Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015) (1151781), страница 16
Текст из файла (страница 16)
3.32).Рис. 3.32. Логарифмическое устройство ПУЛТЗдесь вместо квадратичного детектора используют комбинациюУПЧ с логарифмической амплитудной характеристикой и детектораогибающей (линейного детектора). Эта комбинация называется логарифмическим детектором, на выходе которого реализуется У,.
Поскольку li\Xi = 21n Umh то Yj« Xh и операцию нормировки можно осуществлять не делением X/W , а вычитаниемчину Z, нормированную к уровню помех, получают после обратногоэкспоненциального преобразования.Основой решения проблемы незнания законов распределения вероятностей сигнала и помехи является использование инвариантныхили адаптивных алгоритмов обнаружения радиосигналов. Кроме того,методы и алгоритмы обнаружения подразделяют на устойчивые и робастные. Характеристики устойчивых алгоритмов независимы от законовраспределения вероятностей сигнала и помехи. Робастные алгоритмыболее просты, но их характеристики, хоть и слабо, но зависят от законовраспределения.Инвариантные обнаружители при воздействии стационарной помехи и выборке конечной мерности дают возможность перехода к новойстатистике, не зависящей от выборочных значений.
Наиболее часто используются: знаковая статистика; статистика ступенек; ранговаястатистика.105б)Рис. 3.33. Переход к статистике знаков (а) и знаковый обнаружитель (б)При знаковой статистике переходят от выборочных значений У, ких знаку:+ 1->при Yt > О,-1 —>при Y( < 0.Процесс перехода к знаковой статистике показан на рис. 3.33, а ,где видна замена выборочных значений стандартными положительными(+1) и отрицательными (-1) импульсами.
Видно, что статистика знаковне зависит от выборочных значений. На рис. 3.33, б показана одна извозможных схем построения знакового обнаружителя. Реализации У, сширокополосного ограничителя поступают на вход линии задержки, с Nотводов которой выборочные значения складываются, детектируются исравниваются с Uuop.
Данное устройство реализует простой знаковыйалгоритм:Z = Z | l = Z exP M < 7 ’/=1 Vi | /=1Процедура обнаружения сводится к накоплению знаков или стандартных импульсов, или, наконец, ограниченных импульсов в пределахдлительности входной выборки и сравнению результатов накопления спорогом. Корреляционному знаковому обнаружителю соответствует линейный знаковый алгоритм:106NZ = £ t/,sig n y , £ T1= 1Структура этого обнаружителя представлена на рис. 3.34, а.
Входная выборка У, с помощью ШОгр переходит в sign У, и затем умножаетсяна опорный сигнал (/,. Результат перемножения накапливается в накопителе, после чего проверяется на порог. Возможно применение алгоритма двойной знаковой статистики, когда опорный сигнал £/, переводятв форму знаков (sign £/,-):N2= ^ sign (У,sign ^ < Т./=1Рис. 3.34. Знаковые обнаружители:а - простой; б - с двойной знаковой статистикойСхема такого обнаружителя показана на рис.
3.34, б.При использовании статистики ступенек переходят от У/ к ступенькам, которые формируются следующим образом:S{Y)=Г+1 —> при У > О,F 1[ 0 —> при< 0.Процесс перехода к ступенькам показан на рис. 3.35, а. Как видно,ступеньки S(Y) связаны со знаком выборочных значений sign У: S(Y) == l/2(signy + 1), а статистика не зависит от выборочных значений У.Алгоритм обнаружения задается соотношениемZ = £ sig n i;+ y S 7 \/=11На рис. 3.35,6 после Ш Огр осуществляется суммирование сигналов с отводов линии задержки, отстоящих один от другого на величинуги. Результат детектируется и сравнивается с порогом T-N/2.107При использовании статистики рангов от выборочных значенийпереходят к рангу выборки:n 1Л,. = rang}; = £ - [1 +signer- Г*)],k =1 1где ранг R{- общее число элементов вектора (выборки), не превышающих по величине У,.б)Рис.
3.35. Переход к статистике ступенек (а)и обнаружитель, использующий статистику ступенек (б)Для определения ранга выборочное значение У, сравнивается совсеми остальными значениями Yk (в том числе и с самим собой). Если Yk<< У,, то (1/2)[1 + sign(yz- Yk)] = 1, а если Yk> У,, то оно равно 0. Например,пусть У = {9, 5, 3, 4, 7}. Тогда вектор рангов rang = {5, 3, 1, 2, 4}, т.е.
мыранжировали выборочные значения Yt или указали их порядковый номерв последовательности, выстроенной по возрастающей величине выборки.Ранговый алгоритм обнаружения связан со статистикой ступенек:(з-29)j=1 *=iЗдесь / и j - номера выборочных значений по элементам разрешениядальности и азимута.Этому алгоритму соответствует схема, представленная на рис.3.36.
