum of a signal and the structurally deterministic interference components and the magnitude of total voltage at a receiver’s input. It has been shown, based on realistic assumptions about the statistical relationships between a signal and the interference components, that the objective function is a sum of the isolated logarithms from the ratios of likelihood and correction functions, taken with an opposite sign. This research has focused primarily on studying a possibility to reduce the impact of structurally deterministic interference. The result is the designed device capable to respond quickly to changes in the parameters of such an interference. We have shown a fundamental possibility to construct an optimal receiver in a modular fashion. In this case, modules can be connected and disconnected according to the a priori defined composition of the interference set, while the «library» of modules can be updated when the new kinds of interference emerge. It has been shown through computer simulation that in the channel, responsible for forming a valid solution, the magnitude of approximation error is about 6 times less than in the other two channels. This ratio holds when the amplitudes of a pulse noise and an interference from a power line have a multiple advantage over the amplitude of the code signal. The designed device ensures high noise immunity when distinguishing code signals over a wide range of interference parameters. This would make it possible to improve the safety of motion, as well as accuracy in keeping the schedule of trains
Синтезирован оптимальный приемник кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации. Сигналы наблюдаются на фоне аддитивной трехкомпонентной помехи. Первая компонента помехи – импульсная, вторая компонента – непрерывная синусоидальная помеха от линии электропередач, третья компонента – гауссовский шум. В приемнике реализован метод совместной оценки параметров сигнала и структурно детерминированных помех. Предложенный метод есть гибким к изменению параметров помех. Решение о виде принятого кодового сигнала принимается по критерию минимума среднего квадрата погрешности аппроксимации. Под погрешностью аппроксимации имеется в виду различие между величиной суммы сигнала и структурно детерминированных компонент помехи и величиной всего напряжения на входе приемника. На базе реалистических предположений о статистических взаимосвязях сигнала и компонент помехи показано: целевая функция представляет собой взятую с обратным знаком сумму изолированных логарифмов отношений правдоподобия и поправочных функций. Исследования были направлены прежде всего на изучение возможности ослабления воздействия структурно детерминированных помех. В итоге разработанное устройство способное оперативно реагировать на изменения параметров таких помех. Показана принципиальная возможность построения оптимального приемника по модульному принципу. При этом модули могут подключаться и отключаться согласно априорно определенному составу комплекса помех, а «библиотека» модулей может пополняться при появлении новых видов помех. Путем компьютерного моделирования показано, что в канале, который отвечает формированию верного решения, величина погрешности аппроксимации приблизительно в 6 раз меньше, чем в других двух каналах. Это соотношение остается справедливым, когда амплитуды импульсной помехи и помехи от линии электропередач имеют многоразовое преимущество над амплитудой кодового сигнала. Разработанное устройство обеспечивает высокую помехоустойчивость различения коддових сигналов в широком диапазоне параметров помех. Это позволит повысить безопасность движения и точность соблюдения графика движения поездов
Синтезовано оптимальний приймач кодових сигналів автоматичної локомотивної сигналізації. Сигнали спостерігаються на тлі адитивної трикомпонентної завади. Перша компонента завади – імпульсна, друга компонента – неперервна синусоїдна завада від лінії електропередач, третя компонента – гаусівський шум. В приймачі реалізовано метод сумісної оцінки параметрів сигналу та структурно детермінованих завад. Запропонований метод є гнучким до зміни параметрів завад. Рішення про вид прийнятого кодового сигналу приймається за критерієм мінімуму середнього квадрату похибки апроксимації. Під похибкою апроксимації мається на увазі різниця між величиною суми сигналу та структурно детермінованих компонент завади та величиною всієї напруги на вході приймача. На базі реалістичних припущень про статистичні взаємозв’язки сигналу та компонент завади показано: цільова функція являє собою взяту із зворотним знаком суму ізольованих логарифмів відношень правдоподібності та поправочних функцій. Дослідження були направлені перш за все на вивчення можливості ослаблення впливу структурно детермінованих завад. В підсумку розроблений пристрій здатен оперативно реагувати на зміни параметрів таких завад. Показано принципову можливість побудови оптимального приймача за модульним принципом. При цьому модулі можуть підключатися та відключатися відповідно до апріорно визначеного складу комплексу завад, а «бібліотека» модулів може поповнюватися по появі нових видів завад. Шляхом комп’ютерного моделювання показано, що в каналі, який відповідає формуванню вірного рішення, величина похибки апроксимації приблизно в 6 разів менше, ніж в інших двох каналах. Це співвідношення залишається справедливим, коли амплітуди імпульсної завади та завади від лінії електропередач мають багаторазову перевагу над амплітудою кодового сигналу. Розроблений пристрій забезпечує високу завадостійкість розрізнення коддових сигналів у широкому діапазоні параметрів завад. Це дозволить підвищити безпеку руху і точність дотримання графіка руху поїздів
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: