RU2292114C2 - Method for threshold control in optimal detector - Google Patents
Method for threshold control in optimal detector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2292114C2 RU2292114C2 RU2004132972/09A RU2004132972A RU2292114C2 RU 2292114 C2 RU2292114 C2 RU 2292114C2 RU 2004132972/09 A RU2004132972/09 A RU 2004132972/09A RU 2004132972 A RU2004132972 A RU 2004132972A RU 2292114 C2 RU2292114 C2 RU 2292114C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- change
- informative
- detection
- optimal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Recording Measured Values (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области управления, в частности управлению оптимальными обнаружителями сигналов и свойств различных процессов и к способам определения и установки величины порога обнаружения.The invention relates to the field of control, in particular the management of optimal detectors of signals and properties of various processes and to methods for determining and setting the value of the detection threshold.
Из уровня техники известен способ определения порога обнаружения, при котором значение порога выбирается на основании требований применяемого критерия обнаружения в зависимости от отношения сигнал/шум и заданных характеристик обнаружения (Ю.М.Казаринов и др. Радиотехнические системы / Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Сов. радио. - 1968. - 496 с.).A method is known from the prior art for determining a detection threshold at which a threshold value is selected based on the requirements of the applied detection criterion depending on the signal-to-noise ratio and predetermined detection characteristics (Yu.M. Kazarinov et al. Radio engineering systems / Edited by Yu.M. Kazarinova. - M .: Sov. Radio. - 1968. - 496 p.).
Существенным недостатком такого способа является то, что значение порога назначается исходя из требований к работе обнаружителя в конкретных условиях и остается неизменным на протяжении всего цикла обнаружения, что при сравнительно малых отношениях сигнал/шум, а также вследствие случайности принимаемых реализаций приводит к ошибкам обнаружения.A significant drawback of this method is that the threshold value is assigned based on the requirements for the detector to work under specific conditions and remains unchanged throughout the detection cycle, which, with relatively small signal-to-noise ratios, and also due to the randomness of received implementations, leads to detection errors.
Известен способ управления порогом в оптимальном обнаружителе, в котором измеряют интенсивность шумов, значение которой затем используют для изменения порога обнаружения (Патент SU 1290541 A1, H 04 B 1/10, 15.02.1987). Согласно способу, изменение величины порога происходит детерминировано в зависимости от интенсивности шумов и с учетом максимально допустимого коэффициента глубины модуляции.A known method of controlling a threshold in an optimal detector, in which the noise intensity is measured, the value of which is then used to change the detection threshold (Patent SU 1290541 A1, H 04 B 1/10, 02/15/1987). According to the method, a change in the threshold value is determinate depending on the intensity of the noise and taking into account the maximum allowable modulation depth coefficient.
Недостатком данного способа является то, что существует определенная функциональная зависимость величины порога от отношения сигнал/шум и коэффициента глубины модуляции, что в случае преднамеренного (например, постановка помех) или случайного изменения уровня шума на входе обнаружителя произойдет ошибка в определении величины порога. Кроме того, для установления величины порога используется только лишь два параметра входного сигнала: отношение сигнал/шум и коэффициент глубины модуляции.The disadvantage of this method is that there is a certain functional dependence of the threshold value on the signal-to-noise ratio and modulation depth coefficient, which, in the case of a deliberate (for example, jamming) or accidental change in the noise level at the detector input, an error will occur in determining the threshold value. In addition, only two parameters of the input signal are used to establish the threshold value: the signal-to-noise ratio and the modulation depth coefficient.
