Лепин В.Н. Помехозащита РЭСУ летательными аппаратами и оружием (2017) (1186260), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Другими важнейшими составными частями таких комплексных систем являются каналы сопровождения целей по дальности, скорости и угловым координатами, реализуюптие алгоритмы фильтрации (оценки) параметров принятых сигналов. Обнаружители сигналов разной физической природы (разного диапазона ЗМВ) и устройства оценивания параметров принятых сигналов в современных системах являются комплексными, т.е. включают в себя радиолокационные инфракрасные, лазерные, инерциальные и другие нерадиотехнические устройства и системы. На первом этапе развития комплексных систем речь, в основном, шла о комплексировании различных измерителей, на- ззз 8.
комплексирование и адаптация алгоритмов помехозащиты пример дальности, скорости сближения, угловых координат цели и др. В последующем развитии РЛС комплексирование коснулось и обнаружнтелей сигналов в различных диапазонах волн. Комплексирование обнаружителей и комплексирование измерителей (устройств оценивании параметров сигналов) позволяет улучшить целый ряд характеристик бортовых прицельных систем, таких как помехоустойчивость, точность оценивания параметров и др.
Комплексирование измерителей — это объединение соответствующим образом двух и более измерителей координат с целью получения выигрыша в помехоустойчивости и точности. Задачи управления самолетами и ракетами решаются на основе информации об их координатах и параметрах движения, а также координатах и параметрах движения целей, получаемой с помощью радиолокационных и нерадиолокационных измерителей. Объединение измерителей различных типов в единую систему позволяет получить комплексный измеритель, эффективно функционирующий в условиях помех. Наиболее широкое применение в радиолокационных системах нашли комплексные измерители, построенные на основе объединения радиолокационных и нерадиолокационных, например, инерциальных измерителей.
Радиолокационные измерители координат воздушных (наземных) целей„как правило, представляют собой следящие системы. В качестве основного элемента в их состав входит дискриминатор, который может быть реализован в виде временного, фазового, частотного или амплитудного различителя. Дискриминатор как чувствительный элемент образуется сложной цепочкой преобразователей радиосигнала в напряжение (ток) или цифровой код.
Так, в угломерных каналах РЛС или РГС дискриминатор, именуемый пеленгационным устройством, состоит из антенны, приемника СВЧ, приемника промежуточной частоты с АРУ или устройством нормировки сигналов другого типа, амплитудного и фазового детектора. Часть устройств является нелинейной, поэтому при изменении отношения сигнал/помеха изменяются их преобразовательные свойства. 332 8. Комплексирование и адаптации алгоритмов помехозащита Радиолокационные дискриминаторы все без исключения имеют нелинейные дискриминационные характеристики, параметры которых существенно зависят от отношения сигналгпомеха. При больших отношениях сигнал/помеха коэффициент передачи дискриминатора близок к его значению в условиях работы без помех.
Это означает, что помехи малого уровня приводят к повышению ошибок, не вызывая сколько-нибудь заметного увеличения вероятности срыва сопровождения. По мере роста уровня помех крутизна характеристики падает, следовательно, сужается полоса пропускания следящей системы, возрастают динамические ошибки слежения за параметром радиосигнала. Если динамическая ошибка превосходит ширину апертуры дискриминационной характеристики, то происходит срыв сопровождения полезного сигнала. Комплексирование следящих радиолокационных измерителей, например дальности, скорости сближения, угловых координат и др., с инерциальными измерителями координат и параметров собственного движения самолета нли ракеты позволяет обеспечить работоспособность систем при весьма низких значениях отношения сигнал / помеха.
Это объясняется тем, что динамическая ошибка сопровождения отслеживаемого параметра за счет комплексирования может быть существенно уменьшена. В этом случае воздействие помех становится неэффективным, так как уменьшение крутизны дискриминационной характеристики радиолокационного измерителя не приводит к увеличению срыва сопровождения, Кроме того, за счет уменьшения коэффициента передачи следящего радиолокационного измерителя уменьшается его эквивалентная полоса пропускания, что ведет к уменьшению флуктуационной ошибки, следовательно, к некоторому снижению вероятности срыва сопровождения в условиях помех.
Не все методы комплексирования дают выигрыш в помехоустойчивости. Некоторые методы обеспечивают лишь повышение точности измерения координат без изменения устойчивости к срыву сопровождения каждого из каналов. Комплексирование радиолокационных и нерадиолокационных, в том числе инфракрасных, измерителей позволяет сущест- 333 8. Комплексирование и Епаптацил алгоритиов помехозащитв венно повысить помехоустойчивость радиолокационных систем по отношению к широкополосным шумовым помехам, узкополосным помехам, уводящим по дальности и скорости сближения, а также повысить скрьпность работы радиолокационных систем за счет организации режима кратковременной их работы для коррекции автономных неизлучающих устройств, например инерциальных систем.
