RU2260196C2 - Method for determining number of targets in a group - Google Patents
Method for determining number of targets in a group Download PDFInfo
- Publication number
- RU2260196C2 RU2260196C2 RU2002118429/09A RU2002118429A RU2260196C2 RU 2260196 C2 RU2260196 C2 RU 2260196C2 RU 2002118429/09 A RU2002118429/09 A RU 2002118429/09A RU 2002118429 A RU2002118429 A RU 2002118429A RU 2260196 C2 RU2260196 C2 RU 2260196C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- width
- correlation sums
- local maximum
- threshold
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационной технике для определения количества целей в группе в условиях, когда цели близки по разрешаемым координатам так, что затрудняется их отдельное обнаружение.The invention relates to radar and can be used in radar technology to determine the number of targets in a group under conditions when the targets are close in resolved coordinates so that it is difficult to detect them separately.
Известен способ определения количества целей в группе, заключающийся в проверке сложных гипотез по критерию отношения правдоподобия [1]. Однако данный способ, имея характеристики, близкие к оптимальным, требует значительных вычислительных затрат, нелинейно растущих с увеличением области обнаружения так, что затрудняется его реализация.There is a method of determining the number of goals in a group, which consists in testing complex hypotheses using the likelihood ratio criterion [1]. However, this method, having characteristics close to optimal, requires significant computational costs, which grow nonlinearly with an increase in the detection area so that its implementation is difficult.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения количества целей в группе, заключающийся в том, что выполняют аналого-цифровое преобразование отраженного от целей и принятого сигнала, вычисляют комплексные корреляционные суммы Y(fn) выборки принятого сигнала и опорных квадратурных сигналов при значениях параметра разрешения опорных сигналов f, взятых на равномерной сеткеClosest to the proposed invention is a method for determining the number of targets in a group, which consists in performing an analog-to-digital conversion of the reflected from the targets and the received signal, calculating the complex correlation sums Y (f n ) of the sample of the received signal and the reference quadrature signals with the values of the resolution parameter reference signals f taken on a uniform grid
где N - количество точек сетки, δf - шаг сетки, δf<Δf, Δf - размер элемента разрешения, [f1, fN] - область обнаружения. Определяют максимальные по ширине интервалы значений параметра разрешения [ai, bi], внутри которых все модули корреляционных сумм превышают порог обнаружения V, где i=1...I, I - количество интервалов. Так, что для fn∈[ai,bi] выполняется соотношение |Y(fn)|>V, а из условия fn∉[ai, bi], i=1...I, следует |Y(fn)|≤V. Определяют локальные максимумы модулей корреляционных сумм внутри интервалов [ai,bi], i=1...I, где j=1...J, J - количество локальных максимумов, под которыми понимаются такие значения fn, для которых выполняются условия:where N is the number of grid points, δf is the grid step, δf <Δf, Δf is the resolution element size, [f 1 , f N ] is the detection area. The maximum width intervals of the resolution parameter [a i , b i ] are determined, inside which all modules of the correlation sums exceed the detection threshold V, where i = 1 ... I, I is the number of intervals. So, for f n ∈ [a i , b i ], the relation | Y (f n ) |> V holds, and the condition f n ∉ [a i , b i ], i = 1 ... I, implies | Y (f n ) | ≤V. Local maxima determined modules of correlation sums within the intervals [a i , b i ], i = 1 ... I, where j = 1 ... J, J is the number of local maxima, which are understood as such values of f n for which the conditions are satisfied:
Принимают решение о соответствии каждого локального максимума одной цели в тех интервалах, внутри которых количество локальных максимумов более одного. Вычисляют ширину интервала [аi, bi], внутри которого находится один локальный максимум, и принимают решение о соответствии одного локального максимума двум целям в случае, еслиDecide on the correspondence of each local maximum of one target in those intervals within which the number of local maxima is more than one. Calculate the width of the interval [a i , b i ], inside which there is one local maximum, and decide on the correspondence of one local maximum two purposes if
где - пороговая ширина интервала, зависящая от превышения значения локального максимума над порогом . Принимают решение о соответствии одного локального максимума одной цели в случае невыполнения условия (3) [2].Where - threshold interval width, depending on the excess of the value of the local maximum over the threshold . Decide on the compliance of one local maximum one goal in case of failure to fulfill condition (3) [2].
