Оцінювання даних в телеметричному каналі, враженому хаотично-імпульсними перешкодами

Abstract

Проблемою багатьох телеметричних систем є невідповідність між високою швидкістю передачі даних і достовірністю їх прийому в умовах впливу імпульсних перешкод, характерних для різноманітних середовищ передачі інформації. Оскільки, завдяки стрімкому розвитку технологій, телеметрія додатково стала відігравати ключову роль в забезпеченні належного рівня надійності та гарантуванні заданого ступеня безпеки складних технологічних об’єктів та систем, така невідповідність стає все більш критичною. Стаття присвячена проблемі синтезу пристроїв оцінювання стану лінійних стаціонарних динамічних систем, що працюють в умовах шуму та збурень у каналі спостережень. В роботі розглядається комбінований вплив гаусівського шуму та хаотичних імпульсних перешкод на точність фільтрації повідомлень у цифровому телеметричному каналі. Метою дослідження є підвищенні точності оцінювання повідомлень в телеметричному каналі, враженому хаотично-імпульсними перешкодами з помірним зростанням обчислювальних витрат. В загальному випадку, ефективність використання методів синтезу пристроїв оптимального оцінювання залежить від повноти апріорної інформації відносно математичної моделі процесів, що мають місце у об'єкті контролю, статистичної інформації щодо властивостей діючих завад та механізму утворення вихідних даних. Для задач такого класу стандартним рішенням є оптимальний фільтр Калмана, який демонструє найвищу якість збіжності оцінок до істинних значень. Якщо дані поточного стану системи спостережень відсутні, малодостовірні або не відповідають прийнятим моделям то задача синтезу стає не некоректно сформованою. Для вирішення цього протиріччя, в представленій роботі запропонована адаптація моделі каналу спостережень до умов появи різноточних вихідних даних включно з аномальними. На основі скоректованої моделі синтезовано псевдобайєсівський мультигіпотезний алгоритм оцінювання в якому закладений механізм розрахунку апостеріорної ймовірності появи ХІП, а на його основі запроваджено пропорційне зважування вихідних оцінок. На основі результатів цифрового статистичного моделювання проведено порівняльний аналіз точності розглянутих алгоритмів оцінювання. Інформаційним джерелом для оцінки відносної точності вибраний сигнальний залишок, що утворюється, як різниця між еталонним телеметричним сигналом та оцінкою враженою ХІП, отриманою за допомогою відповідних фільтрів. Результати чисельного моделювання підтверджують ефективність запропонованого підходу.