Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1151848), страница 48
Текст из файла (страница 48)
При первичной обработке рассматривается только двухальтернативная ситуация: цель либо есть в элементе разрешения, либо ее там нет. Если в ходе первичной обработки радиолокационной информации параметры объекта наблюдения являются фактически неизменными, то в ходе вторичной они таковыми, естественно, быль не могут. Это связано с тем, что такт первичной обработки Ть определяемый временем обработки зондирующего сигнала, имеет, как правило, столь малые значения, что цель за время Т~ практически не изменяет своего положения в пространстве. Пол целевой ситуацией понимаются цели, находящиеся в зоне контроля РЛС, их взаимные характеристики, вид целей, параметры их движения и т. и.
Например, в ходе ВО, наблюдая за перемещениями цели, можно найти ее с"орость, ускорение, даже если на этапе первичной обработки измеряется только положение объекта. Возможно определение и других принципиально ненаблюдаемых параметров цели. 270 б,1. Общие сведения Вторичная обработка выполняется в течение всего времени наблюдения за целью, которое, как правило, много больше Ть Результаты ВО обыч но относятся к текущему времени 1 и, вообще говоря, учитывают всю ин формацию о цели: с момента ее появления в зоне контроля до момента времени 1.
Иногда в рассмотрение вводят такт вторичной обработки Тя— время, в течение которого корректируется предыдущее решение об обнаружении траектории и оценивании ее фазовых координат — параметров траектории цели. Такт Тл может задаваться либо исходя из требований вышестояшей системы, либо из естественного цикла обновления информации, связанного с особенностями обзора контролируемого пространства (например, для РЛС кругового обзора такт Тл часто делают равным периоду вращения антенны).
Можно, таким образом, сказать, что на выходе первичной обработки получена совокупность отсчетов, каждый из которых является случайной векторной величиной, представляющей собой оценку параметров неизвестных случайных или неслучайных координат некоторой обнаруженной цели. На выходе вторичной обработки получаем совокупность траекторий, каждая из которых является случайным векторным процессом, представляющим собой динамическую оценку параметров неизвестных изменяющихся во времени случайных или неслучайных координат некоторой обнаруженной цели. Естественно, что траекторная информация, как уже отмечалось, полнее отметочной, поскольку учитывает в текущей оценке предысторию наблюдения цели, включая все предыдущие отсчеты, и отображает взаимосвязь и изменение параметров цели во времени, Вторичная обработка радиолокационной информации, основанная так же, как и первичная, на общей теории принятия решений и теории оценок, является специфической задачей многомерной фильтрации, дополненной необходимостью выбора 1обнаруження) целевых траекторий.
В ходе ВО решается задача отождествления отсчетов и траекторий, соответствующих одной и той же цели. В частном случае, при достоверной информации первичной обработки о получении отсчетов, относящихся исключительно к некоторой истинной цели, ВО сводится только к фильтрации траекторных параметров (это характерно для РЛС, обеспечивающих высокое значение отношения сигнал — шум при принятии решений в ходе первичной обработки).
Собственно фильтрация — это непрерывное воспроизведение некоторой переменной, являющейся параметром наблюдаемого случайного процесса. Можно выделить два основных подхода к решению задач фильтрации случайных процессов: на основе фильтра Винера и фильтра Калмана. В последнее время заметен повышенный интерес к развитию методов нелинейной фильтрации. 271 б. Основы вторичной обработки радиолокационной информации Теория винеровской фильтрации исторически была разрабатана первой.
К одной из основополагающих работ в этой области следует отнести работу Н. Винера ~50~, для дискретных случайных процессов близкие вопросы еще ранее рассматривал А. Н. Колмогоров ~511. В основе теории винеровской фильтрации лежат следующие положения: 1) наблюдаемый случайный процесс есть адлитивная смесь оцениваемого и помехового случайных стационарных процессов с различными корреляционными функциями; 2) длительность наблюдения предполагается бесконечно большой (от -чо до текущего момента 1); 3) критерием оптимальной фильтрации является минимум средне- квадратической ошибки оценки воспроизводимого параметра; 4) оптимальный фильтр находится в классе линейных фильтров. При построении траекторий движения целей условия, для которых были получены выражения, описывающие вннеровский фильтр, оказываются во многих случаях не адекватными реальной ситуации.
Это связано, прежде всего, с тем, что, во-первых, оцениваемый случайный процесс (траекторию) невозможно представить в виде стационарного процесса с известной корреляционной функцией, во-вторых, появляющиеся и исчезающие объекты всегда наблюдаются в течение ограниченного времени. Теория калманоской фильтрации при построении траекторий имеет ббльшую свободу: непрерывный фильтр Калмана основан на представлении случайного процесса в виде стохастических дифференциальных уравнений, а цифровой — в виде соответствующей системы разносгных уравнений, что соответствует широко распространенным общепринятым моделям движения объектов.
