Сучасний стан наукових досліджень та технологій в промисловості (Sep 2020)
БАГАТОЗОНДОВИЙ МІКРОХВИЛЬОВИЙ МУЛЬТИМЕТР З ОБРОБКОЮ СИГНАЛІВ ДАТЧИКІВ ФІЛЬТРОМ КАЛМАНА
Abstract
Предметом дослідження в статті є процес вимірювання параметрів сигналів і трактів надвисоких частот (НВЧ). Мета роботи – реалізація на ПЛІС багатозондового методу вимірювання параметрів сигналів і трактів c підвищенням точності за рахунок оптимальної обробки інформації, отриманої з датчиків. У статті вирішуються наступні завдання: створення моделі багатозондового мікрохвильового мультиметра з надмірною кількістю датчиків використання фільтрації Калмана у методі багатозондових мікрохвильових вимірювань і його реалізація на програмованих логічних інтегральних схемах (ПЛІС). Використовуються такі методи: лінійна алгебра при визначенні проміжних змінних зі зворотної матриці системи рівнянь, що описують багатозондову систему при побудові алгоритму обробки сигналів датчиків при непрямому вимірюванні потужності і коефіцієнта відбиття сигналів датчиків, теорія оцінювання при фільтрації проміжних змінних, як цільова функція при цьому виступає сума елементів головної діагоналі матриці дисперсії і коваріації (чим менше ця сума, тим менше похибка) за аналогією з методом найменших квадратів, де при D-оптимальному плануванні експерименту мінімізують добуток елементів головної діагоналі матриці дисперсії і коваріації, тому що добуток елементів головної діагоналі вносить основний вклад в обчислення визначника при зневажливо малих внедіагональних елементах матриці дисперсії і коваріації, в свою чергу визначник матриці дисперсії і коваріації візуалізується еліпсоїдом розсіювання, чим менше який, тим точніше вимірювання. Отримані наступні результати: удосконалена математична модель багатозондового методу вимірювання параметрів сигналів і трактів НВЧ, яка ґрунтується на перетворенні сигналів датчиків, розташованих вздовж напрямку передачі потужності у тракті у падаючу, відбиту та ту, що проходе, потужності і комплексний коефіцієнт відбиття навантаження, яка відрізняється фільтрацією проміжних змінних, що дозволило збільшити точність, запропоновано кінцевий автомат (FSM) з такими станами, як прогнозування і оновлення алгоритму фільтра Калмана та його моделювання за допомогою ПЛІС. Висновки: удосконалення обробки сигналів датчиків багатозондового мікрохвильового мультиметра дозволили збільшити точність вимірювань.
Keywords