Наиболее близким по технической сущности является взятый в качестве прототипа способ, в котором управление порогом в оптимальном обнаружителе можно осуществлять по сложному алгоритму с учетом текущей оценки ряда параметров входного сигнала на интервале наблюдения (Радиоприемные устройства: Учеб. пособие для радиотехн. спец. вузов / Ю.Т.Давыдов, Ю.С.Данич, А.П.Жуковский и др. / Под ред. А.П.Жуковского. - М.: Высшая школа. - 1989. - 392 с).The closest in technical essence is the method taken as a prototype in which the threshold control in the optimal detector can be carried out according to a complex algorithm taking into account the current assessment of a number of input signal parameters at the observation interval (Radio receivers: Textbook for radio technical special schools / Yu .T. Davydov, Yu.S. Danich, A.P. Zhukovsky and others / Under the editorship of A.P. Zhukovsky. - M.: Higher school. - 1989. - 392 s).
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
- необходимость оценки параметров входного сигнала на всем интервале наблюдения, что позволяет принять решение только по окончании всей серии наблюдений;- the need to evaluate the parameters of the input signal over the entire observation interval, which allows you to make a decision only at the end of the entire series of observations;
- непосредственная зависимость величины порога от оценки параметра, получить которую в условиях априорной определенности можно только эмпирически на основе обучающих выборок;- the direct dependence of the threshold value on the parameter estimate, which can be obtained under conditions of a priori certainty only empirically based on training samples;
- в условиях действия естественных помех, а в особенности искусственно создаваемых помех, оценки входных параметров могут иметь низкую достоверность или оказаться ложными, что приводит к существенным ошибкам при установке порога обнаружения, а в случае возникновения неопределенности произойдет задержка в обнаружении сигнала.- under the conditions of natural interference, and in particular artificially generated interference, estimates of the input parameters may be low or false, which leads to significant errors when setting the detection threshold, and in the event of uncertainty, a delay in signal detection will occur.
Сущность изобретения состоит в том, что в известном способе, при котором управление порогом в оптимальном обнаружителе осуществляется по сложному алгоритму с учетом текущей оценки параметров входного сигнала на интервале наблюдения, дополнительно регистрируют момент времени изменения и наличие изменения сигналов на выходе безынерционных индикаторов неинформативных параметров сигнала, которые стохастически связаны с возможным изменением информативных параметров сигнала на входе обнаружителя, и по результату регистрации устанавливают новую величину порога.The essence of the invention lies in the fact that in the known method, in which the threshold control in the optimal detector is carried out according to a complex algorithm, taking into account the current assessment of the input signal parameters at the observation interval, an additional time point is recorded of the time of change and the presence of a signal change at the output of inertialess indicators of non-informative signal parameters which are stochastically associated with a possible change in the informative parameters of the signal at the detector input, and, based on the registration result, ayut new threshold value.
Техническим результатом изобретения является сокращение времени обнаружения изменения информативных параметров сигналов при заданной достоверности обнаружения в условиях помех.The technical result of the invention is to reduce the time for detecting changes in the informative parameters of the signals at a given detection accuracy under interference conditions.
Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is as follows.
Согласно оптимальному байесовскому последовательному правилу обнаружения, значение порога в момент n прекращения наблюдений определяется какAccording to the optimal Bayesian sequential detection rule, the threshold value at the moment n of the termination of observations is defined as
(Тартаковский А.Г. Оптимальное обнаружение изменений свойств случайных последовательностей // А и Т. 1987. - №8. - С.106-113).(Tartakovsky A.G. Optimal detection of changes in the properties of random sequences // A and T. 1987. - No. 8. - P.106-113).
где c00(n)- потери при правильном необнаружении на n-ом шаге; c11(n) - потери, при правильном обнаружении на n-ом шаге; c01(n) - потери, вызванные ложной тревогой на n-ом шаге; с10(n) - потери, вызванные пропуском входного сигнала на n-ом шаге; Аn=1-р(nΔ), p(nΔ) - априорное распределение момента обнаружения; Δ - интервал времени между шагами.where c 00 (n) is the loss with proper non-detection at the nth step; c 11 (n) - losses, if detected correctly at the nth step; c 01 (n) - losses caused by a false alarm at the nth step; with 10 (n) - losses caused by skipping the input signal at the nth step; And n = 1-p (nΔ), p (nΔ) is the a priori distribution of the moment of detection; Δ is the time interval between steps.
