Розв'язано важливу науково-технічну задачу в галузі цифрової обробки тональних сигналів, яка полягає у визначенні частоти тонального сигналу з максимально досяжною точністю за допомогою нових економічних і швидкодіючих засобів тонального аналізу, розроблених на базі сучасних компонентів. Відзначено, що проблема точного визначення частотно-фазових параметрів тонального сигналу виникає у випадку розбіжності аналізованого сигналу з дискретною шкалою дискретного перетворення Фур'є (ДПФ). В результаті дискретний спектр одного тону розмивається і сигнал не може бути точно визначеним на осі частот. Інтерпретація цього явища за допомогою фільтрації гребінкою ДПФ полягає в тому, що внаслідок перекриття амплітудно-частотних характеристик (АЧХ) фільтрів гребінки ДПФ від кожного пелюстка ДПФ з'являється відповідна кількість відгуків. Здійснено перетворення такого недоліка ДПФ на корисне явище, що дозволяє шляхом розгляду відношення двох відгуків сусідніх фільтрів гребінки ДПФ точно визначати частоту сигналу. Такий підхід не потребує визначення всього спектра, для аналізу достатньо лише корисних значень двох спектральних характеристик для демодуляції одного тону. В частотному періоді між ними частота сигналу визначається так точно, як міг би дозволити ідеальний фільтр, в якому відсутнє явище Гіббса. Таким чином, невідомі параметри сигналу визначаються за допомогою нелінійної системи рівнянь, випадковими параметрами яких є дискретні значення АЧХ відфільтрованого сигналу. Автоматизований розв'язок такої системи рівнянь (аналітично або за допомогою відомих числових методів) реалізовано у вигляді алгоритму, який є частиною програмного забезпечення спеціально спроектованих засобів аналізу тональних сигналів. Проаналізовано групу нових числово-аналітичних методів і алгоритмів демодуляції тональних сигналів, два з яких застосовано під час проектування та роботи технічних засобів гідроакустики та зв'язку. Вперше спроектовано та створено апаратурну частину низькочастотного акустичного аналізу та цифрового двотонального зв'язку в межах системи гідроакустичного інтерферометра та малої системи гідролокації на базі одержаних методів і алгоритмів, що доводить придатність для використання цих методів на практиці. Розроблено програмне забезпечення даних засобів і тестувальне програмне забезпечення, яке реалізує запропоновані алгоритми, а також програмне забезпечення систем двотонального цифрового зв'язку, яке спрощує роботу з двотональними сигналами. Досліджено алгоритм однотонального аналізу та двох алгоритмів обробки відповідних гідроакустичних сигналів шляхом розрахунку необхідної розрядності та показано можливість використання сучасної економічної та малогабаритної елементної бази. Встановлено, що створені методи й алгоритми дозволяють визначати частоту тонального сигналу за дуже малої роздільної здатності за частотою з принциповим скороченням обчислень у порівнянні з відомими сучасними методами тонального аналізу. Показано, що кількість тонів у сигналі не є суттєвою, за цього важливо лише аби вона не перебільшувала половини величини дискредитованого масиву. Це уможливлює створення високочастотних методів уточнення дискретного спектра низькочастотних сигналів.

  Завантажити