Statistical properties of output signals in optical-television systems with limited dynamic range

Authors

  • Татьяна Александровна Стрелкова Kharkiv National University of Radio Electronics Lenina 16, Kharkov, 61166, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.23361

Keywords:

optical-television systems, signal fluctuations, alpha - stable processes, limiting distributions

Abstract

Much attention is paid to studying the statistical properties and models of output signals in optical-television systems, post-detection processing methods. Despite the wide use of the Poisson and Gaussian models for describing the output signals due to their relative simplicity and possibility of obtaining analytical results, an adequate description of real processes requires taking into account the influence of abnormal emissions when registering optical radiation and fluctuations of transfer coefficients of receiving paths of optical-electronic systems.

Modern methods of signal detection under a priori uncertainty are quite effective for the Poisson and Gaussian statistics, while abnormal emissions in the received optical field can significantly distort the estimates of system detection characteristics as a whole.

Statistical properties of the output signals in the opticaltelevision systems with limited dynamic range taking into account interaction between the input radiation and optical link are considered in the paper. The model of á-stable processes was used to describe signals. Limiting distributions of the output signals are analyzed for belonging to the domain of attraction of the normal and stable laws with the characteristic indicator á. The asymptotic behavior of the distribution function of the output signals in the optical-television systems with limited dynamic range is experimentally verified and the applicability of generalized limit theorems is proved. Using the proposed model will allow to avoid conflicts between experimental data and existing mathematical models of output signals, and can be a theoretical basis for extending the dynamic range of opticaltelevision systems

Author Biography

Татьяна Александровна Стрелкова, Kharkiv National University of Radio Electronics Lenina 16, Kharkov, 61166