При этом с порогом hn сравнивается апостериорная вероятность изменения информативного параметра сигнала, а критерием оптимальности обнаружителя является минимум потерь при принятии решения.In this case, the posterior probability of a change in the informative parameter of the signal is compared with the threshold h n , and the minimum of losses when making a decision is the criterion for optimality of the detector.
Следует также отметить, что при постепенном изменении информативного параметра на входе обнаружителя справедливы следующие соотношения:It should also be noted that with a gradual change in the informative parameter at the detector input, the following relationships are true:
где 
Технический результат изобретения достигается в результате использования информации с выхода безынерционных индикаторов неинформативных параметров сигнала, а именно для установления новой величины порога используется само наличие изменения и момент времени изменения сигналов на выходе безынерционных индикаторов неинформативных параметров сигнала, причем наличие изменения и момент изменения стохастически связаны с возможным изменением информативных параметров сигнала на входе обнаружителя.The technical result of the invention is achieved by using information from the output of inertialess indicators of non-informative parameters of the signal, namely, to establish a new threshold value, the very presence of a change and the time moment of change of signals at the output of inertia-free indicators of non-informative parameters of the signal are used, and the presence of a change and the moment of change are stochastically associated with a possible changing informative parameters of the signal at the input of the detector.
Безынерционные индикаторы неинформативных параметров сигнала строятся на основе следующих известных технических устройств:Inertialess indicators of non-informative signal parameters are based on the following well-known technical devices:
- радиотехнических измерителей мощности, амплитуды, частоты, фазы, длительности импульса, направления прихода отраженного сигнала и т.д.;- radio technical meters of power, amplitude, frequency, phase, pulse duration, direction of arrival of the reflected signal, etc .;
- радиотехнических фильтров, счетчиков импульсов, логических устройств и т.д.- radio filters, pulse counters, logic devices, etc.
Особенностью их функционирования является то, что выходной сигнал индикатора принимает два значения "0" или "1" в соответствии с не изменением или изменением регистрируемого неинформативного параметра на входе индикатора неинформативного параметра сигнала. Причем безынерционным считается такой индикатор, сигнал на выходе которого формируется ранее, чем успевает измениться выходной сигнал обнаружителя. Регистрируемый с помощью индикатора неинформативный параметр фиксирует какую-либо особенность реализации наблюдаемого сигнала, которая лишь стохастически связана с возможным изменением информативного параметра сигнала на входе обнаружителя. Например, можно регистрировать изменение уровня шума, спектра, длительности, ожидаемого момента появления истинного сигнала, поляризации и т.д. и использовать это для установления различия между истинным и помеховым сигналом. При этом заранее неизвестно, с чем конкретно связано изменение данных неинформативных параметров.A feature of their functioning is that the indicator output signal takes two values “0” or “1” in accordance with the non-change or change of the registered non-informative parameter at the indicator input of the non-informative signal parameter. Moreover, such an indicator is considered to be inertialess, the signal at the output of which is formed earlier than the detector's output signal has time to change. The non-informative parameter recorded by the indicator captures some specific feature of the observed signal that is only stochastically associated with a possible change in the informative parameter of the signal at the detector input. For example, it is possible to register a change in the noise level, spectrum, duration, expected moment of occurrence of the true signal, polarization, etc. and use this to distinguish between the true and the interfering signal. Moreover, it is not known in advance what exactly the change in the data of non-informative parameters is related to.
