الگوریتم music الگوریتمی مطرح در تصویربرداری مایکروویو برای مکان یابی اهداف (پراکنده گرها) می باشد. این الگوریتم نسبت به بازتاب های چندگانه بین پراکنده گرها مستحکم بوده و تفکیک پذیری خوبی در مکان یابی آن ها ارائه می دهد. الگوریتم music جهت مکانیابی دقیق به تعیین صحیح تعداد پراکنده گرها نیاز دارد. تشخیص تعداد پراکنده گرها، بر مبنای تعیین تعداد مقادیر ویژه فضای سیگنال انجام می پذیرد، که این کار در صورت عدم وجود نویز به راحتی با نگاه کردن به مقادیر ویژه ماتریس داده ها و جداسازی آن ها امکان پذیر است. وجود نویز و بازتاب های چندگانه بین پراکنده گرها باعث می شود تا مقادیر ویژه فضای نویز و فضای سیگنال به هم نزدیک شده و تشخیص تعداد پراکنده گرها را با مشکل مواجه نماید. تحت این شرایط بکارگیری روش های تخمین می تواند موثر واقع شود. لذا در این پایان نامه، با توجه به عملکرد خوب تخمین گر mdl در تخمین تعداد منابع جهت تعیین راستای ورود سیگنال، روش های مبتنی بر آن برای حل مشکل مذکور،مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. در این پایان نامه به بررسی سه تخمین گر mdl, wong mdl, rmdl جهت تخمین تعداد پراکنده گرها در داده های تصویربرداری مایکروویو می پردازیم. شبیه سازی های انجام شده عملکرد مطلوب mdl را برای داده های شبیه سازی شده تصویربرداری مایکروویو در حالت حضور نویز سفید گوسی نشان می دهد. جهت بهبود عملکرد mdl در snrهای پایین، در حضور نویز سفید گوسی، از روش wong mdl استفاده نمودیم و با انجام شبیه سازی های مربوطه، در این حالت بهبود در تخمین تعداد پراکنده گرها نسبت به mdl برای snrهای پایین مشاهده کردیم. از طرفی از آنجا که عملکرد mdl و wong mdl در حضور نویز غیر سفید با مشکل مواجه می شود، تخمین گر rmdl که یک تخمین گر مستحکم در برابر غیر سفید بودن نویز است، برای حل این مشکل استفاده می شود. براساس شبیه سازی های انجام شده نشان می دهیم که برای نویز غیر سفید rmdl عملکرد مطلوبی در تخمین تعداد پراکنده گرها نسبت به mdl و wong mdl دارد و همچنین مشکل این دو تخمین گر را در snrهای بالا برای تعداد مشاهدات کم برطرف می کند. عملکرد سه تخمین گر فوق برای داده های شبیه سازی شده بررسی شد و شبیه سازی های انجام شده نشان دهنده عملکرد مطلوب آنها برروی داده های شبیه سازی شده می باشد. ولی مشاهده شد که با توجه به شرایط موجود در داده های واقعی از جمله غیرسفید بودن نویز و کم بودن تعداد مشاهدات، این روش ها برروی داده های واقعی عملکرد مطلوبی ندارند. به منظور تخمین تعداد پراکنده گرها در داده های واقعی، روش mdl تصحیح شده را بیان نمودیم که در آن ضریب قسمت جریمه mdl را با استفاده از شبیه سازی بدست آوردیم. شبیه سازی های انجام شده تأیید کننده عملکرد مطلوب این روش در تخمین تعداد پراکنده گرها در داده های واقعی می باشد.