В компараторах (К) сравниваются значения У, и Yi+k. Этим обусловлено, то, что компаратор состоит из двух элементов: пороговогоустройства с порогом У, и генератора стандартных импульсов (ГСтИ),который выдает стандартный импульс +1 при Yk< У/, и не вырабатываеттимпульс 0, если Yk> Yt. Затем вычисляется сумма ^ ra n g * у , осуществк=\108пrang } и производится сравнение сУ=1порогом Т. Естественно, порядковый номер (ранг) по величине выборочного значения не зависит от этого значения.Исследования ранговых обнаружителей показали, что при обнаружении сигналов на фоне белого шума они вносят потери примерно0,6 дБ.
В то же время при обнаружении сигналов на фоне коррелированной помехи они выигрывают до 10 дБ.Известно, что при отклонении распределения вероятности помехиот предполагаемого значения наступает ухудшение качества работысинтезированных оптимальных обнаружителей. Например, при использовании критерия Неймана - Пирсона и гауссовой статистике помехи ввиде е - загрязненной модели с распределениемляется накопление пачки ранговw(x) = г— ехрyJlTTCF(■Х-У ?2сг22к2а 2 Jгде 0 < £< 1; а2= к(7\.Если первоначальное качество обнаружения характеризовалосьпараметрами U/a= 0,06 и F = 5* КГ3, то при добавлении (загрязнении)второй помехи с параметрами < т = 1 , £ = 1 0 и £ = 0,01 уровень ложнойтревоги увеличивается в 7 раз.
В таких условиях целесообразно использовать алгоритмы обнаружения, обладающие свойством сохранять в некоторых пределах свои характеристики при небольших измененияхплотности распределения вероятностей помехи. Эти обнаружители называют робастными.Например, имеются робастные обнаружители, основанные на минимаксном правиле Неймана-Пирсона. Критерий различения гипотезналичия и отсутствия сигнала базируется на отношении правдоподобияи минимизирует максимальный риск пропуска сигнала при фиксированном риске ложной тревоги.
На рис. 3.37, а , б приведена схема такогоРис. 3.37. Робастный обнаружитель (а) и характеристика ограничителя,примененного в его схеме (б)109робастного обнаружителя и дана характеристика амплитудного ограни(п\чителя (Огр), после которого стоит накопительV /=1Jп/=1где Xi~ входные выборочные значения реализации; Y = f {X) - характеристика амплитудного ограничителя.Таким образом!, происходит ограничение по амплитуде большихвыбросов реализаций (помехи), после чего ограниченные реализациинакапливаются. Это' обеспечивает устойчивость системы к большимвыбросам. Существу ют и другие построения робастных обнаружителей,однако их теоретическое обоснование затруднено.Контрольные вопросы3.1.3.2.3.3.3.4.3.5.Какова физика возникновения ошибок ложной тревоги и пропуска цели?Почему форма сигнала на выходе линейной части приемника схожа с шумовым выбросом?Перечислите критерии оптимального обнаружения.Поясните понятия условного, среднего и апостериорного риска.В чем сущность критерия минимума среднего риска? Что такое априорнаянеопределенность?0 1013.6.Рассчитайте средншй риск, если р = 0,8, F = 10 4, D = 0,9, C(6,d) =3.7.3.8.3.9.Что такое критерий Неймана - Пирсона?В чем отличие критерия Вальда от критерия Неймана - Пирсона?Какими соотношениями связаны вероятности правильного обнаружения иложной тревоги в; одном элементе разрешения и во всей области обзора?Что такое отношение правдоподобия?Каковы основные модели радиосигналов?Поясните методы! синтеза оптимальных обнаружителей одиночных сигналов для модели: а) полностью известного сигнала; б) сигнала с неизвестной начальной фазой; в) сигнала с неизвестной начальной фазой и флуктуирующей амплитудой.Нарисуйте схемы обнаружителей одиночных сигналов, синтезированныхдля моделей сигналов предыдущей задачи, и изобразите вид сигнала в характерных точках: схемы.В чем особенность синтеза обнаружителей пачек радиоимпульсов на фонебелого шума?Как связаны отношения правдоподобия пачки импульсов и одиночногоимпульса?3.10..3.11..3.12..3.13..3.14..3.15.110I 1° 20Г3.16.
Нарисуйте структуру обнаружителя пачки когерентных радиоимпульсов иизобразите вид сигналов в характерных точках схемы.3.17. В чем отличие структуры обнаружителя пачки некогерентных радиоимпульсов от структуры обнаружителя пачки когерентных радиоимпульсов?3.18. Нарисуйте схемы накопителей в обнаружителях пачек радиоимпульсов?3.19.
В чем особенность обнаружения радиосигналов на фоне коррелированнойпомехи?3.20. Что такое обеляющий фильтр?3.21. Какова роль блока безынерционной нелинейной обработки (нелинейногопреобразования БНП) при обнаружении произвольного сигнала?3.22. В чем особенность цифровых обнаружителей радиосигналов?3.23. Нарисуйте схему бинарного обнаружителя, работающего в скользящемокне?3.24. Что такое квантователь?3.25. Как строятся характеристики или кривые обнаружения?3.26. Что такое пороговая мощность?3.27. За счет чего возникают потери при обнаружении сигналов?3.28.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