Недостатком данного способа является низкая вероятность правильной оценки количества целей в группе в условиях, когда величины параметров разрешения, соответствующие сигналам целей, отличаются на величину, меньшую размера элемента разрешения.The disadvantage of this method is the low probability of correctly estimating the number of targets in a group under conditions when the values of the resolution parameters corresponding to the signals of the targets differ by an amount smaller than the size of the resolution element.
Цель изобретения - повышение вероятности правильной оценки количества целей в группе в условиях, когда значения параметров разрешения, соответствующие сигналам целей, отличаются на величину, меньшую размера элемента разрешения.The purpose of the invention is to increase the probability of a correct estimate of the number of targets in a group under conditions when the values of the resolution parameters corresponding to the signals of the targets differ by an amount smaller than the size of the resolution element.
Предлагаемый способ определения количества целей в группе заключается в следующем.The proposed method for determining the number of goals in a group is as follows.
Выполняют аналого-цифровое преобразование отраженного от целей и принятого сигнала, вычисляют комплексные корреляционные суммы Y(fn) выборки принятого сигнала и опорных квадратурных сигналов при значениях параметра разрешения опорных сигналов, взятых на равномерной сетке fn, определяемой формулой (1). Определяют максимальные по ширине интервалы значений параметра разрешения [ai, bi], i=1...I, внутри которых все модули корреляционных сумм превышают порог обнаружения V. Определяют локальные максимумы j=1...J, модулей корреляционных сумм внутри интервалов по формуле (2). Принимают решение о соответствии каждого локального максимума одной цели в тех интервалах, внутри которых количество локальных максимумов более одного. Вычисляют ширину интервала, внутри которого находится один локальный максимум, принимают решение о соответствии одного локального максимума двум целям в случае выполнения условия (3). В противном случае (когда ширина интервала меньше пороговой ширины) вычисляют минимальную квадратичную невязку D отсчетов комплексных корреляционных сумм и отсчетов эталонных корреляционных сумм сигнала одной цели по формулеAn analog-to-digital conversion of the target reflected and the received signal is performed, the complex correlation sums Y (f n ) of the sample of the received signal and reference quadrature signals are calculated for the values of the resolution parameter of the reference signals taken on a uniform grid f n defined by formula (1). Determine the maximum width intervals for the resolution parameter [a i , b i ], i = 1 ... I, inside which all modules of the correlation sums exceed the detection threshold V. Local maxima are determined j = 1 ... J, of the modules of the correlation sums inside the intervals by the formula (2). Decide on the correspondence of each local maximum of one target in those intervals within which the number of local maxima is more than one. The width of the interval within which there is one local maximum is calculated, a decision is made on whether one local maximum corresponds to two goals if condition (3) is satisfied. Otherwise (when the interval width is less than the threshold width), the minimum quadratic residual D of the samples of complex correlation sums and samples of the reference correlation sums of the signal of one target is calculated by the formula
где [fa, fb]=[ai, bi] для некоторого i;where [f a , f b ] = [a i , b i ] for some i;
σ - среднеквадратическое отклонение квадратурных составляющих корреляционных сумм, обусловленное наличием шумов;σ is the standard deviation of the quadrature components of the correlation sums due to the presence of noise;
Ym=Y(fm+n);Y m = Y (f m + n );
M=1...M, М - четное;M = 1 ... M, M is even;
при at
при at
Sm(f) - значения эталонных корреляционных сумм сигнала одной цели с параметром разрешения, равным f, вычисленные в тех же точках, что и величины Ym, m=1...М.S m (f) are the values of the reference correlation sums of the signal of one target with a resolution parameter equal to f, calculated at the same points as the values of Y m , m = 1 ... M.
Принимают решение о соответствии локального максимума внутри интервала [ai, bi] одной цели в случае, если D<Vd, и двум целям - если - D≥Vd, где Vd - порог невязки, выбираемый по вероятности принятия одиночной цели за групповую.Decide on the correspondence of the local maximum within the interval [a i , b i ] to one target if D <V d , and to two goals if - D≥V d , where V d is the residual threshold chosen by the probability of taking a single target for the group.
Новым признаком, обладающим существенными отличиями, является следующее.A new feature with significant differences is the following.
