Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации (1974) (1186213), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В зависимости от того, .воспринимается ли частотный сдвиг Fa какполезный или паразитный параметр, радиолокационные системы делятся на системы с поиском по скорости и системы с усреднением по скорости. В системах с усреднением по скорости закон распределения допплеровских сдвигов частоты ш (Fn) полагается равномерным в рабочем интервале ±FSMiK<x.•Начальная фаза отраженного сигнала в некогерентных системахтакже является паразитным параметром и предполагается распределенной равномерно в интервале (0—2л).Параметр As, характеризующий интенсивность отраженного сигнала, непосредственно зависит от эффективной отражающей поверхности цели. Для цели с эффективной отражающей поверхностью, описываемой статистической моделью б) (п.
1.1.1), одномерная плотность15вероятности интенсивности отраженного сигнала сводится к обобщенному закону Релеягде Ао — интенсивность сигнала, отраженного от доминирующей «блестящей" точки»; σ\ — дисперсия интенсивности сигналов, отраженных от совокупности недоминирующих блестящих точек.Для частного случая статистической модели а) плотность вероятности интенсивности отраженного сигнала описывается необобщеннымзаконом РелеяА?Кроме рассмотренных моделей, в теоретических исследованияхиногда принимают модель нефлюктуирующего отраженного сигнала(сигнала с постоянной, но неизвестной амплитудой).Для отраженных сигналов пачечной структуры используются следующие модели флюктуации интенсивности:1.
Пачка нефлюктуирующих отраженных сигналов, что соответствует предположению об отсутствии флюктуации отражающей поверхности цели.2. Пачка быстрофлкжтуирующих отраженных сигналов, что соответствует предположению о независимых друг от друга флюктуацияхсигналов в лачке.3. Пачка медленнофлюктуирующих отраженных сигналов, что соответствует предположению о медленной флюктуации («мерцании»)отражающей поверхности цели. При этом считается, что все сигналыв пачке изменяются «дружно» от периода к периоду обзора.J.I.3. Статистические характеристики помехСогласно принятой модели на входе приемного устройства отраженные сигналы искажаются суммарными помехами ΝΣ (блок 5 нарис. 1.1).В общем случае помехами в процессе приема и обработки'радиолокационных сигналов являются;— внутренние шумы приемной аппаратуры Nm, главным образом,шумы входных и смесительных каскадов приемника РЛС,— ложные цели естественного и искусственного происхождения(пассивные помехи),— активные помехи, создаваемые специальными передатчикамипомех,— помехи, создаваемые соседними источниками излучения.Рассмотрим кратко основные статистические характеристики перечисленных составляющих помех.Внутренние шумы приемной аппаратуры обусловлены флюктуационными процессами в электронных приборах и представляют собой ста16ционарный случайный процесс.
Одномерная плотность вероятности мгновенных значений напряжения внутренних шумов записывается в видегде Ош — дисперсия шума.Такое распределение называется гауссовым или нормальным. β общем случае шумовая помеха описывается многомерным нормальнымзаконом распределения вероятности.
Важной чертой нормальных помехявляется то, что они полностью определяются своим смешанным моментом второго порядка (функцией корреляции) R (τ). Это значительно упрощает процесс исследования. Обычно принимается, что в импульсных обзорных РЛС внутренние шумы приемной аппаратуры неимеют междутактовой (от зондирования к зондированию) корреляции.Поэтому в качестве единственной статистической характеристики шумовой составляющей помехи берется ее дисперсия σ£.Подробное исследование сигналов, отраженных от хаотическирасположенных частиц (в том числе и от облака пассивных отражателей [3]), показало, что пассивную помеху также можно рассматриватькак стационарный случайный процесс с нормальным законом распре-деления вероятности.
Нормальный характер пассивной помехи объясняется тем, что она является суперпозицией большого числа независимых слагаемых, обусловленных отдельными рассеивающими частицами. Нормальным законом можно аппроксимировать также распределение большинства видов применяемых в радиолокации активныхпомех (особенно шумовых активных помех).В общем случае внешние (активная и пассивная) помехи имеют междупериодную корреляцию, т.
е. амплитуды напряжения этих помехимеют статистическую связь между своими значениями в моменты tut2 = tx-\- Tn, f3 = *ι + 2ГП, и т. д. Поэтому для их описания нужнознать дисперсию σ£ и коэффициент междупериодной корреляции ра1}.Коэффициент междупериодной корреляции смеси некоррелированного шума и коррелированной помехи можно представить в видеPiJ —„а ,»-(1.1.У)гдеδ1 при i = /," ~ ' 0 приу* В качестве примера негауссовой помехи можно указать -на хаотическую импульсную помеху (ХИП), создаваемую работающими источниками излучения. Эта помеха характеризуется скважностью Qxaaи амплитудой С/хип, которые являются случайными величинами. Законы распределения этих случайных величин могут быть самыми произвольными, что в значительной мере затрудняет анализ воздействияХИП в процессе радиолокационного приема.17J.I.4.
