MỤC LỤC

trang

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Mục lục

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

MỞ ĐẦU 1

Chương 1. Tổng quan về xử lý không gian và xử lý thời gian 4

1.1. Các khái niệm cơ bản về tín hiệu không gian 4

1.2. Các giả thiết ban đầu 5

1.2.1. Môi trường truyền dẫn là tổn hao tối thiểu, không phân tán 5

1.2.2. Các tín hiệu truyền lan được giả thiết là sinh ra bởi 1 nguồn điểm 5

1.2.3. Môi trường truyền lan là đẳng hướng 6

1.3. Tín hiệu không gian trong hệ toạ độ cực 6

1.3.1. Biểu diễn tín hiệu không gian trong hệ toạ độ cực 6

1.3.2. Miền đối ngẫu của tín hiệu không gian trong hệ toạ độ cực 8

1.4. Tín hiệu không gian trong hệ toạ độ Decac 10

1.4.1. Biểu diễn tín hiệu không gian trong hệ toạ độ Decac 10

1.4.2. Miền đối ngẫu của tín hiệu không gian trong hệ toạ độ Decac 11

1.5. Mạch lọc và quá trình xử lý tín hiệu không gian 12

1.5.1. Khái niệm chung 12

1.5.2. Đáp ứng xung và đáp ứng số sóng- tần số 13

1.6. Bộ tạo tia 14

1.6.1. Bộ tạo tia- Mạch lọc không gian điển hình 14

1.6.2. Các cấu trúc cơ bản của bộ tạo tia 15

1.6.3. Đáp ứng số sóng – tần số và khái niệm giản đồ hướng 17

1.6.4. Mảng tuyến tính cách đều ULA 20

1.7. Phần xử lý thời gian 25

1.7.1. Nguyên lý phát hiện mục tiêu trong môi trường nhiễu phản xạ

cộng tạp âm 25

1.7.2. Bank lọc Doppler 30

Chương 2. Xử lý tín hiệu không gian – thời gian thích nghi STAP 34

2.1. Tổng quan về xử lý tín hiệu không gian – thời gian tối ưu 34

2.1.1. Ý nghĩa của xử lý không gian – thời gian tối ưu 34

2.1.2. Các khái niệm cơ bản 37

2.2. Phân tích quá trình xử lý không gian – thời gian tối ưu 39

2.2.1. Mô hình vector tín hiệu không gian – thời gian 39

2.2.2. Ma trận hiệp biến nhiễu không gian – thời gian 43

2.2.3. Xác định các trọng số của bộ xử lý không gian – thời gian tối ưu 44

2.2.4. Thừa số cải thiện IF 46

2.3. Mạch lọc không gian – thời gian thích nghi 47

2.3.1. Nguyên lý chung 47

2.3.2. Cơ chế hoạt động và các thông số cơ bản 50

2.3.3. Các thuật toán thích nghi không gian – thời gian 53

2.4. Các khái niệm và kỹ thuật liên quan trong xử lý tín hiệu không gian

thời gian 60

2.4.1. Phân tích phổ giá trị riêng 60

2.4.2. Phân bố trọng số và kỹ thuật cửa sổ hoá 63

Chương 3. Giải pháp cải thiện xử lý tín hiệu không gian thời gian

thích nghi 68

3.1. Nguyên lý biến đổi không gian con không gian – thời gian tuyến

tính 68

3.1.1. Cơ sở nguyên tắc biến đổi không gian con tuyến tính 68

3.1.2. Các dạng cơ bản của ma trận biến đổi 70

3.1.3. Phương pháp thực hiện biến đổi không gian con không gian – thời

gian tuyến tính 76

3.2. Bộ xử lý vector riêng phụ AEP 78

3.2.1. Nguyên tắc hoạt động 78

3.2.2. Các đặc điểm kỹ thuật 80

3.2.3. Đánh giá chung và các hạn chế 85

3.3. Bộ xử lý kênh phụ ACP 86

3.3.1. Nguyên tắc hoạt động 86

3.3.2. Các đặc điểm kỹ thuật 90

3.3.3. Đánh giá chung và các hạn chế 95

KẾT LUẬN 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO

MỞ ĐẦU

Vấn đề xử lý tín hiệu không gian-thời gian bắt đầu được quan tâm từ năm 1958 và được kết hợp với xử lý thích nghi vào khoảng năm 1970, nhưng việc nghiên cứu đi sâu và hình thành những hệ thống thực hiện hữu hiệu chỉ xuất hiện trong vài năm gần đây nhờ sự tiến bộ của công nghệ máy tính. Xử lý tín hiệu không gian-thời gian thích nghi được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như thông tin liên lạc, hàng không, hàng hải, địa chất, thiên văn, xử lý ảnh...