یکی از مهمترین تکنیک های تصویربرداری در سنجش از دور، تصویربرداری رادار sar است که تصاویر حاصل از آن اطلاعات بسیار مفیدی از منطقه ی مورد مطالعه را در اختیار محققان می گذارد. یکی از مسائلی که در سیستم های همدوس نظیر رادار sar مطرح می شود، مسأله نویز speckle می باشد. این نویز موجب تغییرات شدید پیکسل به پیکسل در شدت روشنایی می گردد و به صورت الگویی از نویزهای دانه دانه در تصاویر sar ظاهر می شود. وجود این نویز، تفسیر و آنالیز تصویر را با مشکل مواجه می کند. مقدار هر پیکسل در تصویر sar به پیکسل های همسایه اش وابسته است. از این رو به نظر می رسد با تعمیم ویژگی مارکف از فضای یک بعدی به فضای دوبعدی و بکارگیری فیلتر کالمن غیرخطی، نویز speckle را می توان حذف نمود. هدف از انجام این پروژه، مطالعه و پیاده سازی روش های غیرخطی فیلتر کالمن از جمله ukf و ckf جهت کاهش نویز speckle در تصاویر sar بوده است و این دو روش با روش های فیلترینگ متداول در مبحث نویززدایی تصاویر sar همچون gamma-map و lmmse مقایسه گردیده است. نتیجه گیری نهایی به طور خلاصه از این قرار است: فیلترهای ukf و ckf دارای عملکرد بسیار مشابه در کاربرد حذف نویز speckle می باشند و نمی توان یکی را بر دیگری ارجح دانست. همچنین مشاهده می گردد که الگوریتم های ukf و ckf به کار رفته در این پایان نامه قادر هستند که همه معیارهای کمی مطرح شده جهت مقایسه تصاویر پردازش شده و الگوریتم ها را به طور همزمان و به نحو شایسته برآورده سازند در حالی که دو روش دیگر هنگامی که از نظر یک یا دو معیار دارای عملکرد مطلوبی هستند، در دیگر معیارها ضعیف عمل می کنند. تنها عیب الگوریتم های غیرخطی کالمن، پیچیدگی محاسبات بالا است.

در چند دهه اخیر علاقه به استفاده از شبکه های حسگر به صورت روز افزونی افزایش پیدا کرده است. با توجه به پیشرفت چشمگیر تکنولوژی و کاهش هزینه ها در طراحی و ساخت مدارات سخت افزاری و همچنین قابلیت استفاده از شبکه های حسگر بیسیم در بسیاری از کاربردهای امروزی، استفاده از این نوع شبکه ها روز به روز بیشتر می شود. در اکثر موارد، یک شبکه‏ی حسگر، کاملاً بیسیم می باشد و گره ها در چنین شبکه‏هایی عموماً ثابت هستند و یا دارای حرکت بسیار محدودی می-باشند[1]، [2]. اطلاعات جمع آوری شده به وسیله حسگرها باید به یک ایستگاه پایه منتقل شود. در ارسال مستقیم، هر حسگر اطلاعات را به طور مستقیم به مرکز می فرستد، که به دلیل فاصله ی زیاد حسگرها از مرکز، انرژی زیادی مصرف می شود. از چالش های موجود در شبکه‏های حسگر بیسیم محدودیت مصرف انرژی و بالا بردن طول عمر شبکه است. تنظیم پارامترها درلایه فیزیکی یکی از راه های کاهش مصرف انرژی و افزایش طول عمر شبکه می باشد. به این صورت که با تعیین بهترین استراتژی مدولاسیون وتنظیم نرخ ارسال داده و استفاده بهینه از پهنای باند سعی به کم کردن میزان تلفات انرژی می گردد. خوشه بندی به عنوان یکی دیگر از روش های شناخته شده ای است که به طور گسترده برای مواجه شدن با این چالش ها مورد استفاده قرار می گیرد. خوشه بندی کردن به این صورت است که شبکه را به تعدادی خوشه های مستقل از هم تقسیم می کنیم. در هر خوشه یک سر خوشه وجود دارد که همه ی اطلاعات را از گره های داخل خوشه اش جمع آوری می کند. سپس این سر خوشه ها اطلاعات را به طور مستقیم یا به صورت گام به گام با تعداد گام های کمتر و صرفاً با استفاده از گره های سرخوشه به مرکز اصلی ارسال می کنند. خوشه بندی کردن می تواند به میزان زیادی هزینه های ارتباطی اکثر گره ها را کاهش دهد. از دیگر روش های کاهش مصرف انرژی می توان به تعیین بهترین روش مسیریابی برای جمع آوری داده ها اشاره کرد. این پایان نامه روشی را به منظورکاهش مصرف انرژی در لایه فیزیکی با تعیین فاصله انتقال و توان ارسال برای مدولاسیون های مختلف در کانال مورد نظر به منظور افزایش طول عمر شبکه ارائه می دهد.