Оптимальная обработка принимаемых радиолокационныхсигналовВ соответствии с выводами статистической теории радиолокацииоптимальный приемник должен состоять из двух основных частей:устройства фильтрации сигналов и решающего устройства. Оптимальное устройство фильтрации должно обеспечивать наилучшее выделениесигналов из помех и их разрешение. Решающее устройство предназначено для анализа сигналов на выходе устройства фильтрации и вынесения решения о наличии сигналов и о параметрах сигналов, несущих информацию о целях.Устройствокогерентнойфильтрациисигналов—*•ДетекторУстройство_ » .
некогерентной —*• Реисамщееобработкиустройство$иг*ала8Рис. 1.2. Структурная схема оптимального приемного устройства.Рассмотрению вопросов оптимальной обработки радиолокацион.ных сигналов посвящено большое число опубликованных работ советских и зарубежных авторов [1, 9, 13, 18]. В случае, когда форма и частота отраженных сигналов известна, сигналы не перекрываются во времени, а помехи аддитивны и близки к гауссовым, схема приемногоустройства, реализующего оптимальный алгоритм обнаружения сигналов или измерения их параметров, может быть представлена в виде,изображенном на рис.
1.2. Входящее в состав этой схемы устройствокогерентной фильтрации сигналов, в случае известной 5 Д , должнообеспечивать выполнение операции корреляции поступающего на еговход сигнала V (/)-с ожидаемым (опорным) сигналом 5 8 0 Н Д (t~~-τ), τ. е.у(х)=(1.1.10)Для реализации операции вида (10) могут быть применены корреляционный, корреляционно-фильтровый и фильтровый способы обработки входных сигналов.Напряжение с выхода устройства когерентной фильтрации поступает на детектор, где выделяется его огибающая.
Данная операцияустраняет из дальнейшего рассмотрения фазу и частоту высокочастотного заполнения обрабатываемых колебаний. Полученное на выходевидеонапряжение в дальнейшем подвергается функциональному преобразованию и некогерентной обработке, которая дополнительно улучшает отношение сигнал/помеха.Оптимальное устройство некогерентной обработки выполняет весовое суммирование выборочных значений огибающей напряжения навыходе детектора. Сигналы с выхода устройства некогерентной обра18ботки являются исходными для вынесения решений об обнаружениицелей и оценках параметров их траекторий.
Для этого служит решающее устройство или совокупность решающих устройств, обеспечивающих поэтапную переработку информации.В случае, когда параметр F 3 отраженного сигнала неизвестен, оптимальное устройство фильтрации должно быть многоканальным. Ре*шающее устройство в этом случае производит анализ сигналов как сотдельных каналов, так и по совокупности каналов.По способам построения устройства обработки сигналов можно разделить на три группы: аналоговые, цифровые и смешанные.
Для устройств первого типа характерным является использованиедля их построения аналоговых радиотехнических элементов. Устройства второготипа выполняются на элементах цифровой вычислительной техники.Устройства третьего типа содержат как аналоговые, так и цифровые элементы. В настоящее время имеется принципиальная возможность построения оптимального приемного устройства полностью на элементахцифровой вычислительной техники. Однако когерентную обработку пока более удобно реализовать в аналоговом виде. Что же касается реализации устройств некогерентной обработки и решающих устройств, то впоследнее время здесь наметилась явная тенденция преимущественногоиспользования дискретной'вычислительной техники. Таким образом,по способу реализации современные приемные устройства относятсяк типу смешанных.В дальнейшем будут рассматриваться только вопросы некогерентной обработки сигналов с учетом ее реализации на элементах цифровой вычислительной техники.1.1,5.
Статистические характеристики сигналовна выходе детектора огибающей.Выходным сигналом радиотехнической (УПЧ + детектор) частиприемного устройства РЛС является напряжение огибающей суммарного сигнала, поступающего на его вход. Статистические характеристики этого напряжения являются исходными для синтеза оптимальныхустройств некогерентной обработки сигналов.- Если справедлива гипотеза об отсутствии флюктуации отраженных от цели сигналов, то на нагрузке детектора выделяется огибающая ESN (0 аддитивной смеси отраженного сигнала постоянной амплитуды 5 и узкополосной помехи JVJ. Одномерная плотность вероятности для выборочных значений этой огибающей имеет вид, (1.1.11)wо,где / 0 (г)—модифицированная функция Бесселя первого рода нулевого порядка.19Выражение (11) получило название обобщенного закона Релеяили закона Раиса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
