Удосконалено адаптивні підходи щодо апроксимації експериментальних даних на базі методів псевдоінверсії та структурно-параметричної оптимізації. Побудовано динамічні моделі у формі систем звичайних диференціальних і різницевих рівнянь відносно параметрів, які визначають структуру апроксимуючої функції. Досліджено питання збіжності неперервних і дискретних ітераційних схем з уточнення параметрів-ознак для апроксимації сигналів у реальному часі. Сформульовано та доведено теореми про збіжність, які грунтуються на другому методі Ляпунова та на нових результатах у галузі практичної стійкості. Одержано оцінки для аналізу збіжності, які пов'язують початкове наближення, точність апроксимації на заданому відрізку часу та його довжину. Для структурно-параметричного представлення апроксимуючих функцій розроблено нові підходи побудови ортогональних перетворень, які враховують структуру одержаних експериментальних даних. Здійснено практичне впровадження запропонованих методів й алгоритмів для розв'язання деяких важливих задач цифрової обробки сигналів, розпізнавання та класифікації голосової інформації.

  Скачати повний текст

Досліджено й удосконалено методи нелінійної фільтрації сигналів і зображень на основі порядкових статистик. Для підвищення показника продуктивність/апаратна складність запропоновано новий клас цифрових фільтрів на основі деревоподібних структур і порядкових статистик - деревоподібні медіанні фільтри (ДМФ). З'ясовано, що ДМФ мають вищу швидкодію у порівнянні з медіанними фільтрами (МФ) за однакової апертури фільтра та більш високого ступеня придушення шуму (СПШ). Наведено рекомендації щодо використання ДМФ за однакових апаратних витрат для ефективного видалення різного виду шумів, зокрема, імпульсного шуму під час обробки сигналів і зображень у реальному масштабі часу. Проведено теоретичні дослідження СПШ для різних моделей вхідного шуму та коефіцієнта придушення імпульсної перешкоди ДМФ у порівнянні з МФ і псевдо-МФ за різних апертур фільтра. Визначено структури ДМФ, що мають максимальний СПШ і коефіцієнт придушення імпульсної перешкоди для фіксованої апертури фільтра. Оцінено апаратну складність і швидкодію запропонованих ДМФ для різних розмірів апертури та розрядності вхідних даних у порівнянні з МФ.

  Скачати повний текст

Досліджено питання підвищення точності прогнозування в системах управління завдяки використанню цифрових адаптивних динамічних прогнозуючих фільтрів (ЦАДПФ). Розроблено структуру лінійного ЦАДБФ на базі апроксимації невідомої вагової функції об'єкта багаточленами (Чебишева, Ерміта, Лагера) та подальшого визначення параметрів за методом найменших квадратів. Запропоновано методики використання запропонованої структури цифрового динамічного лінійного фільтра (ЦДЛФ) для багатовимірних об'єктів і надання фільтру адаптивних властивостей. Оцінено вплив на точність роботи фільтра кількості спостережень за об'єктом, вибору апроксимуючих багаточленів, їх кількості, правильності оцінювання інтервалу інерційності. Кількісні оцінки дозволяють скоротити час на синтезування ЦДЛФ та підвищити точність прогнозування поведінки інерційних об'єктів.

  Скачати повний текст

Розвинуто методи Кунга - Лейзерзона для реалізації фільтрів нерекурсивного типу та метод реалізації фільтра рекурсивного типу стосовно розробки систолічних алгоритмів розв'язання одновимірних задач цифрової фільтрації та багаторазової каскадної цифрової фільтрації. Розроблено новий квазісистолічний метод розв'язання задач цифрової фільтрації будь-якої вимірності. На підставі цього методу запропоновано оптимальні за швидкодією паралельноконвеєрні алгоритми. Оптимальність доведено у заданих класах алгоритмів, еквівалентних за інформаційним графом. Розвинуто квазісистолічний метод стосовно побудови паралельнооконвеєрних алгоритмів розв'язання задач багаторазової каскадної цифрової фільтрації різної вимірності. Запропоновано паралельноконвеєрні алгоритми розв'язання задач фільтрації у разі накладання обмежень на кількість вихідних каналів зв'язку у функціональних елементах квазісистолічних структур, які їх реалізують. Наведено результати оцінювання прискорення та підтверджено ефективність розроблених алгоритмів. Побудовано алгоритми з обмеженим паралелізмом для розв'язання задач цифрової фільтрації на універсальних паралельних обчислювальних системах. Визначено достатні умови, за яких прискорення цих алгоритмів набуває оптимального або близького до нього значення. На підставі аналізу проблеми реалізації нейронних мереж запропоновано ефективні паралельні алгоритми організації масових обчислень у дво- та тривимірних багатошарових мережах прямого поширення та з проективними і латеральними зв'язками. Розроблено архітектуру обчислювальних засобів для виконання паралельноконвеєрних алгоритмів і схеми реалізації певних алгоритмів з обмеженим паралелізмом на універсальних паралельних обчислювальних системах з розподіленою пам'яттю.

