Лепин В.Н. Помехозащита РЭСУ летательными аппаратами и оружием (2017) (1186260), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Особенностью алгоритма является формирование квадрата модуля квадратурных составляющих сигнала, прошедших нелинейное преобразование т'г(у,) и вычисление функции Я(у,)„являющейся результатом нелинейного преобразования 2;(у,) и накопление его произведения с квадра- 7. Амплитудные, комбинированные и другие методы обеспечения поиехоустойчивости„. 0,5 0 -2 -1 0 Рисунок 7,24 Плотность распределения понех При увеличении д > 1 наблюдается группировка малых значений помехи (помеха, как будто, ограничена по амплитуде). В соответствии с (7.28), характеристика первого нелинейного преобразования (7.35) показана на рис.
7.25 и определяется типом помехи. Рисунок 7.25 Характеристика первого нелинейного преобразования Зт6 7, диппиттдные, хоибинированные и другие иетоды обеспечения помехоустойчивости... При каждом фиксированном д ~ 1 нелинейная обработка подавляет помеху сильнее, чем сигнал, способствуя его накоплению и выделению на фоне помех. Например, при д = 0,5 нелинейная обработка имеет вид нормировки: у,(уг) = — гь,иу,/(у,) (рис, 7.25), когда большие по абсолютной величине сигналы подавляются, а малые даже подчеркиваются, в результате все значения приводятся к единице с сохранением фазы (квадратурных компонент сигнала), а гя(У,) = О.
При дальнейшей согласованной обработке полезного сигнала (накопление отсчетов) шумовые выбросы подавляются, а слабый сигнал накапливается. Наоборот, при больших,и практически не усиливаются (подавляются) маленькие значения входной реализации и резко усиливаются большие. При д = 1 (помеха распределена по нормальному закону) система обработки становится линейной и согласованной с полезным сигналом: д,(у,.) = -гну, При этом вторая нелинейная операция не зависит от принимаемой выборки х (у,)=-гь| Анализируя (7.29), можно сделать следующие выводы, 1. Как и следовало ожидать, при гауссовой статистике помех, алгоритм обработки принимаемой реализации является согласованным с полезным сигналом (без нелинейной обработки принимаемых выборок) и заключается в сравнении с порогом модуля (или его квадрата) результатов накопления произведения принимаемой реализации на квадратурные компоненты полезного сигнала: 2;(у,) = — гьдгу;, 2;(у;) = -гьд = солят, 2.
При зкспоненциальной статистике помех, алгоритм обработки принимаемой реализации также заключается в сравнении с порогом модуля (или его квадрата) результатов накопления произведения принимаемой реализации на квадратурные компоненты полезного сигнала 317 7, Амплитудные, комбинированные и другие методы обеспечения помехоустойчивости...
но предварительно необходимо принимаемую реализацию пропустить через схему нормировки (операция у,/(у, ~ ). 3. Более сложная статистика помех приводит к необходимости выполнения двух нелинейных преобразований над принимаемой реализацией, затем формируются произведения этих преобразований на полезный сигнал и его возведение квадрат, накопление этих преобразований, вычисление функции (7.29) и сравнение ее с порогом обнаружения.
Для оценки эффективности алгоритмов при гауссовой (ут = 1) и экспоненциальной (ут = 0„5) статистике помех проведено моделирование двух алгоритмов обработки сигналов. Напомним, что при гауссовой статистике помех оптимальный алгоритм сводится к сравнению с порогом модуля суммы произведения выборок принимаемой реализации на выборки полезного сигнала ~~у у,.а,, гм а при экспоненциальной — дополнительно вводится операция нормировки над принимаемой выборкой ~у,.а,/~у,~ . Во-первых„при моделировании подтвердили известный результат, что при согласованной обработке для гауссовой помехи вероятность ложной тревоги связана с порогом обнаружения Ьв и дисперсией помехи.0, зависимостью (3.41): Р = ехр1-Щ',/223„~, а вероятность правильного обнаружения зависит от суммы дисперсий сигнала и помехи 23,„в соответствии с формулой (3.43): Р = ехр~ — Ь„'/2Ю„~ или (3.44) Ру(»ет) где ту — отношение сигнал/помеха, 318 7.
Аиплитудные, коибинироввнные и друме методы обеспечения поиехоустойчивости... Во-вторых, при подаче на вход этого алгоритма помехи с экспоненциальным распределением и дисперсией Й„характеристики обнаружения совпадают с характеристиками обнаружения при гауссовской помехе. Этот факт объясняется тем, что при накоплении помехи в узкополосном фильтре 1например, сумматоре) она нормализуется. Помеха с экспоненциальным распределением моделировалась по формуле — Ы(птс1П) > 0,5, то 1, иначе — 1) и— 1п1 птс1(1), Ь где В„=2/Ь вЂ” дисперсия помехи, При исследовании алгоритма с нормировкой входного сигнала установлено, что при подаче на его вход помехи с экспоненциальной плотностью и выборе порога обнаружения, обеспечивающего такую же вероятность ложной тревоги, как и в первом алгоритме, вероятность правильного обнаружения повышается. Например, при Р =1О и д = 3 согласованная обработка обеспечивает Рао = 0,05, а алгоритм с нормировкой сигнала— Р =0,5, при о=13 дБ Р„,=-0,64 и 0,9 соответственно.
