Диссертация (1090673), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Именноэто позволяет использовать для обработки узкополосных сигналов принципы СФ.В разделе 2.2 было отмечено, что гауссовские СКИ без несущего частотногозаполнения способны претерпевать неоднократное формоизменение профиля, икак минимум трехкратно. Также, с учетом таких явлений, как дисперсия, многолучевое рассеяние, динамический эффект ЭПР и добавление помех, в приемнуюсистему приходит СКИ-сигнал, форма которого существенно отличается от формы излученного.Как было отмечено в разделе 2.2, гауссовские СКИ способны претерпеватьнеоднократное формоизменение профиля в процессе излучения, распространения,отражения и т.д. Отсюда форма принимаемого сигнала может существенно отличаться от формы излученного.

Однако именно в этом изменении формы сигналафактически содержатся специфические свойства отражательной поверхности,обуславливающие ее импульсную характеристику. Отсутствие априорной информации о форме отраженного радиоимпульса не позволяет применить к нему классическую оптимальную обработку с помощью СФ. Кроме того, при СФ формаСКИ-сигнала преобразуется в форму своей автокорреляционной функции, что соответствует почти в два раза худшей разрешающей способности. [38,39]. В ре-56зультате, при переходе от непрерывного и моноимпульсного зондирования к субнаносекундному, становится актуальной задача поиска эффективного способа обнаружения сигнала с неизвестной формой.Для таких сигналов известны квазиоптимальные методы обработки: квадратичного суммирования импульсов во всех элементах разрешения строба наблюдения и сравнения полученной суммы с порогом путем использования энергетического обнаружителя; последовательного сравнения с порогом в каждом элементе разрешения и объединения решений по схеме логического сложения с помощью дискретного обнаружителя; осуществления отбора заданного числа максимальных амплитуд сигнала в стробе наблюдения с последующим их суммированием с помощью рангового обнаружителя и т.д.

[38]. Однако методы с использованием перечисленных обнаружителей дают большие потери в сравнении с оптимальной обработкой.Рассмотрим механизм нахождения периодического радиоимпульсного сигнала неизвестной формы [А3]. Решение статистической задачи предполагает считать известным период следования отраженных радиоимпульсов Т. И, посколькусистема совершает механические колебания, можно считать, что некая соседняяпоследовательность отраженных радиоимпульсов на входе приемника от одного итого же элемента поверхности сохраняет квазистационарную форму.

Используяэти априорные сведения, синтезируем оптимальный алгоритм обнаружения СКИнеизвестной формы [А3].Примем следующие условия: длительность СКИ  s – известная величина;на входе приемника действует аддитивная смесь отраженного СКИ-сигнала s (t ) сшумом n(t ) : u(t )  s(t )  n(t ) ; шум – стационарный гауссовский процесс.Рассмотрим статистическую задачу обнаружения для случая k-ой последовательности квазиподобных СКИ неизвестной формы длительностью  s , периодом повторения Т и энергией каждого импульса Es на фоне стационарного белогошума.57Представим последовательность отраженных от цели импульсов в видеk 1sΣ (t )   s(t  nT ).(40)n 0Пусть длительность всей последовательностиT  (k  1)T  s .(41)Логарифм отношения функций правдоподобия для сигнала u (t ) имеет вид [А3,39] w  u (t ) θ1   k 1 1 k 1 k 1ln   ln     u (t ) s(t  nT )dt    s(t  nT ) s(t  mT )dt.2 n0 m0  w  u (t ) θ0   n0 (42)Здесь w – функция распределения плотности условной вероятности оценки неизвестного параметра сигнала u (t ) .Поскольку СКИ не перекрываются, выражение (42) преобразуется к видуln  k 1 n 0 1 k 1u (t ) s(t  nT )dt  2 n 0s2(t  nT )dt.(43)Полагая s (t ) неслучайным, воспользуемся методом, в котором вместо неизвестных параметров подставляются их максимально правдоподобные оценки [28].

