Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах (1981) (1095907), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Происходит, по сути дела, широтно-импульсная модуляция, которая в электронном тракте преобразуется в частотную модуляцию. Как правило, линейная зона модуляционной характеристики в таких системах больше, чем в системах с амплитудной модуляцией. Ряс 1.!О. Растр лля системы Больше здесь и КПД модус фазовой модхляиясй лицин 1951, однако невоз- можность оптимальной пространственной фильтрации сохраняется и в этом случае. Представленный на рис.
1.10 растр может осуществлять фазовую модуляцию сигнала. Фаза пачки импульсов, образующихся при прерывании потока, зависит от расположения изображения относительно линии разде2б ла кольцевых зон растра. Такой растр позволяет опре,делить знак рассогласования (смешения изображения с окружности, разделяющей зоны растра), но пе его величину. Трудность оптимального согласования размеров изображения и ячеек растров для всего углового поля ОЭП или всех возможных углов рассогласования присуща практически всем растрам, используемым в ОЭП с частотной, фазовой или импульсной модуляцией.
Хорошего согласования можно достичь лишь для очень немногих систем, например для системы с растром, представленным на рис. 1.9,а, на котором ширина прозрачных и непрозрачных ячеек приблизительно постоянна по всей площади растра. С помощью растров можно осуществить и спектральную селекцию наблюдаемого объекта на фоне помех. Для этого применяются, например, так называемые двухцветные растры, рисунок которых совпадает с рисунком растров, представленных на рис. 1.6 и 1.10. Вместо полностью прозрачных и непрозрачных ячеек такой растр «набирается» из элементов (секторов), одни из которых пропускают в одной области спектра (например, в диапазоне длин волн 7.ь..,"ь7), а другие — в другой (например, ХР..Х4).
Если спектральное пропускание растра в этих областях подобрать так, чтобы сигналы от помехи на выходе приемника в обеих областях спектра были равны, то глубина модуляции сигнала от помехи будет близка к нулю. В то же время для объекта, спектр излучения которого отличается от спектра излучения помехи, сигналы в областях Хь.."ьг и 4...Хь т. е. при прохождении потока от объекта через различные ячейки растра, будут различны и глубина модуляции полезного сигнала будет заметно отличаться от нуля (более подробно об этом см.
в гл. 5). Ез. КРИТЕРИИ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ Наиболее распространенным на практике критерием помехозащнщенности ОЭП довольно долгое время был критерий максимума отношения сигнал-шум (сигнал- помеха). Этот критерий не потерял своего значения и в настоящее время, однако он не является достаточно общим, так как, например, при обеспечении максимума отношения сигнал-помеха еше не обеспечивается макси- 27 мальное извлечение информации.
Поэтому для оценки качества приема часто используют более общие критерии, например вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги, связанные с отношением сигнал-помеха, критерий минимума среднего риска [84, 90). Помехозащищенность, характеризующая способность ОЭП противостоять действию помех, может быть оценена количественно. В общем случае ее мерой является степень соответствия принятого сигнала истинному. Если обозначить совокупность переданных сигналов через з(а), а совокупность принятых или воспроизведенных сообщений через х(а), то плотность распределения вероятностей р(з, х), оценивающая вероятность совместного появления з и х, полностью определяет помехозащищенность прибора. Любые оценки достоверности приема сигнала должны быть функциями от р(з, к).
В достаточно общем виде единый критерий оценки качества ОЭП может быть представлен как среднее значение некоторой функции стоимости, определяющей расхождение р(з, х) между з(а) и х(а), взятое по множеству и взвешенное в соответствии с вероятностью р(з, х) ~84, 90): г = ~~ р(з, х! р(з, х)аЪах= Ц р(з)р(х)р(з, х)ЫЫх, где р,(х) †условн вероятность события х (вероятность появления х при условии, что имеется событие з). Функция р(з, х) определяет вес (относительную значимость) ошибки, т.
е. расхождение между з и х. Обычно р(з, х) выбирается такой, что она возрастает по мере увеличения расхождения между з и х. В этом случае величину г называют средним риском. При средней квадратической функции стоимости р(з, х) =(х — з)э, когда качество прибора оценивается дисперсией ошибки ч, = (х(а) — з(а))'= Ц(х — з7р (з, х)Ызг(х, г=аэ. Минимизация среднего риска, т.
е. улучшение качества работы прибора, сводится в этом случае к минимизации средней квадратической ошибки. 28 личин сигнала з р,(х) и при его отсутствии (т. е. при наличии только помехи и) р„(х) позволяет рассчитать так называемое отношение правдоподобия: Л = = р, (х),'р„(х). Принятие решения о наличии сигнала при одинако- вом весе ошибок основывается на вычислении отноше- ния правдоподобия и сравнении его с некоторым поро- гом срабатывания, определяемым отношением априор- ных вероятностей отсутствия д и наличия р сигнала.