В случае когда ширина интервала меньше пороговой ширины вычисляют минимальную квадратичную невязку D отсчетов комплексных корреляционных сумм и отсчетов эталонных корреляционных сумм сигнала одной цели по формуле (4), принимают решение о соответствии локального максимума внутри интервала [ai, bi] одной цели в случае, если D<Vd, и двум целям - если D≥Vd, где Vd - порог невязки, выбираемый по вероятности принятия одиночной цели за групповую.In the case when the interval width is less than the threshold width, the minimum quadratic residual D of the samples of complex correlation sums and samples of the reference correlation sums of the signal of one target is calculated by formula (4), a decision is made on whether the local maximum inside the interval [a i , b i ] is the same for if D <V d , and for two goals - if D≥V d , where V d is the residual threshold, selected by the probability of taking a single target as a group.
Данный признак обладает существенными отличиями, т.к. в известных способах не обнаружен. Применение нового признака позволит повысить вероятность правильной оценки количества целей в условиях, когда значения параметров разрешения, соответствующие сигналам целей, отличаются на величину, меньшую размера элемента разрешения.This symptom has significant differences, because in known methods not detected. The use of a new feature will increase the likelihood of correctly assessing the number of targets in conditions when the values of the resolution parameters corresponding to the signals of the targets differ by an amount smaller than the size of the resolution element.
Пример оценки влияния отличительных признаков на технический результат.An example of assessing the influence of distinguishing features on a technical result.
В импульсно-доплеровских радиолокационных станциях в одном канале дальности опорными являются гармонические сигналы, квадратурные составляющие которых сдвинуты по фазе на 90° [3]. Параметром разрешения является частота Доплера f. Элементы разрешения по доплеровской частоте определяются значениями частот опорных сигналов, размещенных равномерно с шагом Δf=1/Т, где Т - время когерентного накопления сигнала. Для подавления боковых лепестков спектра сигналов выборочные значения опорных сигналов дополнительно умножаются на коэффициенты весового окна. Величины отсчетов комплексных корреляционных сумм Y(fn) соответствуют дискретному преобразованию Фурье на сетке частот fn, n=1...N. Значения эталонных корреляционных сумм сигнала одной цели Sm(f) в случае использования весового окна Хэмминга вычисляются по формулеIn pulse-Doppler radar stations in the same range channel, reference signals are harmonic signals whose quadrature components are 90 ° out of phase [3]. The resolution parameter is the Doppler frequency f. The resolution elements for the Doppler frequency are determined by the frequencies of the reference signals placed evenly with a step Δf = 1 / T, where T is the time of coherent signal accumulation. To suppress the side lobes of the signal spectrum, the sample values of the reference signals are additionally multiplied by the coefficients of the weight window. The values of the samples of the complex correlation sums Y (f n ) correspond to the discrete Fourier transform on the frequency grid f n , n = 1 ... N. The values of the reference correlation sums of the signal of one target S m (f) in the case of using the Hamming weight window are calculated by the formula
где Nx - размер сигнальной выборки.where N x is the size of the signal sample.
Порог обнаружения V выставляется по вероятности ложных тревог, равной 10-4. Пороговая ширина для окна Хэмминга и данной величины V вычисляется по формулеThe detection threshold V is set by the probability of false alarms, equal to 10 -4 . The threshold width for the Hamming window and a given value of V is calculated by the formula
В результате моделирования установлено, что выбранная величина пороговой ширины обеспечивает вероятность принятия одиночной цели за групповую на уровне 10-4. Квадратичная невязка D определяется при следующих значениях параметров: δf=Δf/2, M=4. Порог невязки Vd равен 15, что также обеспечивает вероятность принятия одиночной цели за групповую на уровне 10-4.As a result of the simulation, it was found that the selected threshold width provides the probability of taking a single target as a group at a level of 10 -4 . The quadratic residual D is determined for the following parameter values: δf = Δf / 2, M = 4. The residual threshold V d is 15, which also provides the probability of taking a single target for a group goal at a level of 10 -4 .
На фиг.1 и 2 приведены зависимости вероятности правильного определения двух целей Р22 от частотного разноса между сигналами df в случае, когда амплитуды сигналов постоянны и распределены по закону Рэлея соответственно, для величин отношения сигнал/шум q=20, 25 и 30 дБ. Графики 1 и 2 относятся к прототипу и предлагаемому способу соответственно. Зависимости получены методом математического моделирования, причем для построения одной точки графика выполнялось 1000 реализаций. Как следует из приведенных графиков, при df/Δf<1.2...1.4 эффективность предлагаемого способа относительно прототипа выше на 20...60% по вероятности Р22.Figures 1 and 2 show the dependences of the probability of correctly determining two targets P 22 on the frequency spacing between the signals df in the case when the signal amplitudes are constant and distributed according to the Rayleigh law, respectively, for signal-to-noise ratios q = 20, 25, and 30 dB.
