Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации (1992) (1151790), страница 16
Текст из файла (страница 16)
е. приблизить обработку сигнала к когерентной. При атом помеха, ортогональная по фазе с опорным сигналом, полностью ~подавляется. Далее (в 5 52) будет синтезировая квазиоптнелальный обнаружитель, используюеций фазовую селекцию. При временной селекции используют отличия сигнальных и помехо~вых импульсов по времени прихода, длительности и периоду повторения. Селекция по времени прихода реализуется в им|пульсных автодальномерах, выходные сигналы которых стробируют (отпирают) приемник па время действия сигнальных импульсов. Селектор по длителыности пропускает лишь те импульсы, длительность которых лежит в зада~нных пределах.
Селекция по периоду повторения, используемая для подавления несинхронных импульсных помех, реализуется с помощью линии задержки на период следования импульсов Т„и схемы совпадений И (рис. 2.21,а) . Прн амплитудной селекции используются отличия сигналов и помех по их и~нтенсивности. Эта селекция реализуется, в частнос. ти, с помощью различного рода ограничителей и логических схем. На~пример, помехи менее и~нтенспвные, чем сигнал, устраняются ограничителем снизу.
Если же помеховые и~мпульсы по асиплитуде больше сигнальных, а последние не превосходят мекоторый уровень А юч то можно использовать схему на рис. 2.21,б. Ограничитель снизу пропускает только импульсы помехи, амплитуда которых превышает уровень ограничения и„р — — А,„. Эти импульсы поступают на логическую схему за~прета, в результате входное напряжение на выхо|д схемы не передается. Через схему запрета уб а) Рис 221 Структурные схемы селекторов импульсов по периоду повторения (о) и по уровню (б) проходят только те импульсы, амплитуда которых меньше ио,р.
При пространственной селекции, реализуемой за счет направленных свойств а~нтенны, используют отличия в направлении прихода радиоволн от источников сипнала и помех. Сужение ДН антенны и уменьшение уровня ее боковых лепестков повышают про. стра~нсввен~ную селекцию. Она применяется при защите от пространственно-разнесенных источников помех. При поляризационной селекции используют отличия в поляризации принимаемых сигналов и помех. Любой приемный а~нтен~нофидерный тракт по существу является поляризационным селектором, так как мощность колебаний ~на его выходе зависит от поляризации принимаемой электромагнитной волчины. Напри~мер, вертикальный вибратор с наибольшим эффектом принимает вертикально поляризованные волны и не при~нимает волмы с горизонталь~ной поляризацией.
Согласовав поляризации антенны и прини. маемого сигнала, можно добиться ослабления помехи, если ее поляризация не совпадает с поляризацией сигнала. Помехи можно максимально подавить тогда, когда плоскости поляризации сигнала и помехи ортогональны или же когда векторы напряженности электрического поля вращаются в противоположных напра~влениях. Поляризационная селекция применяется для подавления как активных, так и пассивных ~помех, в частности отражений от гидрометеоров. В последнем случае механизм подавления следующий.
Пусть а~нтенна рассчитана на передачу и прием радиоволн круговой поляризации с одним и тем же направлением вращения вектора поля. При сферической форме капель дождя отраженные от них волны также будут иметь круговую поляризацию, но с противоположным на~пра~влением вращения вектора поля. Поэтому такие радиоволны не будут приняты антенной. В то же время при отражении радиоволн от асимметричного объекта, например самолета, круговая поляризация меняется на эллиптическую.
Эллиптичеоки поляризованные радиоволны содержат составляющие с круговой поляризацией и с различными направлениями вращения вектора поля. Такие волны будут приняты антенной, хотя и с некоторым ослаблением. Поляризационная селекция позволяет уменьшить мощность ошражен~ных от дождя сипналов примерно на 20 ... 25 дБ, при этом мощность сигнала, отраженного от самолета, ослабевает лишь на 8...8 дБ. В результате отношение сигнал- помеха возрастает на 12 ... 19 дБ. При комбинированной селекции применяют различные сочетания рассмотренных методов селекции. Комбинированная селекция может быть частотно-временной, ам~плитудно-частотной, пространствен|но.временной, пространственно-полярвзационно-временной и т.
д. Примером устройства, реализующего амплитуд~но-час- 77 а) б) Рис 2 22 Структурные схемы компепсатеров помех тотную селекцию, является ШОУ вЂ” широкополосный усилитель— ограничитель — узкополосный фильтр (используется для подавления импульсных помех) Методы компенсации помех реализуются либо с использованием вспомогательных приемных каналов, на вход которых поступают только помехи, либо без таких каналов В первом случае система кохппенсации помех является многоканальной, и в частности двухканальной с раздельными входами, во втором случае система кокяпенсации имеет один вход Двухканальная система компенсации (рис 222,а) состоит из основного канала, в антенну которого поступает смесь сигнала з(1) и помехи Ч(1), и вспомо гательного (компенсационного или опорного), антенна которого воспринимает только повлеху Че(1) Помехи опорного и основного каналов связаны функциональным преобразованием Че(т) = =.У(Ч(~)1 На выходе РПрУ, осуществляюшего линейное преоб разование Е смеси сигнала и помехи, имеем Е[з(()1+Е[Ч(()1 Если в РПрУе удастся осуществить преобразование Ее помехи (с помощью регулировки амплитудно и фазочастотных характеристик канала) так, чтобы ею [че (~)1 = ее (~ [ч (()1) = е [ч (г)1, (2 96) то после вычитания помеха будет полностью скомпенсирована Для создания основного и опорного каналов обычно используют пространственную селекцию сигнала и помехи Однако при малом угловом расхождении между источниками сигнала и помехи такая селекция становится невозможной, при этом сигнал принимается не только основным, но и опорным каналом В результате эффективность рассмотренного двухканального компенсатора резко снижается, так как в нем наряду с помехой компенсируется и полезный сигнал Тем не менее компенсация помех возможна и без привлечения пространственной селекции — с использованием схемы с одним входом типа показанной на рис 222,б В этой схеме блок оценивания помехи БОП осуществляет оптимальное выделение помехи Ч(г) из наблюдаемого процесса ус=ба(1)+Ч(1)+$(~) (6= 78 =О, 1; 5(7) — белый шум), формируя на выходе оценку помехи 11(1).