Если Л)д/р, то принимается решение о наличии сиг- нала. Таким образом, задача обнаружения сигнала сво- дится не к определению отношения сигнал-помеха, а к вынесению конкретного решения типа «да» или «нет». При различных весах (стоимостях) вероятностей ошибок стоимость пропуска сигнала должна быть вы- ше. Для минимизации среднего риска решение о нали- чии сигнала принимается при Л)р„~у~р„рр, где р„ и р„р — стоимости (веса) ложного срабатывания и про- пуска сигнала соответственно.
Существуют несколько критериев обнаружения [84, 90~, однако следует указать, что при их использовании структурная схема системы обнаружения сигнала на фоне помех остается неизменной, а меняется лишь по- роговое значение отношения правдоподобия, Часто для оценки помехозащищенности ОЭП, при- меняемых для обнаружения, определяются вероятности наличия или отсутствия сигнала при наличии помех. Ги- потезы, соответствующие наличию сигнала или его от- сутствию, взаимно исключают друг друга, т.
е. образу- ют полную систему событий. В таких случаях очень удобным для оценки эффективности метода обнаруже- ния сигналов на фоне помех является семейство харак- теристик обнаружения, выражающих зависимость меж- ду вероятностью правильного обнаружения сигнала )).' вероятностью ложной тревоги Р и параметром обнару. жения р на входе прибора [84, 90, 95), Пользуясь этими характеристиками, можно по из- вестным или заданным вероятностям правильного об- наружения т) и ложной тревоги Р определить необходи- мое отношение сигнал-помеха, часто эквивалентное па- раметру обнаружения р, а также ряд других критериев качества ОЭП. Так, тангенс угла наклона касательной' к характеристике обнаружения в какой-либо точке ра- 29 вен пороговому значению отношения правдоподобия.
,Действительно, поскольку О= (р,(х)дх, Р= (р„(х)с(х, ~н Л,= (гэВ(~„-,= Р,(худ„(л) :Здесь ха — порог срабатывания прибора. Значение л, обычно выбирается непосредственно по заданному зна.чению Р. Это исключает необходимость учета априорных данных о наличии сигнала при первоначальном выборе и расчете параметров ОЭП.
Используя характеристики обнаружения, можно при .заданных значениях Р и Р найти энергию порогового сигнала Я, который еще может быть обнаружен на фоне случайных помех и шумов, имеющих спектральную .плотность Ф„,. Так как параметр обнаружения я= ~' 2ЩФ,„[951, то, определив по заданным О и Р значение и„„„, легко затем для заданного уровня помех Ф,„ найти минимально необходимую энергию сигнала Я. Передаваемые сигналы з и принимаемые сообщения х являются, как правило, функциями не одного, а нескольких аргументов. Так, яркость излучателя-цели может быть функцией длины волны, пространственных координат, времени, поляризации излучения.
То же самое можно сказать и о принимаемом сигнале х — облучен- ности на входном зрачке прибора. Поэтому многомерный анализ приведенных выражений, являющихся критериями качества ОЭП, весьма сложен, а зачастую практически неосуществим. На практике часто стремятся оценить не совокупную помехозащищенность (т. е. помехозащищенность по всем отличительным признакам сигнала и помех, на.пример по оптическому спектру, энергетическим характеристикам), а ее значение или эффективность для какого-либо одного вида селекции сигнала — спектральной, временнбй, пространственной и т. д.
При этом функции з, х и другие являются одно- или двумерными. Даже для указанных упрощений в литературе по ОЭП не приводятся единые критерии качества по отдельным селектирующим признакам. Поэтому ограни.чимся рассмотрением ряда частных критериев, нашед.ших практическое применение 11401. ~о Оценку качества спектральной оптическая селекцииа прн приеме или обнаружении широкополосного излучения (например, излучения черного тела) иногда ведут с помощью эффективной ширины спектральной полосьв пропускания прибора: 2ЛЛ, = Л вЂ” Л„ где ,- макс (' ф (Л) з(Л) с,(Л) с„(Л)г(Л о Л! — «макс (Ф З)макс Ф (Л) 5 (Л) с, (Л)сср (Л)2(Л макс Ла Лмакс+ (Ф З)макс Ф (Л) — спектр излучения цели; з (Л) — спектральная чувствительность приемника излучения; т,(Л) — пропускание оптической системы прибора; т,р (Л) — пропускание среды распространения излучения на пути от целю до прибора; Хм,к, †дли волны, при которой произведение Ф(Л)з(Л) достигает максимума; (Фз) „,„, — максимальное значение функции Ф(Л)з(Х).
Иногда Ы„~ определяют лишь как значение интеграла, входящего в формулы Л2 и Лм причем для его вычисления берутся относительные значения Ф(Л) и з(Л). Для оценки помехозащищенности по энергетическому критерию часто пользуются отношением сигнал-шум1 (или сигнал-помеха), минимальное требуемое значение. которого можно определить по характеристикам обнаружения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
