Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Если проигрыш в пороговом сигнале двоичного весового накопления по сравнению с весовым аналоговым составляет 1 дБ, то при двоичном равновесном он возрастает лишь до 1,5 дБ (для Ф= 5...50 г = 10-*... 10-6 Р = 0,5 ... 0,9). Важная особенность обнаружнтеля пачки двоично-квантованных импульсов состоит в том, что у него, кроме порога обнаружения пачки й„имеется еще первый порог У, обнаружения отдельных импульсов. Как известно, функция распределения огибающей шума, имеющего гауссовский закон распределения, является рэлеевской, т. е. и~ (0) = (У/о4) е ~"'" (5.4.5) пульсами и непревышения остальными Ф вЂ” Й импульса.
ми пачки равна С~~|р~„(1 — р, ш)л-», где С»| — число сочетаний нз У по й. Так как пачка обнаруживается прн любом Й~ ~й„то вероятности правильного обнаружения н ложной тревоги равны о=~сМ (1 — р,) -; »» Р= ч~Р, С р (1 — р) —. (5.45) «=»» В частных случаях й, = У («Ф из Ф») н й, = 1 («1 из М») получим очевидные соотношения р (1 Р«) 1 "=1 (1 Рш) . (5,4.7) (5.4.8) Для каждого числа У существует оптимальное пороговое значение й„„, прн котором достигается минимальное отношение сигнал-шум на входе накопителя. Действительно, нз (5.4.6) — (5.4.8) следует, что прн неизменных значениях р н р, с ростом й, уменьшаются как р, так н Р. Чтобы сохранить 1» нензмейной, надо увеличить р, путем повышения порогового отношении снгнал-шум. Для сохранения же прежнего значения р надо поднять значение р понижением первого порога У„а чтобы это не увеличивало вероятность р, , а следовательно, н Р, надо снизить пороговое отношение снгнал-шум.
Сначала с ростом порога й, отношение сигнал-шум стремится к снижению, а затем оно возрастает, что указывает на то, что существует оптимальное значение л„„, соответствующее минимуму порогового отношения снгнал-шум. Оптимальный порог А„„определяется формулой йаопт Это соотношение сохраняется н при весовой обработке для независнмо флуктунрующих нмпульсов прн Ф = Ум», для дружных флуктуаций н нефлуктуирующих импульсов (5.4.10) Отметим еще, что каждому пороговому значению А„„, соответствует определенная вероятность превышения порога шумом р, . Обычно р,„(0,1, откуда согласно (5.4.5) У, ) 2„15а, что сокращает число выбросов шума (заме- 2ВВ тим, что слабо зависящий от рщ минимум порогового от ношения сигнал-шум имеет место при р ж 0,2). Проигрыш в оптимальном случае по сравнению с идеальным некогерентным накопителем составляет лишь 2 дБ.
Некоторое улучшение отношения сигнал-шум получается при квантовании по нескольким уровням. Для этого в каждом канале дальности от амплитудного анализатора на счет- Кбааатодажоль «оаыа амяульс цслц 1 ИЯ Юифасыбас- а) Рис. 5Л4. дискретный иакоиитедь с «движущимся окном»: я — струатурная едена, б — дна ряда соседняя ячеек дааьнестн чики подаются сигналы, соответствующие каждому уровню квантования.
Достигаемое в этом случае небольшое снижение потерь (около 1 дБ) требует, однако, значительного усложнения аппаратуры. 2.. Цифровой обнаружнтель с «движущимся окном». В РЛС кругового обзора радиолокационный сигнал в виде пачки импульсов формируется в У периодах зондирования. Так как оптимальной процедурой при любом построении системы межпериодиой обработки является накопление в пределах пачки, то для каждого элемента дальности требуется хранение всех отраженных импульсов, полученных при У зондированиях.
По мере перемещения луча антенны по азимуту хранимая информация должна обновляться. На рис. 5.14, а изображена схема дискретного накопителя с движущимся окном при использовании сдвиговых регистров. Их общее число определяется шириной движущегося окна У (числом импульсов в пачке) и равно У вЂ” 1. Число ячеек в регистре 297 и = Т„(Т, где Т вЂ” период тактовых импульсов, который можно принять равным интервалу корреляции шума на выходе приемника или же интервалу разрешения по дальности.
Так как требуемое число ячеек и достигает нескольких тысяч,можно использовать матричное вано»икание. Если в первую ячейку верхнего сдвигового регистра записывается единица, то она под действием тактовых импульсов передается по этому регистру и через период повторения импульсов РЛС Т„ попадает на вход второго регистра, а через период 2҄— на вход третьего регистра и т.
д. Таким образом, получаем устройство, эквивалентное многоотводной ЛЗ иа время задержки (У вЂ” 1) Т„, т. е. идеальный накопитель группового действия (см. рис. 4.9, б). На рис. 5.14, б показаны два ряда соседних ячеек дальности из У вЂ” 1 регистров. Во время вращения луча антенны РЛС кругового обзора импульсы цели в двоичном коде после каждого периода повторения сдвигаются на разряд, а на освободившееся место вводится новый импульс. Одновременно принятый импульс для самого раннего зондирования отбрасывается. Далее процесс происходит аналогично, и за У периодов повторения информация регистров полностью обновляется. Наиболее простой метод анализа информации в каждом элементе дальности движущегося окна — это суммирование всех двоичных единиц в пределах «окна» и сравнение в пороговом устройстве с заранее выбранным (вторым) порогом.