Теория калмановской фильтрации была разработана позже винеровской и является существенным ее развитием. С использованием калмановского подхода можно решать нестационарные задачи прн конечном интервале наблюдения. Основополагающими в этой области следует считать работы Р. Калмана (52, 531. Вторичная обработка радиолокационной информации, как уже отмечалось, помимо фильтрации траекторных параметров, должна решать и задачи обнаружения целевых траекторий. Действительно, при наличии помеховых отсчетов по ним могут быть построены трассы несуществующих (ложных) целей.
И это не единственная причина возможного появления ложных траекторий, В многоцелевой ситуации даже при достоверном решении об обнаружении отсчета в некоторый момент времени на этапе первичной обработки в силу движения объекта отсчет от той же цели в следующий момент времени будет иметь другие параметры. Поэтому прежде чем производить фильтрацию траекторных параметров, необходимо убедиться в том, что вновь по- 272 б.1, Общие сведения ступивший отсчет относится именно к рассматриваемой траектории, а не к какой-либо другой.
Вследствие действия помех, ограниченной точности измерений на этапе первичной обработки и конечной разрешающей способности по измеряемым координатам возможно перепутывание отсчетов и траекторий различных целей. Следовательно, при проведении ВО фильтрация (т. е. собственно оценивание траекторных параметров) должна дополняться операцией отождествления, обеспечивающей непоступление на ее вход «чужих» отсчетов. При дальнейшем усложнении целевой и помеховой обстановки полезные [от целей) и помеховые отсчеты могут породить ложные трассы, среди которых принять достоверное решение о целевых траекториях возможно лишь при достаточно длительном наблюдении.
Естественно, что задачи обнаружения траектории и оценки ее параметров должны решаться совместно, поскольку в ходе выполнения одной из ннх используются результаты другой. Это учитывается во всех алгоритмах ВО, включая простейшие. Началом разработки математического аппарата для оптимального решения всей совокупности задач ВО можно считать работы Р. Л. Стратоновича, который рассматривал проблемы общего описания случайных потоков и рекуррентные алгоритмы нахождения апостериорных характеристик марковских случайных процессов [54, 55]. В настоящее время существует большое количество публикаций по вопросам решения задач обнаружения траекторий и оценивания их параметров.
Детальный анализ отдельных операций и проблем особо сложных случаев траекторной обработки при сопровождении маневрирующих целей, построении и обнаружении траекторий для интенсивных потоков ложных сигналов и плотных потоков целей, а также для целей, движущихся с пересекающимися траекториями, можно найти в работах [56-671, в которых также приводится и обобщается большое число публикаций по многим другим вопросам ВО. Следует выделить фундаментальную книгу И. А. Большакова [68), давшую толчок в развитии методов обнаружения — оценивания случайных потоков, работу Ю.
С. Ачкасова [561, рассмотревшего вопросы обнаружения траекторий с использованием апостериорного анализа потоков, и, наконец, книгу под редакцией П. А. Бакута [57), в которой детально проанализированы многие вопросы эволюции апостериорных плотностей распределения вероятностей при наблюдении движущихся целей и методы их обнаружения. Некоторые результаты решения задач совместного обнаружения — оценивания траекторий на основе обобщения подходов И. А. Большакова и П. А. Бакута приводятся в статьях [58 — 60, 66).
273 6. Основы вторичной обработки радиолокационной информации В настоящей главе рассматриваются основные положения теории ВО радиолокационной информации. Решение задач, относящихся к сложной целевой и помеховой ситуации, лишь намечается. Основное внимание уделяется физической сущности рассматриваемых операций и базовым алгоритмам ВО. 6.1.2. Основные операции вторичной обработки В ходе ВО радиолокационной информации производится обнаружение траекторий и оценивание их параметров по результатам наблюдений, выполненным на этапе первичной обработки. Выходной информацией ВО являются рассчитанные на некоторый момент времени г, (момент привязки измерений) оценки параметров траекторий Х, (г„а), / = 1, 2, ..., Ф ( / — номер траектории, У вЂ” число обнаруженных траекторий), показатели качества их обнаружения: условная вероятность правильного обнаружения траектории 27,»,(г„г) и условная вероятность ложного обнаружения траектории Е»7(г„»), — а также точность оценки траекторных параметров, характеризуемая соответствующей ковариационной'матрицей Фй(г, ) ошибок измерения траекторных параметров (фазовых координат траектории).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
