r1 (Методическая разработка для проведения занятий по военно-специальной подготовке со студентами, обучающимися по ВУС - 530700)

19

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ВОЕННОГО ОБУЧЕНИЯ

КАФЕДРА ВОЙСК ПВО

У Т В Е Р Ж Д А Ю

Начальник военной кафедры Войск ПВО

ФВО при МГУ им. М.В. Ломоносова

полковник

И.Я. КАЛАШНИКОВ

“ “ _____________ 199 г.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

для проведения занятий по военно-специальной подготовке со студентами, обучающимися по ВУС - 530700

ТЕМА 6. Моделирование процесса обработки радиолокационной информации

Занятие 6.1 Элементы общей теории статистических решений

Обсуждена на методическом заседании цикла №24

протокол №___ от « » ____________ 199 года

МОСКВА - 199 год

Учебные цели

Изучить общую постановку задачи обнаружения сигнала и математический аппарат, привлекаемый для принятия решения об обнаружении в условиях неопределенности и классические методы ее решения. Научится применять этот аппарат для решения конкретных задач по обнаружению сигнала. Прививать студентам навыки уставных взаимоотношений.

Учебные вопросы:

1. Понятие о системе обработки радиолокационной информации.

2. Основные положения общей теории статистических решений.

3. Применение теории статистических решений к задачам обнаружения радиолокационных сигналов.

4. Применение теории статистических решений к задачам оптимального обнаружения радиолокационных сигналов.

Учебное время: 4 часа

Организационно-методические указания

Материал данной темы рассматривается на групповых занятиях. В процессе занятий необходимо рассмотреть общую постановку задачи принятия решения в условиях неопределенности и существующие методы решения этой задачи. Особое внимание необходимо уделить тому, как сводится задача обнаружения радиолокационного сигнала к задаче принятия решения в условиях неопределенности.

Методика проведения занятия

На данном занятии необходимо изучить классические методы принятия решения в условиях неопределенности и получить практические навыки в их применении.

Начать занятие целесообразно с общей постановки задачи принятия решения в условиях неопределенности, затем рассматриваются существующие методы ее решения. Далее следует перейти к

• общему решению задачи обнаружения сигнала и анализу критериев обнаружения,

• анализу возникающих при этом ошибок в принятии решения.

В процессе проведения занятия высвечиваются заранее заготовленные слайды. При высвечивании слайдов необходимо давать достаточное время для того что бы студенты перенесли информацию в конспекты.

При рассмотрении примеров применения критериев целесообразно вызывать студентов к доске.

В процессе общения со студентами необходимо добиваться правильного выполнения ими всех требований Уставов.

В конце занятий подвести итоги прошедшего занятия и выдать задание на самоподготовку.

Учебный вопрос 1. Понятие о системе обработки РЛИ.

В настоящее время широкое применение находят автоматизированные системы управления и наблюдения (АСУ) за воздушной (космической) обстановкой для решения задач противовоздушной (противокосмической) обороны.

Важнейшей составной частью таких АСУ является радиолокацион­ная система сбора и обработки информации об объектам (целях). В радиолокационную систему входят (Рис. 1):

• измерительный радиолокационный комплекс, включающий одну или несколько РЛС;

• комплекс вычислительных средств (система) обработки радио­локационной информации;

• комплекс средств передачи информации между элементами ради­олокационной системы;

• средства управления, предназначенные для обеспечения согла­сованной работы всех элементов радиолокационной системы (синхро­низация и др.).

Р адиолокационная система

Р

РЛС - 1

РЛС - 2

РЛС - N

ЭВМ.

система обработки РЛИ

Система передачи информации

Управление

Рис. 1.

Круг задач, решаемых радиолокационной системой, варианты пост­роения, определяются назначением АСУ, в которой радиолокационная система является основным источником информации. Нас в дальнейшем будет интересовать только та часть радиолокационной системы, в которой производится обработка РЛИ.

Как элемент РС (радиолокационной системы), система обработки РЛИ непосредственно связана с источником радиолокационных сигна­лов и должна обеспечивать решение следующих задач:

• "отсеивание" помех и выделение полезных сигналов;

• определение параметров отраженных сигналов ;

• "увязывание" отраженных сигналов в траектории и определение параметров этих траекторий ;

• селекция траекторий целей по признаку их важности для сис­темы;

• формирование обобщенной воздушной обстановки в зоне ответс­твенности радиолокационной системы.

Сложность системы обработки делает, как правило, невозможным формализацию и анализ ее работы в целом. Поэтому предварительно систему обработки РЛИ приходится разбивать на элементы и изучать их функционирование. Разбиение целесообразно производить так, чтобы элементы имели четко выраженное функциональное назначение.