В результате вычитания д(1) — 7)(1) помеха частично компенсируется. Рассмотренный компенсатор является составной частью оптимального обнаружителя си~пиала на фоне помех о произвольным распределением вероятностей и белого шума (53]. Оптимальное правило фор~мврова~ния оценки 71(1) вытекает из результатов синтеза этого о|бнаружителя (см. $5.2). Отметим, что при построении Б®П могут применятыся и различные квазиоптимальные устройства выделения помехи. Если в схеме на рис.
2.22,б в качестве Б1П иапользовать, например, линию задержки на период повторения импульсов, то получим схему череспориодной ком~пенсации (ЧПК), широко применяемую при селекции движущихся целей (СДЦ) (38]. Эта проблема возникает в связи с необходимостью выделять сигналы движущихся целей, которые наблюдаются иа фоне коррелированных пассивных помех, вызванных переотражением зондирующих сипиалов от земной поверхности и других неподвижных объектов. Повышение помехоустойчивости методом комплексирования рассматривается в гл.
8. В заключение отметинам, что рассмотренные методы борьбы с помехами проиллюстрировали лишь физические принципы защиты от помех. Задачи оптимизации обработки и, в частности, обиа|ружения сигналов на фоне помех, отличных от белого шума, не решались. Такого ро~да задачи изучаются в дальнейшем. 2.7. ОБНАРУЖЕНИЕ СИГНАЛОВ НА ФОНЕ КОРРЕЛИРОВАННЫХ ПОМЕХ Задачу оптимизации обработки сигналов на фоне коррелированных помех можно решать в двух постановках: с заданием и без задания распределения вероятностей помех.
Рассмотрим обе эти постановки. Обнаружение детерминированного сигнала на фоне гауссовской помехи. Наблюдаемый процесс имеет вид у (1) = б з (1) + т1 (1), 6 = О, 1, 0 я ' 1 ( Т, (2.97) где з(1) — детерминированный сигнал; т1(1) — помеха, я~вляющаяся гауссовским случайным процессом. Для ряда практических задач помеху можно считать зкспоненциально-коррелцрованной, при этом коэффициент корреляции р=ехр( — х]Л1]); 1/и — интервал корреляции помехи.
Гауссовский экопоненциально-коррелировавный процесс, как известно, является марковским (см., например, (53]). Марко~вский процесс с дискретным временем (71(1,) — = т1„ 1= 1, 2, ...) опи- 79 сывается условной (переходной) плотностью вероятностей ш(т)!+!( !),) и начальной пловностью вероятностей ш(т)!).
Для марковского гауссовского процесса эти плотности немеют !вид 1 (ч!+! — ч! р)о ()!+,( ъ) = )!'2 и (1 — р') о, 1 2 !го (1 р)' (2 98) ш (т),) = — ехр 1 31', )/2иво ~ 2оцо~ При непрерывном времени наблюдения марковский процесс описывается стохастическим дифференциальным уравнением, которое применительно к рассматриваемому случаю имеет ви(а !) (1) = — нт) (1) + 1 (1), (2.99) где Г(1) — дельта-коррелирова~нный гауссовский процесс (белый шум), М~(1) =О, М~(1)~Я(1+и) = (т/2)6(т). Марковский гауссовский процесс г)(1) можно рассматривать как результат прохождения белого шума ~(1) через линейную динамическую систему, описываемую дифференциальным уравнением (99).
Отношение правдоподобия в задаче обнаружения детерминированного сигнала з(1») = — з» (Й=1,, и) на фоне аддитивной марковской помехи при дискретном времени имеет вид мЬ .. уо)0=1) м (у»,, у„10 = О) п — 1 П !о Ь»+! — !»+!(у» — о») »=! о! (у! — о!) и†! !о(у ) П !о(у»+ 1У») »=! Эту статистику удобно вычислять последовательно с помощью рекуррентного соотношения Л»+, = Л» и (у,+, — з»+,! у» — з») !гв (у»+,) у»), А = 1, 2, ..., и — 1, (2.100) с начальным условием Л! — — ш(у! — з!)/ш(у!).
Конкретизируя (!00) с использованием (98), получаем ! 2 Ь»+ — у» р) (о»+ — о» р) — (о»+ — о» р!о ! »,, —— Л» ехр ' . (2.101) 2 ого(1 — Ро) Перейдем теперь к непрерывному времени наблюдения. Для этого в (101) заменим а»=1пЛ», поделим обе части получаемого 80 равенства на Лг=(»+1 — 1» и, учитывая разложение р=ех1р( — х~ Ш1) =1 — х(~А«1+ ..., перейдем к гоределу при цг-»О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