Mục đích của quá trình xử lý tín hiệu không gian-thời gian thích nghi là nhằm tách lọc tín hiệu có ích ra khỏi các tín hiệu không mong muốn khác như can nhiễu, tạp âm từ một tập hợp các tín hiệu thu được. Sự loại bỏ hoàn toàn nhiễu và tạp âm và một công việc lý tưởng, không thể thực hiện được trên thực tế. Thực chất, ta chỉ có thể làm sáng rõ tín hiệu có ích trên nền các tín hiệu không mong muốn khác càng nhiều càng tốt, mà về mặt kỹ thuật được hiểu là làm tăng công suất của tín hiệu có ích trong khi làm giảm công suất của nhiễu và tạp âm.

Những vấn đề lý thuyết và thực tế kỹ thuật trên đây là cơ sở chủ yếu để hình thành nội dung đề tài luận án: “Xử lý tín hiệu không gian-thời gian”.

Mục tiêu của luận án là đi sâu nghiên cứu vấn đề làm cực đại hoá tỷ số tín hiệu trên nhiễu cộng tạp âm SINR, với đối tượng nghiên cứu là kỹ thuật xử lý tín hiệu không gian- thời gian thích nghi.

Nhiệm vụ chính của luận án là đưa ra các kỹ thuật biến đổi không gian con, điển hình là hai phương án bộ xử lý vector riêng phụ và bộ xử lý kênh phụ, đồng thời phân tích các ưu nhược điểm của mỗi loại dựa trên các khái niệm cơ bản.

Phạm vi nghiên cứu của luận án không đề cập đến tất cả lĩnh vực áp dụng của xử lý không gian- thời gian, mà chỉ nhấn mạnh về xử lý tín hiệu trong radar, bởi môi trường hoạt động của tín hiệu radar là khốc liệt nhất và điển hình nhất.

Phương pháp nghiên cứu của luận án là dựa trên các lập luận giải tích, đồng thời thể hiện và kiểm chứng bằng các mô phỏng máy tính. Do đó kết qủa cuối cùng thường được đánh giá và so sánh thông qua các đồ thị đặc tính.

Cấu trúc luận án gồm phần mở đầu, 3 chương và phần kết luận:

Chương 1: Tổng quan về xử lý không gian và xử lý thời gian.

- Các khái niệm cơ bản về tín hiệu không gian và các giả thiết ban đầu.

- Cách biểu diễn tín hiệu không gian và miền đối ngẫu của nó trong hệ toạ độ cực.

- Cách biểu diễn tín hiệu không gian và miền đối ngẫu của nó trong hệ toạ độ Decade (Cartesian).

- Bộ tạo tia (Beamformer) và các cấu trúc cơ bản của bộ tạo tia.

- Mảng tuyến tính cách đều ULA.

- Hiệu ứng Doppler và nguyên lý phát hiện mục tiêu trong nhiễu phản xạ qua xử lý Doppler.

- Bank lọc Doppler.

Chương 2: Xử lý tín hiệu không gian thời gian thích nghi

- Tổng quan về quá trình xử lý tín hiệu không gian- thời gian tối ưu.

- Phân tích quá trình xử lý không gian- thời gian tối ưu.

- Mạch lọc không gian- thời gian thích nghi.

- Các khái niệm và kỹ thuật liên quan trong xử lý tín hiệu không gian- thời gian thích nghi.

Chương 3: Giải pháp cải thiện xử lý tín hiệu không gian- thời gian thích nghi.

- Nguyên lý biến đổi không gian con.

- Bộ xử lý vector riêng phụ AEP.

- Bộ xử lý kênh phụ ACP.

Phần kết luận: Đánh giá các kết quả nghiên cứu và đề xuất hướng phát triển của đề tài.