В связи с каким подходом процесс обработки РЛИ можно разде­лить на следующие функционально законченные операции.

1. Обнаружение полезных (отраженных от цели) сигналов и фор­мирование радиолокационных отметок. Задача обнаружения сигналов состоит в принятии решения: либо сигнал есть, либо сигнала нет. Оптимальность решения этой задачи понимается в смысле обеспечения минимального числа ошибочных решений.

1. Определение (оценка) координат радиолокационных отметок, полученных в результате однократного взаимодействия РЛС-цель-РЛС . Оптимальность решения задачи оценки координат (параметров) понимается в смысле максимального приближения оценки к истинному значению оцениваемого параметра

Операции 1 и 2 выполняются на основе сигналов, полученных в каждом периоде (цикле) обзора РЛС. Совокупность этих операций составляет содержание первого этапа обработки, называемого ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ.

1. Обнаружение траектории цели по совокупности радиолокацион­ных отметок, полученных в ряде последовательных периодов обзора РЛС. В процессе выполнения этой операции необходимо установить принадлежность нескольких отметок из различных периодов к одной цели, принять по ним однозначное решение о наличии или отсутствии цели (траектории), а также вычислить начальные значения парамет­ров траектории обнаруженной цели, т. е. определить уравнение дви­жения цели в пространстве

2. Слежение за траекторией цели (сопровождение траектории це­ли). В процессе слежения за траекторией необходимо в каждом обзо­ре отобрать новые отметки для продолжения траектории.

1. Траекторные расчеты по каждой (или части) из находящихся на сопровождении целей в интересах потребителей РЛИ. Сюда отно­сятся точное сглаживание и прогнозирование параметров траектории на рубежи принятия окончательных решений.

Операции 3,4,5 выполняются пообзорно на основе радиолокацион­ных отметок, полученных в процессе первичной обработки информации. Совокупность этих операций составляет содержимое второго этапа обработки и называется ВТОРИЧНОЙ ОБРАБОТКОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ.

1. Третьим этапом обработки ОБЪЕДИНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ ОТ НЕСКОЛЬКИХ ИСТОЧНИКОВ по целям, находящимся в области перекры­тия их зон обзора. В процессе объединения информации решаются за­дачи отождествления траекторий, полученных от нескольких источни­ков по одной и той же цели, и вычисление параметров объединенных траекторий.

П

Первичная обработка

ервичная и вторичная обработки обычно выполняются на РЛС. Объединение информации обычно производится на командных пунктах с целью получения обобщенной радиолокационной обстановки.

Обнаружение отраженных сигналов

РЛС

Оценка параметров отраженных сигналов

Вторичная обработка

Обнаружение траекторий

Сопровождение траекторий

Информация от j-го источника

Информация от i-го источника

Траекторные расчеты (Сглаживание)

Объединение РЛИ

Учебный вопрос 2.

Основные положения обшей теории

статистических решений.

Общая теория статистических решений дает единый подход к построению оптимальных решающих устройств для обработки случайных сигналов. Основным достоинством этой теории является то, что она объединяет в себе все разнообразие используемых в статистике кри­териев оптимальности, (критерий Байеса, критерий идеального наб­людателя, критерий Неймана-Пирсона и др.), причем эти критерии получаются из общей теории решений как частные случаи.

Рассмотрим основные положения общей теории решений.

Пусть S₁, S₂, S₃, …, S_n - n-мерная выборка случайного сигнала. Тогда S = (S₁, S₂, S₃, …, S_n) - n-мерный случайный вектор. Множество всех возможных векторов S будем в дальнейшем называть пространством исходных сигналов. Все возможные сигналы могут быть представлены как точки в пространстве сигналов.

Для представления сигналов необходимо иметь априорные данные о распределении сигналов в пространстве S. Априорные данные могут быть заданы в двух видах:

1. либо в виде задания плотности распределения (S) сигнала в пространстве S.

2. л ибо, если сигнал является функцией параметра  (парамет­ров ₁, ₂, …, _n), в виде функции плотности распределения парамет­ра _S(). Например, плотность распределения амплитуды отраженного сигнала.

Примечание: Все пространство сигналов может быть подчинено либо одному закону, либо каждый S_i имеет свой за­кон распределения.

Исходный сигнал поступает на вход решающего устройства, кото­рое предназначено для анализа этого сигнала и принятия некоторого решения.

Пространство сигналов

S

Пространство суммарных сигналов

X

Решающее устройство

(/X)

Пространство решений

