Details

Работа посвящена анализу, оптимизации и верификации алгоритмов модуля пространственной обработки сигналов действующего производственного комплекса радиомониторинга. В ней обоснована актуальность темы, разобраны методы пеленгации и варианты их программной реализации, а также описаны архитектура комплекса в целом и устройство модуля пеленгации. В ходе работы выявлены и устранены неоптимальные алгоритмические решения. Линейный поиск антенных элементов был заменён хэш-таблицей с доступом за O(1), благодаря чему время вызова основного алгоритма сократилось в 5-8 раз. Для платформенной антенной системы реализован расширенный алгоритм фазовой свёртки, в котором задействованы все C(n,2) пар каналов, а не (n-1), как было раньше. Кроме того, исправлены три алгоритмические ошибки, устранены утечки памяти и убраны избыточные вычисления. На базе фреймворка UnitTest++ разработана система из 140 автоматизированных тестов трёх уровней - модульных, интеграционных и регрессионных. Все нововведения проверены на реальных калибровочных данных. Верификация подтверждает корректность всех шести вариантов алгоритма для кольцевой антенной системы: ошибка определения азимута не превышает 0,3° при истинном значении 3°. Полученные результаты внедрены в действующий производственный комплекс.

This work focuses on the analysis, optimization, and verification of algorithms in the spatial signal processing module of a production radio monitoring software system. The relevance of the topic is justified, an analysis of direction-finding methods and their implementations is conducted, and the architecture of the software system and the structure of the direction-finding module are reviewed. During the work, unoptimal algorithmic solutions were identified and eliminated: the linear search for antenna elements was replaced by a hash table with O(1) access, reducing the main algorithm call time by 5–8 times; an extended phase convolution algorithm for the platform-type antenna system was implemented utilizing all C(n,2) channel pairs instead of (n-1); three algorithmic bugs were fixed; memory leaks and redundant computations were eliminated. A system of 140 automated tests at three levels (unit, integration, regression) based on the UnitTest++ framework was developed. All improvements were tested on real calibration data. Verification confirms the correctness of all six variants of the circular antenna system algorithm: the azimuth estimation error does not exceed 0.3° at a true value of 3°. The obtained results have been deployed into the production software system.