Задача комплексирования заключается в учете априорных сведений о движении носителя радиолокационной системы, полученных от других измерителей, именуемых часто измерителями собственного движения. Априорная информация позволяет снизить требования к динамическим свойствам следящих радиолокационных систем, повысить их точность и помехоустойчивость, но комплексирование измерителей не ограничивается учетом собственного движения. В качестве априорных данных для радиолокационного измерителя могут выступать прогнозируемые координаты и параметры, вычисляемые по специальным алгоритмам. При этом измерители должны отслеживать неполные изменения параметров, а только ошибки нх предварительного прогнозирования. Таким образом, в любом случае, когда есть возможность априори получить сведения об отслеживаемом параметре, целесообразно применить те или иные методы комплексирования.
8.2. Оптимальный комплексный обнаружитель сигнала при действии помех Общая задача синтеза оптимального обнаружителя может быть сформулирована следующим образом. При комплексировании Ф обнаружителей наблюдаемый на входе каждого из них сигнал можно представить в виде у, (г) = Нл, г,г) + п„(т) + и (г), (8.1) где Н= О или 1; л,. (г), п„11), л 1г) — полезный сигнал„внешняя коррелированная помеха и внутренний шум приемника соответственно; т' = 1,...,/т . 334 8.
Коиплексироваиие и адаптация алгоритмов поиехоаащиты Входные сигналы зт(т) могут быть одинаковыми или разнымн„например различного диапазона электромагнитных волн. В некоторых случаях часть сигналов а„(г) = 0 . Если распределения вероятностей сигналов, помех и внутренних шумов, входящих в (8.1), известны, то задача обнаружения сводится к проверке простой пшотезы (Н =1) при альтернативной гипотезе (Н = 0). Оптимальная процедура обнаружения векторного процесса, как известно, состоит в формировании отношения правдоподобия Л и в сравнении его с порогом Ь.
При этом величина Л является скалярной функцией реализации векторного случайного процесса. Порог Ь выбирается в соответствии с тем же критерием, что и в случае скалярного процесса у(г), т.е. критерием Неймана — Пирсона. При одном и том же детерминированном сигнале а(г) в Ь каналах обнаружения и отсутствии внешних помех л„(г) = 0 алгоритм комплексного обнаружителя имеет следующий вид: К У = ~~т — ~у,(т)з,(г)т(т, Ь, Ф вЂ” 1 ог о где Лго, — спектральная плотность мощности внутреннего шума в т'-м канапе; з, (г) — весовой вектор или опорный сигнал; Т вЂ” время наблюдения.
Схема комплексного обнаружителя детерминированного сигнала показана на рис. 8.1. Выходные сигналы согласованных фильтров в момент окончания наблюдения г = Т суммируются с весами 1/Лго, . Это означает, что при обнаружении источника сигналов (цели) роль сигналов из каналов с меньшими внутренними шумами больше, чем сигналов из каналов с большими шумами. Математическое ожидание случайной величины У е М~У~н=о1 = О при отсутствии сигнала и М(У~н Д = Е ~~ ~ — при ,, Лго, т наличии сигнала, где Е = рта (т)бг — энергия сигнала.
Г 2 о 335 8. Комплексирование и адаптации алгоритиов поиехозащить~ Рисунок 8.1 коиплексний обнаружитель детерминированного сигнала Дисперсия случайной величины У определяется выражением /он=о) = 0(2!нм) = —,~Ь,— Е 1 (8.3) Отношение сигнал/шум по мощности на выходе линейной части комплексного обнаружнтеля, то есть на выходе сумматора (рис. 8.1), определяется выражением (8.4) При /тот =т1/о г/ = 2Е//т'о (8,5) В результате комплексирования отношение сигнал/шум возросло по сравнению с отношением сигнал/шум на выходе СФ в одном канале в /г раз.
Приведенный оптимальный комплексный обнаружитель является результатом оптимизации на этапе первичной обработки сигналов. Возможен и вариант комплексирования обнаружителей на этапе вторичной обработки. В этом случае каждый обнаружитель решает задачу обнаружения сигнала (цели) независимо друг от друга, а комплексирование осуществляется путем 336 В, Комплексирование и адаптация алгоритиов помехозащиты совместной обработки выходных данных обнаружителей, то есть результатов их решений о наличии или отсутствии объекта (сигнала). Оптимизация на этапе вторичной обработки также основана на критерии отношения правдоподобия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