در سال های اخیر رادار پسیو برای مخفی شدن از دید دیگر رادارها و آشکارسازی اهداف مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع از رادارها فرستنده ندارند و از سیگنال های مغتنم موجود در فضا مانند سیگنال tv، رادیو fm و . . . استفاده می کنند. در این پایان نامه سیگنال مغتنم مورد استفاده در رادار پسیو رادیو fm تجاری در نظر گرفته شده است. در رادارهای پسیو موانعی وجود دارد که باید آنها را رفع نمود تا امکان آشکارسازی اهداف میسر شود؛ از جمله این موانع، سیگنال مستقیم با توان بالا، اکوهای ناخواسته (کلاتر) و چند مسیری می باشند. در این مستند سعی بر آن است که اکوهای ناخواسته و چند مسیری از سیگنال گیرنده رادار پسیو حذف شوند. برای حذف اکوهای ناخواسته و سیگنال مستقیم روش های متعددی از قبیل استفاده از فیلترهای وفقی و روش های مبتنی بر زیر فضا وجود دارند که در این پایان نامه روش های مبتنی بر زیر فضا بررسی می شوند. در این پایان نامه روابط ریاضی و شبیه سازی مربوط به هر الگوریتم آورده می شود و نتایج آن مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. همچنین با توجه به اینکه روش های مبتنی بر زیر فضا دارای پیچیدگی محاسباتی بالایی می باشند سعی می شود راهکارهایی برای کاهش پیچیدگی محاسباتی ارائه شود.

یکی از مهمترین چالش های تکنولوژی رادیوشناختی، نظارت کاربران ثانویه بر روی طیف الکترومغناطیسی به منظور شناسایی حفره های طیفی می باشد که به این کار پویش طیف می-گویند. همچنین برای مقابله با عواملی مانند محوشدگی کانال، پویش مشارکتی طیف پیشنهاد شده است. در این پایان نامه پویش مشارکتی طیف را مورد بررسی قرار داده، بعضی چالش های مهم آن را مطرح کرده، روش هایی برای مقابله با آنها ارائه می دهیم. یکی از چالش های موجود در پویش طیف، مشکلی به نام عدم قطعیت در توان نویز است. در سیستم های رادیوشناختی به دلیل محدود بودن زمان پویش طیف، توان نویز به طور دقیق معلوم نبوده و فرآیند آشکارسازی سیگنال در عمل با پدیده ای به نام عدم قطعیت در توان نویز مواجه است. یکی از روش هایی که برای مقابله با عدم قطعیت پیشنهاد می شود، استفاده از تئوری فازی است. در این پایان نامه برای مقابله با عدم قطعیت در توان نویز از آزمون فرضیه فازی استفاده می شود. آزمون فرضیه فازی برای مدلسازی و تحلیل عدم قطعیت از توابع عضویت فازی بهره می گیرد. در ادامه با اعمال آزمون نسبت شبیه نمایی و لم نیمن پیرسون بر روی آزمون فرضیه فازی، روش هایی را برای مقابله با عدم قطعیت ارائه می دهیم. در بخش دیگری از پایان نامه برای محدود کردن بازه دینامیکی مقادیر ارسالی کاربران ثانویه به مرکز ادغام، در پویش طیف مشارکتی مرکزی، از توابع عضویت استفاده می کنیم. در این روش توابع عضویت بر اساس آشکارساز انرژی در کاربران ثانویه بدست آمده و بعد از ارسال به مرکز ادغام توسط قوانین فازی ترکیب می شوند. از آنجایی که توابع عضویت فازی بر اساس آشکارساز انرژی در مقابل عدم قطعیت توان نویز مقاوم نمی باشند، از روش دیگری بر اساس مقادیر ویژه ماتریس کوواریانس سیگنال دریافتی در کاربران ثانویه، برای تشکیل توابع عضویت استفاده می شود که در مقابل عدم قطعیت در توان نویز مقاوم می باشد. می توان گفت یکی از فواید مهم روش پیشنهادی بر اساس توابع عضویت، بهره گیری از روش چندی سازی ساده تر به منظور چندی کردن داده های ارسالی از کاربران ثانویه می باشد.