Максимов М. В. - Защита от радиопомех (768830), страница 31

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 31)

Приближенно это правило реализуется в системах автоматической регулировки усиления приемника по шумам (ШАРУ). Основной недостаток рассмотренных схем стабилизации ложных тревог состоит в том, что получаемая в таких схемах оценка интенсивности шумов отличается от ее истинного значения на величину ошибки измерения, к которой очень чувствительны обнаружителн параметрического типа. Например, в [62[ показано, что ошибка измерения среднего уровня шумов, составляющая 10!4, вызывает изменение вероятности ложной тревоги приблизительно на порядок. Отмеченная особенность, а также чувствительность подобных обнаружителей к изменению вида закона распределения помех послужили причиной разработки обнаружителей не- параметрического типа, для построения которых требуются очень ограниченные сведения о распределениях анализируемых реализаций.

Непараметрическая теория решений позволяет получать алгоритмы (иа основе которых делаются статистические выводы), инвариантные к форме закона распределения. Од- 146 п ако а практическом приложении этой теории применительно к обнаружению сигналов вопрос так широко не ставится. Обычно под непараметрическнм обнаружением понимают алгоритм, который обеспечивает независимость от формы закона распределения какой-либо характеристики качества обнаружения.

Такой характеристикой чаще всего бывает уровень ложных тревог. Следовательно, в непараметрических обнаружителях обеспечивается стабилизация ложных тревог при изменении условий приема. Это свойство приобретается ценой потери оптимальности. Однако показатели качества подобных обнаружителей могут быль сделаны достаточно близкими к оптимальным [12[, Простейшим обнаружителем непараметрического типа является знаковый обнаружитель [12, 52[. Этот обнаружитель строится на основе следующих предположений относительно статистических свойств принятых реализаций. Если сигнал отсутствует и реализация д„, ..., у, состоит лишь из шумовых компонент, то принимается, что случайные величины уо ..., Г имеют симметричнуюплотность распределения, т.

е. и (у) = и ( — у). Если в реализации присутствует сигнал, то симметрия нарушается. Другими словами, положительные н отрицательные выбросы шума считаются равновероятными, а появление в реализации обнар уживаемого сигнала нарушает эту закономерность. Алгоритм работы знакового обнаружителя получается следующим образом. Анализируемая реализация квантуется на два уровня 0 и ! при нулевом пороге, т.

е. образуется случайная величина [7 с выборочным значением 1 при уы) О, и,(у„) = 0 при уы(0, Затем формируется сумма этих выборочных значений, которая сравнивается с порогом С, ~ и,(д„)~ С,. (4.4,37) ! ! Величина порога С, вычисляется на основе требуемой вероятности ложных тревог. Одной из разновидностей знакового обнаружителя является так называемый фазовый автокоррелятор [1?9[, функциональная схема которого представлена на рис. 4.7, Широкополосный и узкополосный фильтры (ШФ и УФ) !69 Рис. 4,7.

настроены на частоту сигнала. Полоса пропускания ЛР„, узкополосного фильтра согласована с длительностью сигнала Т, т. е. ЛР„з = 17Т. Для соотношения полос ЛР ф и ЛРт, фильтров ШФ и УФ выполняется следующее условие: АР'„,Ф7АРтф ~~ 1. Йапряжение с выходов фильтров подаются на ограничители (Огр) и далее на каскад совпадений (КС), формирующий импульсы нормированной амплитуды, длительность которых пропорциональна времени совпадения положительных полярностей напряжений, поступающих с ограничителей, Далее следует интегратор и пороговое устройство (ПУ). Обнаружение сигнала производится по превышению напряжения на выходе интегратора порогового уровня и,.

В статье П881 рассмотрен усовершенствованный вариант знакового обнаружителя. 3. Фильтрация В радиосвязи задача оптимальной фильтрации состоит в наилучшем выделении передаваемого сообщения из принимаемой смеси сигнала с шумом. В радиолокации и радионавигации такому выделению подлежат процессы, характеризующие изменение во времени координат цели относительно РЛС или снабженного радионавигационной аппаратурой подвижного объекта относительно некоторых ориентиров. Применительно к автоматическим измерительным устройствам подобные процессы часто называют входными или полезными воздействиями.

