Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1151848), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Только с его помощью при проверке состоятельности фильтра можно получить реальные границы использования расширенного фильтра Калмана. 6.5. Селекция отсчетов В ходе операции селекции, как указывалось в ~ 6.1, осуществляется отбор совокупностей отсчет — траектория, относящихся к соответствующим целям. От выполнения этой операции зависит качество работы всего алгоритма ВО, н в ней, в свою очередь, учитываются результаты других операций ВО (а также качество выполнения первичной обработки радиолокационной информации). Операция селекции в основе которой лежит принцип отбора отсчета на Й-м такте наблюдения, с наибольшей вероятностью относящемуся к прогнозируемому положению цели в этот же момент времени, оказывается осложнена рядом обстоятельств.
Так, из-за ошибок измерения параметры по- 316 о.5. Селекция олчсчетое лученного отсчета никогда не совпадают с прогнозируемым положением цели, тоже определяемым с некоторыми ошибками. Поскольку целевой отсчет обнаруживается с вероятностью, меньшей единицы, в текущем такте он вообще может отсутствовать, а при наличии шумов может появиться ложный отсчет. В многоцелевой ситуации может также произойти перепутывание отсчетов от соседних целей. При решении задачи селекции в процессе отбора отсчета, относящегося к траектории некоторой цели, в /с-й момент времени так или иначе анализируется величина рассогласования экстраполированной оценки положения ~-й цели Д-й траектории) с положением 1-го отсчета, т.
е. невязка измерений ЬХ„я = ЛХд(г,) (см. п. 6.4.1). В ходе операции селекции проверяется гипотеза о согласованности или несогласованности величины ЛХд с характеристиками возможных ошибок. Предположим, что измерения параметров отсчета Х,. в (.-й момент времени и ошибки экстраполяции — случайные процессы с ковариационными матрицами К, и 1г,. соответственно. Для определенности считаем, что рассматривается базовый случай модели движения объекта, когда возмущения ч вызывают случайные ускорения, задаваемые гауссовским процессом с коварнационной матрицей (),.„. При сделанных предположениях невязка ЛХд является случайной величиной с нулевым математическим ожиданием и коварнационной матрицей Б,, =Н 'Р Н'+К,, (6.79) где в соответствии с формулой (6.40) (6.80) 317 Обычно селекция выполняется в несколько этапов.
На первом этапе производится отбраковка отсчетов, которые заведомо не могут относиться к цели с траекторией Х,; на последующих этапах осуществляется окончательная селекция, т. е. собственно отбор отсчета, с высокой вероятностью относящегося к траектории рассматриваемой цели.
На первом этапе, как обычно при проверке статистических гипотез, задается допустимая вероятность отбраковки правильного отсчета из-за слишком большого отклонения ЬХ-. и в соответствии с теми или иными ял критериями согласия решается задача отбора или неотбора рассматриваемого отсчета Ха для продолжения рассматриваемой траектории Х,. б. Основы вторичной обработки радиолокационной информации Операция селекции предполагает нахождение двух областей, одна из которых располагается в непосредственной близости от экстраполированного положения л,я цели, имеющей траекторию Хд а другая далеко от него ве (попадание целевого отсчета в нее маловероятно).
Первая область образует некоторый корреляционный строб (иначе говоря, строб сопровождения, или зону связи прогнозируемого положения цели с отсчетом от нее). Вероятность Р нахождения отсчета в корреляционном стробе получила название вероятности правильного стробирования. Выполнения операции стробирования оказывается достаточно для окончательного решения задачи селекции уже на первом этапе при выполнении всех следующих условий: а) в корреляционном стробе не могут появиться отсчеты от нескольких целей; б) вероятность 13 правильного обнаружения отсчета от цели с рассматриваемой траекторией близка к 1; в) вероятность Р появления ложного отсчета в стробе близка к О. Ясно, что полностью обеспечить выполнение перечисленных условий в РЛС практически невозможно, но желательно к нему стремиться.
Тогда операция селекции проводится наиболее просто. При этом вероятность правильного стробирования Р практически совпадает с вероятностью правильной селекции Р,. При явном невыполнении перечисленных условий возникает необходимость второго этапа селекции, в ходе которого конкретизируется отсчет, подтверждающий рассматриваемую траекторию. При правильном выборе параметров первого этапа характеристики двухэтапной процедуры селекции приближаются к характеристикам операции селекции на основе полного перебора всех гипотез отождествления отсчетов и траекторий 17Ц. В некоторых особо сложных случаях в явном виде операция селекции вообще не производится, однако при построении траекторий учитываются все возможные комбинации всех траекторий„ обрабатываемых алгоритмом ВО, со всеми поступающими отсчетами (см„например, [57 — 60, 62 — 631).
Траектории, построенные по ложным или относящимся к другим траекториям отсчетам, сбрасываются с сопровождения, как только будет обнаружено какое-либо их несоответствие целевой траектории. Такие подходы требуют весьма больших вычислительных затрат. Основные факторы, которые могут повлиять на выполнение операции селекции, изображены на рис.
6.6, где указано, какие параметры целевого потока, характеристики радиолокационной станции и условия ее работы необходимо учитывать при выборе метода селекции. 318 б.5. Селекция опзсеепзое Часто изменения лишь одного фактора из перечисленных вызывают «цепную реакцию», неминуемо оказывающую влияние на операцию селек ции и работу всего алгоритма ВО в целом. Например, ухудшение точности измерений, характеризуемых матрицей Кй, приведет к такому изменению ковариационной матрицы Яайь которое расширит границы корреляционного стробв, что повлечет увеличение вероятности появления в нем ложных отсчетов.