  Скачати повний текст

Створено інформаційні технології двовимірного функціонального перетворення сигналів, що використовують мінімаксні наближення нелінійними виразами та реалізуються одно- та двовимірними цифро-частотними функціональними перетворювачами. Розроблено інформаційні технології функціонального перетворення сигналів засобами двовимірного мінімаксного наближення багаточленами та їх функціями: степеневою, логарифмічною та експоненціальною. Запропоновано метод синтезу цифро-частотних функціональних перетворювачів одно- та двовимірних сигналів, що дозволило формалізувати перехід від заданої функціональної залежності до структури цифро-частотного перетворювача. Досліджено алгоритми та програми для оцінки якості роботи розроблених нелінійних функціональних перетворювачів сигналів.

  Скачати повний текст

Розроблено шумову модель алгоритму пари дзеркальних фільтрів дискретного вейвлет-перетворення (ДВП). Проведено експериментальні дослідження для реальних сигналів і зображень, на підставі їх результатів розроблено методику вибору розрядності коефіцієнтів фільтрів і арифметичних операцій залежно від допустимого рівня погрішності квантування. Запропоновано методику проектування ліфтингового алгоритму з урахуванням погрішностей обчислень. Розроблено шумову модель ліфтингового алгоритму ДВП. Проведено експериментальні дослідження для реальних сигналів і зображень, на підставі яких розроблено методику вибору розрядності коефіцієнта фільтрів і арифметичних операцій залежно від допустимого рівня шумів квантування. У порівняльному аспекті проаналізовано ліфтинговий алгоритм пари дзеркальних фільтрів з урахуванням квантування коефіцієнтів фільтрів і результатів арифметичних операцій. Розроблено програму реалізації ліфтингового алгоритму на мікроконтролерах, яка передбачає реалізацію операцій множення з накопиченням, замінених простими командами зрушення та складання. В них речові коефіцієнти наведені у вигляді раціональних дробів. На підставі результатів проведених експериментальних досліджень доведено можливість реалізації ДВП на мікроконтролерах.

  Скачати повний текст

Розроблено метод перевірки цілісності цифрового сигналу (ЦС) з наступною локалізацією області несанкціонованої зміни у випадку її порушення на базі одержаних результатів дослідження DQ-ефекту, що призвело до підвищення ефективності функціонування системи захисту інформації за реальних умов. Сформульовано та доведено критерій виявлення DQ-ефекту у вигляді періодично повторюваних піків і ненульових западин, а також піків і нулів на гістограмах коефіцієнтів цифрового сигналу. Розглянуто можливість зниження обчислювальної складності процесу дослідження DQ-ефекту та підвищення ефективності його виявлення. Досліджено вплив природних шумів на виявлення DQ-ефекту. Розроблено ефективні методи перевірки цілісності й уточнення локалізації області порушення цілісності ЦС, за стиснення якого використовується квантування, працюючі у реальних умовах функціонування системи. Обгрунтовано можливість зменшення часових витрат за рахунок реалізації на паралельній обчислювальній системі для розробленого алгоритму визначення максимального коефіцієнта порушення цілісності ЦС, що є основою методів перевірки цілісності й уточнення локалізації області її порушення.

  Скачати повний текст

Висвітлено питання розробки орієнтованих на НВІС-реалізації паралельних методів і алгоритмів обчислень, створення високопродуктивних спеціалізованих засобів технологій цифрової обробки сигналів у реальному часі з високою ефективністю використання обладнання. Розвинуто теорію проектування орієнтованих на НВІС-реалізації паралельних операційних пристроїв для виконання базових операцій алгоритмів цифрової обробки сигналів (ЦОС), досліджено їх основні характеристики. Розроблено програмовані за розміром і видом перетворення НВІС-процесори для реалізації базових перетворень і синтезовано на їх базі матричні процесори ортогональних тригонометричних перетворень. Обгрунтовано ефективність застосування запропонованих методів, алгоритмів і структур на прикладах реалізації комплекту спеціалізованих НВІС, процесорів і систем ЦОС.