На фиг.3 представлен вариант технической реализаци предлагаемого способа. Устройство состоит из блока АЦП 1, вычислителя корреляционных сумм 2, коммутатора 3, вычислителя невязки 4, вычислителя амплитуды 5, вычислителя локального максимума 6, вычислителя интервала 7, вычислителя количества целей 8.Figure 3 shows an embodiment of the technical implementation of the proposed method. The device consists of an
Устройство работает следующим образом. На вход блока АЦП 1 поступает аналоговый сигнал. Цифровые отсчеты сигнала поступают в вычислитель корреляционных сумм 2, на N выходах которого формируются комплексные величины корреляционных сумм, соответствующие равномерной сетке значений параметра разрешения fn, n=1...N. Выходы вычислителя корреляционных сумм 2 поступают на вход коммутатора 3. Работа коммутатора 3 управляется генератором тактовых импульсов так, что в каждый такт на первый выход коммутатора 3 поступает комплексный отсчет корреляционной суммы Y(fn), n=1...N. С первого выхода коммутатора 3 данные поступают на вход вычислителя амплитуды 5, на выходе которого формируется величина |Y(fn)|. С выхода вычислителя амплитуды 5 данные поступают на вход вычислителя локального максимума 6, вычислителя интервала 7 и вычислителя количества целей 8. Вычислитель локального максимума 6 на выходе формирует единицу в случае выполнения условия (2) и ноль в противном случае. Вычислитель интервала 7 на выходе формирует единицу, если отсчет fn принадлежит интервалу [ai, bi] (i=1...I), и ноль - в противном случае. С выходов вычислителя локального максимума 6, вычислителя амплитуды 5 и вычислителя интервала 7 данные поступают на первый, второй и третий входы вычислителя количества целей 8.The device operates as follows. An analog signal is input to the
Вычислитель количества целей 8 содержит: регистр количества целей, регистр количества целей на интервале, регистр позиции локального максимума и регистр позиции интервала. В начале работы в регистры заносятся нулевые значения.The calculator of the number of
При переключении третьего входа вычислителя количества целей 8 с нуля в единицу происходит обнуление регистра количества целей на интервале, а в регистр позиции интервала заносится номер n текущей позиции. При поступлении на первый вход вычислителя количества целей 8 единицы, значение регистра количества целей на интервале увеличивается на единицу.When you switch the third input of the calculator of the number of
При переключении третьего входа вычислителя количества целей 8 с единицы в ноль производятся следующие действия. Если значение регистра количества целей на интервале больше единицы, то значение регистра количества целей увеличивается на значение регистра количества целей на интервале. Если значение регистра количества целей на интервале равно единице, то вычисляется ширина интервала и сравнивается с пороговой шириной. Если выполняется соотношение (3), то значение регистра количества целей увеличивается на два. В противном случае на второй группе выходов коммутатора 3 формируются комплексные значения Ym, m=l...M, в соответствии с формулой (4). Данные со второй группы выходов коммутатора 3 поступают на входы вычислителя невязки 4, который производит вычисление невязки D по формуле (4). При этом минимум величины невязки определяются для дискретных значений параметра разрешения f с малым шагом, равным 0,005Δf, а величины Sm(f), m=l...M, предварительно вычисляются и хранятся в постоянном запоминающем устройстве. С выхода вычислителя невязки 4 величина D поступает на четвертый вход вычислителя количества целей 8. Если D<Vd, то значение регистра количества целей увеличивается на единицу. Если D≥Vd, то значение регистра количества целей увеличивается на два.When you switch the third input of the calculator of the number of
Таким образом, предлагаемый способ определения количества целей в группе позволяет повысить вероятность правильной оценки числа целей в группе в условиях, когда значения параметров разрешения, соответствующие сигналам целей, отличаются на величину, меньшую размера элемента разрешения.Thus, the proposed method for determining the number of targets in a group allows one to increase the probability of a correct estimate of the number of targets in a group under conditions when the values of the resolution parameters corresponding to the signals of the targets differ by an amount smaller than the size of the resolution element.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION
1. Коновалов Л.Н. Определение числа сигналов методом проверки сложных гипотез по критерию отношения правдоподобия/Изв. вуз. Радиоэлектроника, 1988, том 31, N 7, с.18...25 (аналог).1. Konovalov L.N. Determination of the number of signals by the method of testing complex hypotheses using the likelihood ratio criterion / Izv. university. Radioelectronics, 1988, Volume 31,
2. Кобызев И.Н. Мера разрешения радиолокационных сигналов по одному параметру.// Зарубежная радиоэлектроника, 1992, №10 (прототип).2. Kobyzev I.N. A measure of the resolution of radar signals in one parameter. // Foreign Radio Electronics, 1992, No. 10 (prototype).