При ошибочной селекции калмановский фильтр перестает в некоторых тактах работы следить за целью, в результате ухудшается точность оценки траекторных параметров, возрастает вероятность срыва цели с сопровождения. Можно привести и другие аналогичные примеры.
В настоящее время детально разработаны методы селекции только для простейших случаев, несущественно отличающихся от идеального. Многие проблемы, возникающие при проведении ВО радиолокационной информации в случае наблюдения маневрирующих целей в условиях интенсивных помеховых сигналов и (или) в многоцелевой обстановке, еще не решены.
В этом параграфе рассматриваются лишь основные, наиболее часто используемые в настоящее время методы селекции. Условия операции селекции р„ низкая Вез высокая рет высокая Ю~ е низкая Темп измерений Тц низкий Темп измерений Тц высокий Рис. 6.6. Условия операции селекции 319 б. Основы вторичной обработки радиолокационной информации 6.5.1.
Селекция отсчетов методом стробироваиия Р =1 — (1 — Р)'. (6.81) Можно считать (если )ч',Р' <1 и отброшенные члены ряда пренебрежимо малы по сравнению с Ф,Р ), что (6.82) В случае гауссовских ошибок измерений параметров отсчета, гауссовских ошибок экстраполированных параметров измерений и гауссовских возмущений траектории движения цели, формируемый строб представляет собой эллипс, размеры которого определяются матрицей 8 ц и заданной вероятностью стробирования Р— вероятностью того, что при имеющихся ошибках отсчет от цели будет находиться внутри этого строба.
При этом ориентация строба зависит от взаимной ориентации главных осей эллипсоида ошибок измерений параметров отсчета, эллипсоида экстраполированных ошибок траекторных параметров, эллипсоида экстраполированных возмущений траектории движения цели и их соотношений. При ориентации системы координат по главным полуосям зллипсоида плотность вероятности соответствующих случайных величин Лт), Л~, Лч„ характеризуемых среднеквадратическими отклонениями оч, оо оо имеет вид (6.83) 320 Селекция методом стробирования применяется в качестве самостоятельного метода, когда условия селекции близки к идеальным (см. ранее). Допускается некоторое смягчение условия б): вероятность правильного обнаружения отсчета должна быть не ниже 0,8...0,9 (на 10 тактах наблюдения должно быть не более 1 — 2 пропусков полезного отсчета, пропуск подряд двух отсчетов маловероятен).
Допускается некоторое смягчение условия в): вероятность появления ложного отсчета в стробе должна быть много меньше 1, обычно Р < 0,1 (на 10 тактах наблюдения в стробе возможно появление не более одного ложного отсчета). Следует отметить, что вероятность Г зависит от размеров корреляционного строба и элемента разрешения. В корреляционном стробе может быть большое число )ч', элементов разрешения: десятки, сотни и даже тысячи.
Величина Р' связана с Г соотношением б.5. Селекция отсчетов Л7)' 2Ц' Л~' ГДЕ 7 = — + — + —. 2 2 2 0„гу, о, Вероятность попадания случайной точки в подобный эллипсоид определяется из выражения ( г Ч Р(г) =2 Ф (г) — — 7.ехр —— Г272 ~ 2 А (6.84) где Фв(г) = — 1ехр — — с(2 — интеграл вероятности. При г, равном 3,5, вероятность стробирования приблизительно равна 0,993. Типичный пример селекции методом стробирования в штатном режиме на нескольких тактах работы алгоритма ВО для двухмерного случая показан на рис.
6.7. Для траектории с параметрами Хт(2,) в момент времени 0 экстраполируется положение цели Х, (2 ) на момент 22. Затем относительно Ц 2 экстраполированных параметров отсчета е.„.(г ) = Н,Хэт(22) строится корреляционный строб. После выполнения в момент 22 операций первичной обработки и получения отсчетов оказывается, что в корреляционный строб попал отсчет Х,.(22). В соответствии, например, с формулами калмановской фильтрации находится оценка параметров траектории Х,(22) на момент 22. Та же процедура повторяется для всех последующих тактов работы. При работе алгоритма возможны случаи, когда в строб сопровождения не попадут отсчеты от цели.
Тогда траектория либо экстраполируется дальше, либо сбрасывается (в зависимости от алгоритма обнаружения — сброса). Предположим, что в момент времени ц в стробе не оказалось подтверждающего отсчета, В этом случае (если траектория не сбрасывается с сопровождения) происходит экстраполяция уже на момент времени В. При увеличении времени экстраполяции возрастает значение элементов экстраполиРованной коваРиаЦионной матРицы Бьч(2,) экстРаполиРованного отСЧЕта Хэу(Г,) И, СЛЕдОВатЕЛЬНО, уВЕЛИЧИВаЮтСя раЗМЕрн КОррЕЛяцИОННОГО строба, как условно показано на рис. 6.7.
При попадании в этот строб отсчета от цели Х,(2 ) уточняется оценка Х (2 ), соответствующая ковариацнонная матрица и т. д. В более сложных ситуациях возможно появление нескольких ложных отсчетов в стробе. В этом случае необходимо применять алгоритмы, предн — 7мб 321 б. Основы вторичной обработки радиолокационной информации хг(ц) Рис. 6.7. Селекция методом стробнровання назначенные для второго этапа селекции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