  Скачати повний текст

Розроблено методи й алгорими побудови лінійних блокових кодів з покращаними властивостями з метою підвищення завадостійкості передачі дискретних повідомлень. Створено метод, алгоритми та структурні схеми кодування та декодування алгеброгеометричними кодами на просторових кривих. Встановлено, що формування кодових слів реалізується із застосуванням елементарних арифметичних операцій з елементами скінченного поля. З'ясовано, що ступінь складності алгебричного декодування запропонованим методом зростає поліноміально залежно від виправляючої здатності коду. На підставі дослідження завадостійкості передачі дискретних повідомлень встановлено, що за фіксованої потужності алфавіту символів і довжини застосування алгеброгеометричних кодів на просторових кривих можна одержати енергетичну перевагу від кодування 0,5 - 0,8 дБ у порівнянні з недвійковими кодами БЧХ.

  Скачати повний текст

Розроблено спектральні методи розпізнавання та класифікації складних сигналів, що подані у дискретній формі. Запропоновано спектральний метод відновлення складних сигналів, що є інваріантним відносно зсувів та обертань і грунтується на побудові системи дискретних ортонормованих базисних функцій Кравчука. Показано, що відповідний алгоритм відновлення сигналів реалізує операцію узагальненої згортки та максимізацію функціоналу енергії, яка забезпечує автоматичне розпізнавання сигналів із заданою апріорі точністю. Запропоновано спектральний метод класифікації нестаціонарних дискретних сигналів, що грунтується на побудові параметричних динамічних моделей з використанням системи дискретних функцій Кравчука. Розроблені алгоритми класифікації застосовуються для розпізнавання та класифікації електрофізичних сигналів (електрокардіограм та електроенцефалограм). Розроблено програмне забезпечення, яке реалізує запропоновані алгоритми та забезпечує розв'язання задач розпізнавання та класифікації складних сигналів в автоматичному режимі, що сприяє вирішенню завдань медичної діагностики.

  Скачати повний текст

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.

  Скачати повний текст

Здійснено математичну формалізацію процедури рандомізації та досліджено властивості рандомізованих цифрових послідовностей, що дало змогу визначити системні характеристики функціональної рандомізації в різних базисах та перспективні галузі застосування методів для цифрової обробки даних (ЦОД). Запропоновано нові методи ЦОД на базі процедур рандомізації та створено відповідні спецпроцеси обробки даних, а саме: метод підвищення завадостійкості приймання вузькосмугових сигналів, який дозволяє покращити відношення сигнал/шум на виході цифрових приймачів; метод спектральної обробки цифрових даних з метою спрощення алгоритма обчислення та підвищення швидкодії спецпроцесорів; метод стиснення цифрових даних, застосування якого покращує коефіцієнт стиснення у порівнянні з відомими методами.

  Скачати повний текст

Розроблено методи синтезу конвеєрних обчислювальних систем (ОС) через відображення просторового графа синхронних потоків даних у структуру ОС і розклад виконання операцій у ній, який забезпечує за заданого періоду виконання алгоритму в L тактів мінімізацію тривалості тактового інтервалу, об'єму пам'яті, а також апаратних витрат, включаючи кількість процесорних елементів, їх регістрів, мультиплексорів, з'єднань. Розроблено методи синтезу конвеєрних ОС для програмованих логічних інтегральних схем (ПЛІС), проектування ОС з використанням мови VHDL, відображення алгоритмів обробки синхронних потоків даних з операторами керування, спосіб синтезу буферних схем.

  Скачати повний текст

Досліджено принципи побудови та розроблено нові аналого-цифрові перетворювачі поодиноких і рідкоповторюваних сигналів зі значним підвищенням їх швидкодії та точності, а також можливістю адаптації дохідних сигналів за амплітудою у часі в нано- та пікосекундному діапазонах. Наведено класифікацію перетворювачів. Розроблено нові класи перетворювачів, зокрема, швидкодіючі перетворювачі на основі спеціальних електронно-променевих трубок з електричним зчитуванням інформації та перетворювачі на основі елементів волоконної оптики. Запропоновано способи розширення динамічного діапазону перетворювачів, які дозволяють проводити реєстрацію й обробку поодиноких і рідкоповторюваних сигналів у діапазоні амплітуд від 10 мВ до 5 В без застосування механічних перемикачів. Виведено аналітичні вирази для характеристик перетворення й оцінки похибок перетворювачів. Запропоновано апаратні та програмні засоби зменшення похибки перетворення, алгоритми корекції нелінійностей сигнального та часового каналів і смуги пропускання перетворювачів, які зменшують сумарну похибку перетворення до 2 % і менше. Окремі вузли розроблених перетворювачів використано в серійних приладах С9-6, И9-2.

