Баев А.Б. Идентификация объектов сверхширокополосной радиолокации с использованием кумулянтов высокого порядка (1015813), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований методов оценки информационных параметров моделей собственных излучений объектов СШП радиолокации, основанных на методе матричных пучков с использованием статистик высокого порядка. Произведен выбор наиболее информативных одномерных сечений кумулянтных последовательностей третьего и четвертого порядков резонансной модели объектов сверхширокополосной радиолокации, позволивших приблизить точность оценки информационных параметров модели к границе Рао-Крамера при малых отношениях сигнал/шум.
Использование этих сечений позволило значительно подавить аддитивный гауссовский шум, присутствующий в данных. 17 С целью количественного сравнения точности оценки полюсов резонансной модели объектов СШП радиолокации использовалась дисперсия полюсов г, — г (7) где г~ — 1-й полюс сигнала; г, ~ — оценка 1-го полюса сигнала, определенная в результате ~-го опыта; ЛХ вЂ” число независимых опытов; и~ — коэффициент затухания 1-го полюса.
По величине дисперсии полюсов можно судить о точности оценки параметров резонансной модели объектов сверхширокополосной радиолокации. Чем величина дисперсии Ф~ меньше, тем выше точность. Значение параметра Фг = О дБ соответствует случаю, когда дисперсия полюса равна квадрату расстояния от его истинного положения на ~-плоскости до окружности единичного радиуса. Это максимальное значение дисперсии, при котором возможна правильная идентификация цели, поэтому граничное значение отношения сигнал/шум оценивалось по дисперсии полюсов, равной нулю децибел. Предложенный подход оценки полюсов резонансной модели объектов сверхширокополосной радиолокации с использованием кумулянтов четвертого порядка позволяет увеличить точность оценки параметров моделей на 5- 10 дБ по сравнению с традиционной корреляционной обработкой.
При этом метод обеспечивают требуемую точность оценки параметров резонансной модели объектов сверхширокополосной радиолокации при отношении сигнал/шум больше О дБ. В результате проведенного сравнительного анализа сделан вывод о том, что при выбранных моделях полезного сигнала и шума, наиболее перспективным методом, обеспечивающим наивысшую точность при одинаковых аппаратно-временных затратах, является метод матричных пучков совместно с кумулянтами четвертого порядка. Кроме того, в главе проведено исследование зависимости дисперсии полюсов резонансной модели объектов от их добротности.
Показано, что при больших отношениях сигнал/шум дисперсия оценок полюсов практически не зависит от добротности полюсов. При малых отношениях сигнал/шум оценка параметров резонансных моделей возможна только при использовании кумулянтов четвертого порядка, показывающих приемлемые результаты даже для полюсов с единичной добротностью. Использование кумулянтов третьего порядка для оценки параметров сигналов с высокой добротностью нецелесообразно, поскольку кумулянты третьего порядка для симметричных сигналов устремляются к нулю.
В пятой главе произведен обзор технических средств обнаружения и измерения параметров собственных излучений объектов сверхширокополосной радиолокации. Показано, что в литературе отсутствует описание реального устройства, решающего задачу идентификации объектов по их резонансным излучениям. Вместе с тем возможно применение традиционных радиотехнических средств или их частей (сверхширокополосных измерительно-вычислительных комплексов, приемных частей активных РЛС), но в силу своей универсальности их использование при решении поставленной задачи оказывается нецелесообразным и малоэффективным. Предложена и обоснована структурная схема системы идентификации объектов с использованием кумулянтов четвертого порядка со следующими основными техническими характеристиками: число каналов приема — 1; ширина полосы приемных и усилительных трактов — до 500 МГц; динамический диапазон входного сигнала — 40 дБ; чувствительность не менее 10 Вт.
Также в главе приведена разработанная автором структурная схема алгоритма идентификации объектов СШП радиолокации с использованием 19 кумулянтов четвертого порядка на основе формирования сигнатур целей. Предложено в качестве сигнатур идентифицируемых объектов использовать точки в К-мерном пространстве, каждая из координат которого соответствует истинному значению полюса цели. Расстояние между оценкой точки в пространстве сигнатур для идентифицируемого объекта и сигнатурами радиолокационных объектов, хранящимися в банке данных, является критерием для идентификации цели.
Приведены результаты оценки полюсов макетов металлических и диэлектрических мин, находящихся в сухом песке, расположенных на небольшой глубине, а также легкомоторного самолета на фоне мощных отражений от местных предметов, подтвердившие возможность создания системы идентификации объектов СШП радиолокации по их полюсам на комплексной к-плоскости. Заключение: Данная работа посвящена разработке и исследованию помехоустойчивого алгоритма идентификации объектов сверхширокополосной радиолокации с использованием кумулянтов высокого порядка на основе формирования сигнатур целей. Проведенный обзор по материалам отечественных и зарубежных источников в области сверхширокополосной радиолокации и статистик высокого порядка показал,что выбранное направление исследований является актуальным и перспективным.
Одним из наиболее важных вопросов в сверхширокополосной радиолокации является борьба с аддитивным гауссовским шумом, присутствующим в данных. Для борьбы с шумами предложено использовать кумулянты высокого порядка, которые равны нулю для гауссовских процессов. го Произведен синтез резонансной модели излучений радиолокационных объектов СШП радиолокации, основанной на экспериментальных данных рассеяния масштабных макетов самолетов Г-4 и МИГ-27. Проведенный анализ статистик высокого порядка случайных процессов и детерминированных импульсных и периодических сигналов показал, что кумулянты выше второго порядка для гауссовского случайного процесса тождественно равны нулю, что может позволить значительно уменьшить уровень шума в данных при обработке сигналов сверхширокополосного радиолокатора.
Анализ статистик высокого порядка резонансной модели самолетов позволил установить,что в одномерном сечении последовательности кумулянтов четвертого порядка происходит значительное уменьшение уровня шума при сохранении уровня сигнала, что приводит к увеличению точности оценки параметров резонансных излучений объектов сверхширокополосной радиолокации и позволяет увеличить дальность действия системы идентификации. Установлено, что метод матричных пучков совместно с кумулянтами высокого порядка обеспечивают требуемую точность оценки параметров резонансной модели объектов сверхширокополосной радиолокации при отношении сигнал/шум больше 0 дБ.
В результате проведенного сравнительного анализа можно сделать вывод о том, что при выбранных моделях полезного сигнала и шума, наиболее перспективным методом, обеспечивающим наивысшую точность при одинаковых аппаратно-временных затратах, является метод матричных пучков совместно с кумулянтами четвертого порядка. Разработан алгоритм идентификации объектов СШП радиолокации с использованием кумулянтов четвертого порядка на основе формирования сигнатур целей.
В качестве сигнатур идентифицируемых объектов предложено использовать точки в К-мерном пространстве, каждая из координат которого соответствует истинному значению полюса на комплексной к- 21 плоскости цели. Расстояние между оценкой точки в пространстве сигнатур для идентифицируемого объекта и сигнатурами объектов, хранящимися в банке данных, будет являться критерием для его идентификации. Такой подход позволяет создать автоматизированную систему идентификации объектов СШП радиолокации. Приведены результаты экспериментальной оценки полюсов объектов подповерхностной и воздушной радиолокации, подтвердившие возможность создания системы идентификации объектов сверхширокополосной радиолокации по их полюсам на комплексной ~-плоскости. Публикации по теме диссертации: 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