Отсюда оптимальный алгоритм обнаружения (по критерию отношения правдоподобия) будет определяться логарифмом функционала правдоподобия [А3]:2k 11     u (t )   s(t  nT )  dt.2  n 0(44)После ряда преобразований выражения (44) получим оптимальный критерий обнаружения:s2 k 1     u (t  nT )  dt  0 , 0  n 0(45)где  0 – порог обнаружения, определяемый заданной вероятностью ложной тревоги по критерию Неймана – Пирсона [28].В результате алгоритм обнаружения периодического СКИ неизвестнойформы сводится к суммированию отрезков принятой реализации длительностью58T, вычислению энергии этой суммы и сравнению полученной энергии с установленным порогом  0 .Структурная схема оптимального обнаружения неизвестного СКИ-сигналаприведена на рисунке 16, слева.

Для случая k = 2 на базе представленного оптимального обнаружителя можно построить квазиоптимальный обнаружитель (рисунок 16, справа), состоящий из пары энергетических обнаружителей сигналов икорреляционного обнаружителя, где в качестве опорного используется сигнал, задержанный на период зондирования TЗ [А3].Рисунок 16. Схемы обнаружителей СКИ: оптимального обнаружения СКИсигнала (слева); квазиоптимальный ЧПКО (справа)В результате принятый сигнал сравнивается не с излучаемым сигналом, а стаким же сигналом, отраженным от зондируемой поверхности.

Обнаружитель,использующий информацию о двух соседних импульсах, является ЧПКО, принцип действия которого изложен в работе [39]. Надежность обнаружения можноповысить, если использовать ЧПКО с накоплением k-импульсов.Таким образом, параметром сигнала, определяющим эффективность ЧПКО,является его форма. При этом после объединения в корреляторе задержанных итекущих отсчетов напряжения из двух периодов повторения их дальнейшая обработка производится на одном временном интервале [А3].Для случая условно известной формы СКИ, оптимальный обнаружитель,ЧПКО и энергетический обнаружитель, безусловно, проигрывают в эффективности обнаружения СФ [39].

Однако безусловным преимуществом ЧПКО в сравне-59нии с приведенными методами обнаружения, в том числе СФ, является возможность квазиоптимального обнаружения СКИ, где в качестве опорного используется сигнал, полученный в предыдущем периоде наблюдения и задержанный навремя T.2.5 Основные выводы к главе 2Произведен выбор аналитической модели СКИ, в качестве которой предложена гауссовская модель, поскольку аппроксимированная функция видеоимпульса возбуждения антенны, как и сама огибающая излучаемого и отраженного отзондируемой поверхности радиосигнала, аналитически повторяют кривую Гаусса.Получены оптимальные значения параметра s (опт) аналитической модели дляпроизводных гауссовского СКИ 1,2…15 порядка и соответствующие им центральные частоты ФСПМ и полосы. Предложен псевдослучайный алгоритм синтеза квазиоптимальной ФСПМ путем представления СКИ комбинационным полиномом из его производных n-го порядка, что позволяет повысить показательЭИМ  с 75…80% до 90%.

Показано, что оптимизация формы ФСПМ, асимптотически приближенной к спектральной маске в заданной полосе частот, улучшаетЭИМ СКИ, а, следовательно, повышает отношение сигнал-шум и помехоустойчивость сигнала. Предложены практические способы формирования синтезированного полинома: с использованием цепочки из щелевых МПЛ-переходов; на базеидентичных формирователей и массива ЛЗ; на базе D-транзисторной КМОП логике и массива ЛЗ. Проведен анализ радиофизических явлений и процессов,влияющих на формоизменение СКИ. Исследовано влияние угла наклона м облучаемой поверхности на формоизменение СКИ и ЭПР зондируемой поверхности.

Показано, что увеличение угла наклона зондируемой поверхности влияет наформоизменение СКИ, выраженное перераспределением напряженности поля радиоимпульса. Предложена модель среды распространения СКИ-сигнала в случае60подповерхностного зондирования через диэлектрическое препятствие, описываемая стационарной функцией коэффициента прохождения.

Исследовано влияниедиэлектрических потерь на формоизменение СКИ. На основе анализа результатовисследований установлено, что гауссовский СКИ, в отличие от гауссиана, спектркоторого сдвинут на несущую частоту заполнения, претерпевает незначительныеизменение профиля электрического поля. Однако, поскольку влияние диэлектрических потерь существенно в области верхних частот, боковые лепестки распределения напряженности электрического поля гауссовского СКИ при прохождениичерез диэлектрик становятся несколько пологими.

Характеристики

Список файлов диссертации