Department of bases of the radio engineering

References

  1. Трошина, И. П. Особенности компьютерного моделирования оптико-электронных систем третьего поколения [Текст] /И. П. Трошина, Ю. Г. Якушенков // Оптический журнал. – 2010. – № 2. – С. 87–89.
  2. Никитин, В. М. Адаптивная помехозащита оптико-электронных информационных систем [Текст] : монография / В. М. Никитин, В. Н. Фомин, А. И. Николаев, И. Л. Борисенков. – Белгород, 2008. – 196 с.
  3. Оптическая локация. Теоретические основы приема и обработки оптических сигналов [Текст] : монография / Под ред. А. И. Стрелкова. – Х.: Апостроф, 2010. – 312 с.
  4. Лытюга А. П. Алгоритмы обнаружения оптических сигналов от низкоорбитальных космических объектов в дневное время [Текст] / А. П. Лытюга // Системи обробки інформації. – 2010. – Вип. 4(22). – С. 41 – 46.
  5. Березин В. В. Обнаружение и оценивание координат изображений точечных объектов в задачах астронавигации и адаптивной оптики [Текст] / В. В. Березин, А. К. Цыбулин // Весткик ТОГУ. – 2008. – № 1(8). – С. 11 – 20.
  6. Андреев А. Л. Разработка структуры коплексной модели оптико-электронной системы наблюдения за точечными объектами [Текст] / А. Л. Андреев, Т. П. Лбова // Научно технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. – 2009. – № 5(63). – С. 10–15.
  7. Мосягин Г. М. Теория оптико-электронных систем [Текст]: монография / Г. М. Мосягин, В. Б. Немтинов, Е. Н. Лебедев. – М., 1990. – 432 с.
  8. Шереметьев А. Г. Статистическая теория лазерной связи [Текст]: монография [Текст] / А. Г. Шереметьев. – Москва, 1971. – 264 с.
  9. Стрелков А. И. Особенности математического описания процессов ослабления оптического излучения [Текст] / А. И. Стрелков, Е. И. Жилин, Т. А. Стрелкова А. П. Лытюга, Т. В. Бутрым // Радиотехника: Всеукр. Межвед. науч.-техн. сб. – 2012. – Вып. 168. – С. 97 – 102.
  10. Стрелков А. И. Стохастико-детерминированный подход к обработке оптических сигналов в оптико-электронных системах [Текст] / А. И. Стрелков, Т. А. Стрелкова, А. П. Лытюга // Научно-технический журнал «Контенант», г. Красногорск. – 2013. – Том 12. – №1. – С. 83 – 87.
  11. Стохастический подход к оценке качества оптического стекла. Проблемные вопросы [Текст]: материалы Международного
  12. историко-научного симпозиума «История оптики и современность», 28-30 октября 2013 г. Санкт-Петербург. – ЛИТМО,
  13. – С. 58 – 59.
  14. Стрелкова Т. А. Исследование статистики пространственно-временных сигналов в оптико-электронных системах [Текст] / Т. А. Стрелкова, Ю. И. Созонов, Ю. А. Яновский // Радиотехника: Всеукр. Межвед. науч.-техн. сб. – 2012. – Вып. 170. – С. 185 – 188.
  15. Bennett Jean M. Шероховатость поверхности и рассеяние [Текст] : монография / Jean M. Bennett, Lars Mattsson. – Optical Society of America, 1993. – 119 с.
  16. Большаков И. А. Прикладная теория случайных потоков [Текст]: монография / И. А. Большаков, В. С. Ракошиц – Москва, 1978. – 248 с.
  17. Феллер В. Введение в теорию вероятности и ее приложения [Текст]: монография / В. Феллер. – Москва, 1964. – 765 с.
  18. Кокс Д., Льюис П. Стохастический анализ последовательностей событий [Текст] : монография / Д. Кокс, П. Льюис. – Москва, 1969. – 312 с.
  19. Золотарев В. М. Устойчивые законы и их применение [Текст]: монография / В. М. Золотарев. – Москва, 1984. – 66 с.
  20. Леви Поль. Стохастические процессы и броуновское движении [Текст]: монография / П. Леви, 1972. – 375 с.
  21. Гниденко Б. В. Предельные теоремы для сумм независимых случайных величин [Текст]: монография / Б. В. Гриденко, А. Н. Колмогоров. – Москва, 1949. – 264 с.
  22. Troshina, I. P., Yakushenkov, Yu. G. (2010). Osobennosti kompyuternogo modelirovaniya optiko-elektronnyx sistem tretego pokoleniya. Opticheskij zhurnal, 2, 87–89.
  23. Nikitin, V. M., Fomin, V. N., Nikolaev, A. I., Borisenkov, I. L. (2008). Adaptivnaya pomexozashhita optiko-elektronnyx informacionnyx system, 196.
  24. Strelkov, A. I., Lytyuga, A. P., Strelkova, T. A. (2010). Opticheskaya lokaciya. Teoreticheskie osnovy priema i obrabotki opticheskix signalov, 312.
  25. Lytyuga, A. P. (2010). Algoritmy obnaruzheniya opticheskix signalov ot nizko-orbitalnyx kosmicheskix bektov v dnevnoe vremya. Sistemi obrobki іnformacії, 4 (22), 41–46.
  26. Berezin, V. V., Cybulin, A. K. (2008). Obnaruzhenie I ocenivanie koordinat izobrazhenij tochechnyx obektov v zadachax astronavigacii i adaptivnoj optiki. Vestkik TOGU, 1 (8), 11–20.
  27. Andreev, A. L., Lbova, T. P. (2009). Razrabotka struktury kopleksnoj modeli optiko-elektronnoj sistemy nablyudeniya za tochechnymi obektami. Nauchno texnicheskij vestnik Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo universiteta informacionnyx texnologij, mexaniki i optiki, 5 (63), 10–15.
  28. Mosyagin, G. M., Nemtinov, V. B., Lebedev, E. N. (1990). Teoriya optiko-elektronnyx system, 432.
  29. Sheremetev, A. G. (1971). Statisticheskaya teoriya lazernoj svyazi, 264.
  30. Strelkov, A. I., Zhilin, E. I., Strelkova, T. A., Lytyuga, A. P., Butrym, T. V. (2012), Osobennosti matematicheskogo opisaniya processov oslableniya opticheskogo izlucheniya. Radiotexnika: Vseukr. Mezhved. nauch.-texn. Sb, 168, 97–102.
  31. Strelkov, A. I., Strelkova, T. A., Lytyuga, A. P. (2013). Stoxastiko-determinirovannyj podxod k obrabotke opticheskix signalov v optiko-elektronnyx sistemax. Nauchno-texnicheskij zhurnal «Kontenant», 12 (1), 83–87.
  32. Strelkova, T. A., Sautkin, V. A. (2013). Stoxasticheskij podxod k ocenke kachestva opticheskogo stekla. Pro-blemnye voprosy. Materialy Mezhdunarodnogo istorikonauchnogo simpoziuma «Istoriya optiki i sovremennost», 58–59.
  33. Strelkova, T. A., Sozonov, Yu. I., Yanovskij, Yu. A. (2012). Issledovanie statistiki prostranstvenno-vremennyx signalov v optiko-elektronnyx sistemax. Radiotexnika: Vseukr. Mezhved. nauch.-texn. sb., 170, 185–188.
  34. Bennett, Jean M., Mattsson, Lars. (1993) Sheroxovatost poverxnosti i rasseyanie. Optical Society of America, 119.
  35. Bolshakov, I. A., Rakoshic, V. S. (1978). Prikladnaya teoriya sluchajnyx potokov, 248.
  36. Feller, V. (1964). Vvedenie v teoriyu veroyatnosti i ee prilozheniya, 765.
  37. Koks, D., Lyuis, P. (1969). Stoxasticheskij analiz posledovatelnostej sobytij, 312.
  38. Zolotarev, V. M. (1984). Ustojchivye zakony i ix primenenie, 66.
  39. Levy, Pol. (1972). Stoxasticheskie processy i brounovskoe dvizhenii, 375.
  40. Gnidenko, B. V., Kolmogorov, A. N. (1949). Predelnye teoremy dlya summ nezavisimyx sluchajnyx velichin, 264.