  Скачати повний текст

Удосконалено теортичні засади та розроблено нові методи представлення широкосмугових сигналів у часо-частотній області, на базі яких створено математичні моделі та алгоритми швидких перетворень. Введено поняття базового оператора відображення, за допомогою якого визначається ефективність вибраної базової функції для даного типу сигналу. Уточнено окремі положення теорії часо-частотного представлення зображень та просторово-частотного квантування малохвильових коефіцієнтів для підвищення якості та ступеня компресії даних сигналів. Удосконалено методи нанесення цифрових підписів на чорно-білі та кольорові зображення в малохвильовій області. На підставі результатів експериментальних досліджень підтверджено високу стійкість підписаних зображень до компресії, фільтрування та геометричних перетворень. Розроблено нові методи та математичні моделі процесів вимірювання енергетичних параметрів сигналів на основі їх часо-частотного перетворення, високу точність і завадостійкість яких підтверджено експериментально. Результати наукового дослідження використано для побудови нових програмно-апаратних засобів систем збору та обробки цифрової інформації.

  Скачати повний текст

Узагальнено вимоги та розробки єдиної теорії аналізу процесів часової дискретизації та амплітудного квантування сигналів, а також оцінку виникаючих похибок. Систематизовано вимоги ідеальної дискретизації (теореми Котельникова) та визначено необхідні фазові співвідношення сигналу та дискретизуючої послідовності. Вперше сформульовано умови узагальнення теореми Котельникова на амплітудне квантування, вимоги до ідеального квантувателя, сигналу та пристрою відновлення. Запропоновано кореляційний критерій аналізу, що є розвитком середньоквадратичного та враховує часові зв'язки в сигналах. Введено інтегральну та диференціальну функції розподілу за рівнями для детермінованих сигналів, отримано їх вирази для ряду сигналів. Використання функції розподілу дозволило застосувати до детермінованих сигналів імовірнісні методи аналізу та оптимізації. Показано імовірнісний характер амплітудного квантування детермінованих сигналів на фоні шуму й визнач його параметри. Отримано оцінки похибок часової дискретизації, що виникають за рахунок необмеженості спектра вихідного сигналу, обмеженого числа відліків, неідеальності характеристик фільтра, що відновлює, нестабільності частоти дискретизації, кінцевих величин параметрів схеми вибірки та збереження (кінцевої тривалості відлікових імпульсів), затримки відліку за умов дискретизації та дискретизації сигналів на фоні шуму. Розроблено єдину методику та визначено цільові функції оптимізації аналого-цифрового перетворення детермінованих і випадкових сигналів. Отримано вирази, що зв'язують інтервали часової дискретизації та амплітудного квантування між собою, з відношенням сигнал / шум і кореляційними сигналу та шуму.

  Скачати повний текст

Розроблено метод різницевої узгодженої цифрової фільтрації частотно-модульованих сигналів у часовій області з використанням модифікованої диференційної імпульсно-кодової модуляції (МДІКМ) для подання імпульсної характеристики узгодженого фільтра. Запропоновано метод для передачі та виявлення шумоподібних кодових послідовностей на базі знакової дельта-модуляції (ДМ). Досліджено вплив параметрів оцифрованих сигналів, кодерів і фільтрів на SNR на виході цифрового узгодженого фільтра. Запропоновано підходи щодо підвищення SNR на виході даного фільтра шляхом здійснення додаткових нелінійних операцій під час обчислення згортки. Розвинуто принципи побудови ефективних структур для різницевої узгодженої цифрової фільтрації з застосуванням знакової ДМ і МДІКМ.

  Скачати повний текст

Розроблено уніфіковані засоби виконання швидких алгоритмів ортогональних тригонометричних перетворень. Удосконалено прямі та побічні методи синтезу швидких алгоритмів зсунутих косинусних і синусних перетворень другого-четвертого видів для уніфікованих засобів цифрової обробки сигналів. На їх основі синтезовано ряд швидких алгоритмів, які вигідно відрізняються від відомих простотою структури та скорочують обчислювальні затрати. Доведено, що вони дозволяють розробляти уніфіковані ітераційні, матричні та потокові процесори виконання швидких алгоритмів перетворень Фур'є, Хартлі, зсунутих косинусних і синусних без суттєвого збільшення обладнання та втрат у швидкодії в порівнянні з процесорами, орієнтованими тільки на виконання одного перетворення; для програмованих процесорів кращими за швидкодією є побічні швидкі алгоритми.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Запропоновано науково обгрунтовані часо-частотні методи та засоби математичного моделювання перетворень нестаціонарних випадкових процесів на базі стохастичних параметричних інформаційних систем. Синтезовано часо-частотні моделі типу "вхід - вихід" цифрових (дискретних у часі) параметричних лінійних (у тому числі багатошвидкісних) гібридних і нелінійних електронних інформаційних каналів за умов нестаціонарної випадкової моделі дії. Наведені часо-частотні (частотно-масштабні) методи та моделі обробки сигналів використано для побудови нових програмно-апаратних засобів систем обробки інформації та розв'язання практичних задач у сучасних інформаційних технологіях.

  Скачати повний текст