Объединяют такие понятия, как сообщение и полезное воздействие, то, что они могут рассматриваться в качестве отдельных реализаций некоторого случайного процесса. Существуют различные модели задания случайного процесса. В радиосвязи, например, речевое сообщение отождествляется с выборочной функцией х (7) гауссова процесса. Хотя это и не вплоне правомерно, но эксперименты показы- 170 плот, что если при проектировании исходят из допущения нормальности фильтруемого процесса, то полученная система работает вполне удовлетворительно и при некоторых отклонениях входного процесса от гауссова [261. В качестве статистической модели движения радиолокационной цели также часто используются выборки некоторого стационарого случайного процесса [!491. Наряду с этим рассматривается и полиноминальная модель [931, когда измеряемая координата х (1) представляется в виде поли- нома х(7) = ~~ а,~'.

(4.4.38) С=О Для каждой проводки пели коэффициенты полинома а, остаются постоянными. Но они меняюгся по случайному за кону при переходе от одной проводки кдругой. Статистические характеристики коэффициентов счятаются известными. Аналогичными способами задаются законы изменения координат н при радионавигапионных измерениях. Сообщением (измеряемым процессом) модулируется несущее колебание, поэтому принимаемый сигнал и, (1, х (1)) представляет собой детерминированную функцию времени и случайного процесса х (7).

Прием сигнала сопровождается действием шумов (возмущений ) и (1). Задача фильтрации состоит в выделении из принимаемой смеси и„(1) = и, (1, х (1)) + и (7) (4,4.39). гюлезного сообщения х(1). Схема выделения строится на основе статистических свойств процесса х (1) и шумов и,„(1), аида кодирования сообщением несущего колебания и принятого критерия качества фильтрации. В зависимости от того, линейно или нелинейно осуществляется кодирование несущего колебания процессом х (7), различают линейную или нелинейную фильтрацию. Примером линейного кодирования является амплитудная модуляция, а в качестве нелинейного можно назвать фазовую и частотную модуляции. Наиболее полные результаты получены в теории линейной фильтрации.

Эти результаты имеют важное значение и для нелинейной фильтрации. Дело в том, что в большинстве практически важных случаев устройства оптимальной линейной и нелинейной фильтрации радиосигналов можно 171 разделить на две части: безынерционный дискриминатор (демодулятор) и фильтрующие частотно-избирательные цепи. В дискриминаторе осуществляется «извлечение» нз сигнала и, (7, х (!)) самого сообщения х (!), а выделение этого сообщения из шумов производится в линейных инерционных цепях оптимального фильтра [52, 8!.

Встречаются также ситуации, когда оптимальный фильтр не содержит дискриминатор и состоит только из частотно-избирательных цепей. Примерами таких ситуаций можно назвать следующие: использование оптимального фильтра при вторичной обработке радиолокационных данных; фильтрация в нерадиотехнических измерителях; совместная обработка данных, получаемых от нескольких радиотехнических и нерадиотехнических измерителей. Поэтому синтез частотно-избирательных цепей, обеспечивающих оптимальное выделение сообщения х (г) из смеси его с шумом, в теории фильтрации имеет фундаментальное значение. Задача оптимальной линейной фильтрации формулируется следующим образом. Фильтруел!ый процесс х (!) совместно с шумом (помехами) з (!) образует аддитивную смесь д (7) = х (7) + й (7).

(4.4.40) Как отдельные слагаемые, так и сумма в целом представляют собой реализации некоторых случайных процессов. В соответствии с условием (стр. 152), составляющие выражения (4.4.40) следовало бы снабдить индексом «в» (выборка), Однако в данном разделе не будут фигурировать законы распределения и, следовательно, исключается опасность путаницы выборочных значений и аргументов функций распределения.

Поэтому для упрощения записей индекс «в» при обозначении реализации опускается. В процессе фильтрации воспроизведению подлежит либо само сообщение х (!), либо некоторое воздействие х* (!), связанное с х (7) заданным функциональным преобразованием. Таким функциональным преобразованием будет, например, дифференцирование или интегрирование х (7). В этом случае на выходе фильтра воспроизводятся производная или интеграл от х (7).

Характеристики

Список файлов книги