Downloads

Published

2014-04-18

How to Cite

Стрелкова, Т. А. (2014). Statistical properties of output signals in optical-television systems with limited dynamic range. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(9(68), 38–44. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.23361

Issue

Vol. 2 No. 9(68) (2014): Information and controlling system

Section

Information and controlling system

License

Copyright (c) 2014 Татьяна Александровна Стрелкова

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

The consolidation and conditions for the transfer of copyright (identification of authorship) is carried out in the License Agreement. In particular, the authors reserve the right to the authorship of their manuscript and transfer the first publication of this work to the journal under the terms of the Creative Commons CC BY license. At the same time, they have the right to conclude on their own additional agreements concerning the non-exclusive distribution of the work in the form in which it was published by this journal, but provided that the link to the first publication of the article in this journal is preserved.

A license agreement is a document in which the author warrants that he/she owns all copyright for the work (manuscript, article, etc.).
The authors, signing the License Agreement with TECHNOLOGY CENTER PC, have all rights to the further use of their work, provided that they link to our edition in which the work was published.
According to the terms of the License Agreement, the Publisher TECHNOLOGY CENTER PC does not take away your copyrights and receives permission from the authors to use and dissemination of the publication through the world's scientific resources (own electronic resources, scientometric databases, repositories, libraries, etc.).
In the absence of a signed License Agreement or in the absence of this agreement of identifiers allowing to identify the identity of the author, the editors have no right to work with the manuscript.
It is important to remember that there is another type of agreement between authors and publishers – when copyright is transferred from the authors to the publisher. In this case, the authors lose ownership of their work and may not use it in any way.