3. Многофункциональные радиоэлектронные комплексы истребителей./ Под. ред. Г.С.Кондратенкова. - М.: Военное издательство, 1994.3. Multifunctional electronic complexes of fighters. / Under. ed. G.S. Kondratenkova. - M.: Military Publishing House, 1994.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002118429/09A RU2260196C2 (en) | 2002-07-10 | 2002-07-10 | Method for determining number of targets in a group |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002118429/09A RU2260196C2 (en) | 2002-07-10 | 2002-07-10 | Method for determining number of targets in a group |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002118429A RU2002118429A (en) | 2004-02-10 |
RU2260196C2 true RU2260196C2 (en) | 2005-09-10 |
Family
ID=35847982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002118429/09A RU2260196C2 (en) | 2002-07-10 | 2002-07-10 | Method for determining number of targets in a group |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2260196C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2540951C1 (en) * | 2013-07-08 | 2015-02-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж") Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining number of targets in group |
-
2002
- 2002-07-10 RU RU2002118429/09A patent/RU2260196C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОБЫЗЕВ И.Н. Мера разрешения радиолокационных сигналов по одному параметру. Зарубежная радиоэлектроника. 1992, №10, с.94-96. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2540951C1 (en) * | 2013-07-08 | 2015-02-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж") Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining number of targets in group |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002118429A (en) | 2004-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Conte et al. | Recursive estimation of the covariance matrix of a compound-Gaussian process and its application to adaptive CFAR detection | |
US7652617B2 (en) | Radar microsensor for detection, tracking, and classification | |
Guan et al. | Adaptive fractional Fourier transform-based detection algorithm for moving target in heavy sea clutter | |
CN104569948B (en) | Sub-band adaptive GLRT LTD detection methods under sea clutter background | |
JP6148229B2 (en) | Dynamic clustering of transition signals | |
RU2260196C2 (en) | Method for determining number of targets in a group | |
CN109117698B (en) | Noise background estimation method based on minimum mean square error criterion | |
CN115166650A (en) | Radar signal identification and parameter estimation method and system | |
JPH07294628A (en) | Signal processor | |
RU2423723C1 (en) | Method of measuring distance using radio range finder with frequency modulation of probing radio waves (versions) | |
US4523291A (en) | Device for estimating the operating frequency of a source of recurrent signals | |
CN114114185A (en) | Method and system for high-resolution detection of harmonic radar azimuth | |
JP3881078B2 (en) | Frequency estimation method, frequency estimation device, Doppler sonar and tidal meter | |
RU191067U1 (en) | FILTER CORRELATION DETECTOR WITH WEIGHT PROCESSING | |
RU2371736C2 (en) | Method for generation of current energy spectrum of receiver output signal, device for its realisation and method for distance measurement | |
RU2403585C2 (en) | Method of detecting signals in digital processing systems (versions) | |
RU2117954C1 (en) | Signal-to-noise ratio meter | |
CN112068117B (en) | Accurate speed measurement correction method and system based on PD detection | |
RU2237258C2 (en) | Method for adaptive digital detection of signals | |
RU2407034C9 (en) | Method of resolving group target | |
CN115166648B (en) | Low signal-to-noise ratio radar signal processing method and device | |
RU2760104C1 (en) | Method for determining the radial velocity of an object | |
Shafiq | Real time implementation and profiling of different CFAR algorithms over DSP kit | |
CN113960555B (en) | Target terahertz time-domain echo processing method, device, equipment and storage medium | |
Chen et al. | Two-Step High Precision Burst Pulse Detection in Low SNR Based on FPGA |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070130 |
|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20131101 |