Часто принимается А« = У/2, см. (5.4.10), а также (5.4.9) для У < 15. В случае й ) й, вырабатывается сигнал присутствия цели в данном элементе дальности, а при й ( й« вЂ” сигнал отсутствия цели. На рис. 5.15 черные кружки означают прием сигнала с определенного направления (на соответствующей развертке дальности), а светлые — отсутствие сигнала.
«Длина» движущегося окна У =10. Изменение состояния регистров сдвига иллюстрируется таблицей. Развертка в направлении ))«является начальной, так как это первая развертка, при которой в,окне находится Ф/2 = 5 сигналов. Развертка в направлении ()„ является конечной, так как это первая развертка (после начальной), при которой в окне находится меньше ЛЧ2 = 5 сигналов. Направление на цель р« — (р„+ + р„)/2. Отметим, что обнаружитель с движущимся окном (так же, как последовательный обнаружитель) характеризуется рядом дискретных состояний, для которых условная вероятность перехода из одного состояния в другое зависит от последнего состояния и не зависит от поведения системы до 288 нахождения в исходном состоянии.
Это характерно для мзрковских случайных процессов. Описанное устройство накопления с движущимся окном является хорошим средством борьбы с импульсными помехами в виде несинхронных сигналов и некомпенсированных остатков пассивных помех после подавителя системы СЛД. Это следует из того, что сигнал присутствия цели вырабатывается только при накоплении в счетном устройстве й,= = йг/2 или более сигналов цели.
Импульс помехи, как бы ооо -ан А ~н Рис. 5.19. Прииции действия цифрового обиаружитезя с «двнжуятим- ся окном» он ни был велик по амплитуде, не имеет достаточной протяженности по азимуту. Вероятность его регистрации как цели за время накопления Ф импульсов мала. 3. Обнаружение по совпадению (программные обнаружители). Рассмотренный выше квазиоптимальный алгоритм безвесовой обработки (5.4.1) не всегда используется, так как в реальных пачках количество импульсов ттг сильно зависит от флуктуаций ЭОП цели. Кроме того, в схеме рис. 5.14 требуется гпУ = (Т (Т)р1 триггеров или других запоминающих ячеек, что составляет десятки или сотни тысяч.Поэтому на практике часто применяются упрощенные алгоритмы обнаружения, основанные на использовании пороговой схемы совпадений.
Для того чтобы импульсы, превысившие первый порог, были приняты за полезный сигнал, требуется, чтобы в и ( Дг периодах повторения Т, было зафиксировано й < и импульсов (критерий «А из и»). При этом выполнение критерия обнаружения возможно не только с помощью счетчика, но и с помощью логических схем совпадения. Подобная схема для критерия «3 из 4» показана на рис. 5.16, а, а временные диаграммы на рис.
5.16, б. 289 При выбранном и, если й очень мало, требуется повышение входного порогового сигнала для сохранения вероятности ложной тревоги. Если же й-а-л, то «ужесточение» логики опять приведет к повышению входного порогового сигнала. Так, для метода «й из й» проигрыш в пороговом сигнале по сравнению с аналоговым весовым накоплением составит 3... 5 дБ, т.
е. по сравнению с равновеснымдвоич- иа.лиг и«л иг игами, иг гиг Ги~гиз)л Ги 1и«,ии,)л иаа а) Рис. бяа. Программимй обиаружитсль «3 и» 4» ным 1,5...3,5 дБ. Поэтому имеется оптимальное значение й= =- й„,„которое определяется той же формулой (5.4.9) для 10-" < р < 10-' и 0,5< Р< 0,9, т. е. й«и, ж 1,5Уй В цифровых устройствах обнаружение цели тесно связано измерением координат. Отметим пока, что в соответствии с упрощенным критерием обнаружения пачки импульсов РЛС кругового обзора по совпадению может использозоваться фиксация начала пачки ))„конца пачки 5«, что позволяет определить положение середины пачки, т.
е. азимут цели ро = 0,5 0)и + ри). Положение начала фиксируется по критерию «й из а». Аналогичный критерий может быть использован и для фиксации конца, однако часто в качестве конца пачки принимается серия из па= 1,2, 3,... нулей подряд. Общий критерий обозначается в этом случае «йlп— 290 — т». На рис. 5.17 показаны временные диаграммы фиксации границ пачки при разных значениях й, и, т. При этом начало пачки смещено вправо на л — 1 позиций, а конец пачки вправо на лг позиций. Общее смещение, определяющее систематическую погрешность, Ь))онат = 0,5 (л — 1 + лт) Ь~, (5.4.11) где г»р = а»„Ти — угол между соседними азимутальными позициями, т. е.
истинный азимут 0 = 0е — /Ч)»нет = 0 5 Ю. + )). — (и — 1+ гп)бИ (5.4,12) Эм „б 2/У»„',Фи .Фл 'из „У/Рчу" Рис, З.(7. Смещение начала (()») н конца (р~) пачки при рааличнык критерняк программного обнаружителя Критерий е/г/л — т» при а =- /г называют целым, а прн /е ( л — дробным. 4. Стабилизация вероятности ложной тревоги. Согласно критерию Неймана — Пирсона фиксируется вероятность ложной тревоги р и максимизируется вероятность правильного обнаружения Р.
В рассматриваемом случае дискретного накопителя вероятность г очень сильно зависит от нормированного значения первого порога (/е/и„. Согласно (5.4.4) уменьшение нормированного порога (/а/о лишь на 1 дБ, т. е. в 1,118 раз, увеличивает вероятность с р „= 10-' до р,„= 10-', т. е. в 1О раз. Так как прн /т„, к 1 формула (5.4.8) сводится к Г ж л/рщ, то получим увеличение Р также в 10 раз. Сказанное показывает, что любая нестабильность порогового устройства нли изменение уровня шума на выходе приемника нежелательны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