Такая закономерность объясняется тем, что при нормировке все значения помехи (в том числе большие выбросы) превращаются в значения +1 или — 1 и при накоплении компенсируются, При большом отношении сигнал/помех вероятность правильного обнаружения алгоритма с нормировкой сигнала также не зависит от закона распределения помех, Например, при 9 = 30 дБ и согласованной обработке Раа = 0,98, а в алгоритме с нормировкой сигнала — Р„, = 0,99, Если на вход алгоритма с нормировкой сигнала подать гауссовскую помеху, то он имеет меньшую вероятность правильного обнаружения (при ту= 3 дБ, Р„, падает с 0,05 до 0,03, при д = 13 дБ Р падает с 0,64 до 0,57, а при 9 = 20...30 дБ они практически одинаковые). Следовательно, при большой интенсивности помех (отношение сигнал/помеха меньше 10дБ) алгоритм с нормировкой 319 7.
Анплитудные, коибинированные и другие методы обеспечения поиехоустойчивости... сигнала имеет существенные преимущества перед алгоритмом с согласованной обработкой при зкспоненпиальной статистике помех и незначительно уступает ему при гауссовской статистике помех. Характеристики алгоритма, согласованного с полезным сигналом, практически не зависят от распределения помех. В пракгическом плане представляет интерес работа алгоритмов при действии импульсных помех большой интенсивности на фоне гауссовских внутренних шумов, когда одна или несколько выборок принимаемой реализации аз имеет большие случайные величины. Математическое моделирование подтвердило, что нормировка входного сигнала практически не ухудшает характеристики обнаружения при небольшом (по сравнению с количеством накапливаемых выборок) числе импульсных помех большой интенсивности, в то время как для алгоритма, согласованного с полезным сигналом, резко ухудшает характеристики обнаружения. Например, при наличии двух точечных помех, одна из которых имеет превышение над шумом 20 дБ, а вторая — 23 дБ„при Р =10 вероятность правильного обнаружения сигнала, на 13 дБ превышающего шум приемника, алгоритмом с нормировкой сигнала ухудшается незначительно с 0,57 до 0,56, а согласованного практически равна нулю, в то время как при отсутствии импульсных помех согласованный алгоритм имел некоторое преимущество.
При большой интенсивности иипульсных поиех алгоритн с норнировкой входного сигнала имеет неоспоримые преимушества перед согласованным, однако он незначительно уступает ему при отсутствии этих помех. У.б. Амплитудно-частотный метой обеспечения помехоустойчивости Амплитудно-частотный метод обеспечения помехоустойчивости РЛС в присутствии импульсных помех основан на использовании различий сигналов и помехи по амплитуде и по частоте 320 7. Амплитудные, комбинированные и другие методы обеспечения поиехоустойчивости...
одновременно, Типичным примером реализации такого комбинированного метода является построение приемника и системы обработки сигналов по схеме ШОУ (широкополосное усиление— амплитудное ограничение — узкополосное усиление). Упрощенная схема приемника такой РЛС показана на рис. 7,26. Входные элементы приемника (антенна, усилители СВЧ) являются широкополосными элементами с полосой 2!У' !рис.
7.27). После усиления принятой смеси сигналов и поиех осуществляется ампли- тудное ограничение, причем уровень ограничения регулируется в соот- ветствии с амплитудой сигнала. Выходные каскады приемника или алгоритмы процессора обработки сигналов обеспечивают операцию узкополосной Усилитель узко- полосный Ограничитель амплитудный Рисунок 7,26 Схеиа ШОУ Рисунок 727 Частотные характеристики фильтров 321 1 Схема ШОУ ! Вход! широко- 1 полосы ый 1 ! ! 1 Выход Детектор 1 1 7.
Диппитудные, коибинированные и другие иетоды обеспечения поиехоустойчивости... шума + помехи на выходе ограничителя У, соответственно равны: Есор Г' о~рта /2 А ш чар Гуогр/2Фш . (7.36) 322 фильтрации и усиления в полосе стУ'„(рис. 7.27). Широкая ЬУ' и узкая ттту'„полосы пропускання симметричны относительно центральной полосы у,'. При этом полоса пропускания Лу'„согласована с шириной доплеровского спектра сигнала пГ';: АУ: м ЬУ; . Как правило, ширина спектра помехи существенно больше ширины спектра полезного сигнала. Это имеет место при воздействии, например, импульсных помех малой длительности и большой амплитуды.
Амплитудное ограничение применяется в этой схеме для устранения всех амплитудных различий между полезным сигналом и помехой. Это достигается жестким ограничением по амплитуде на уровне внутренних шумов приемника. После ограничения уровни полезного сигнала, шума и помехи становятся примерно равными, Операция амплитудного ограничения является нелинейной, поэтому для уменьшения искажений полезного сигнала после амплитудного ограничения применяется узкополосная фильтрация, обеспечивающая выделение основной гармоники сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