Независимо от типа индикатора его функционирование можно описать условной вероятностью перехода из rk в rk+1 состояние:Regardless of the type of indicator, its functioning can be described by the conditional probability of transition from r k to r k + 1 state:
где Р(Pr=1), Р(Pr=0) - соответственно вероятности наличия и отсутствия изменения регистрируемого неинформативного параметра на входе индикатора; P(rk+1/rk) - вероятности сохранения или изменения выходного сигнала индикатора при наличии или отсутствии изменения регистрируемого неинформативного параметра на входе индикатора соответственно.where P (Pr = 1), P (Pr = 0) - respectively, the probability of the presence and absence of changes in the registered non-informative parameter at the indicator input; P (r k + 1 / r k ) are the probabilities of maintaining or changing the output signal of the indicator in the presence or absence of a change in the registered non-informative parameter at the indicator input, respectively.
Если индикатор неинформативного параметра безынерционный, то можно считать, что в момент k изменения сигнала на выходе индикатора изменение информативного параметра сигнала на входе оптимального обнаружителя происходит с вероятностью Р=1, при этом новое значение порога определяется какIf the indicator of the non-informative parameter is inertialess, then we can assume that at the moment k of the signal change at the indicator output, the change of the informative parameter of the signal at the input of the optimal detector occurs with probability P = 1, and the new threshold value is defined as
где АN=1-p(NΔ); p(NΔ) - априорная вероятность момента обнаружения на N-ом шаге.where A N = 1-p (NΔ); p (NΔ) is the a priori probability of the moment of detection at the Nth step.
Сравнивая значения порогов (1) и (3) с учетом соотношения (2) и равномерности априорного распределения момента обнаружения, можно сделать вывод о том, что использование информации с выхода безынерционных индикаторов неинформативных параметров сигнала позволяет сократить время обнаружения изменения информативных параметров сигнала при заданной достоверности обнаружения в условиях помех вследствие снижения уровня порога.Comparing the thresholds values (1) and (3) taking into account relation (2) and the uniformity of the a priori distribution of the detection moment, we can conclude that using information from the output of inertialess indicators of non-informative signal parameters allows reducing the detection time of a change in informative signal parameters at a given reliability detection under interference due to lower threshold.
На чертеже изображена схема, поясняющая принцип работы заявленного способа управления порогом в оптимальном обнаружителе. В ней представлены:The drawing shows a diagram explaining the principle of operation of the claimed method for controlling a threshold in an optimal detector. It presents:
- оптимальный приемник и решающее устройство (РУ), в совокупности образующие оптимальный обнаружитель; 1, 2.- the optimal receiver and solver (RU), together forming the optimal detector; 12.
- устройство формирования порога (УФП); 3- threshold shaping device (UVP); 3
- индикаторы неинформативных параметров сигнала (ИНПС). 4- indicators of non-informative signal parameters (INPS). four
Согласно схеме, оптимальный приемник на основе обработки входного сигнала с дискретной выборкой Х=Х(λ) в момент времени tN, равный интервалу наблюдения Т=NΔ, где Δ - интервал времени между шагами, N - число наблюдений в серии, формирует апостериорную плотность вероятности рps, описываемую формулой Байеса:According to the scheme, an optimal receiver based on processing an input signal with a discrete sample of X = X (λ) at time t N equal to the observation interval T = NΔ, where Δ is the time interval between steps, N is the number of observations in the series, forms an a posteriori density probability p ps described by the Bayes formula:
pps(λ)=kppr(λ)(L(λ),p ps (λ) = kp pr (λ) (L (λ),
где ppr(λ) - априорная плотность вероятности информативного параметра λ;where p pr (λ) is the a priori probability density of the informative parameter λ;
L(λ) - функция правдоподобия.L (λ) is the likelihood function.
Апостериорная плотность вероятности pps(λ) в РУ сравнивается с порогом hn, который определяется в УФП в соответствии с формулой (1). В случае изменения сигнала на выходе ИНПС в момент времени tn<T апостериорная плотность вероятности pps(λ) сравнивается с новым порогом hN, определяемым в УФП по формуле (3). После принятия решения текущая серия наблюдений прекращается и происходит переход к следующей серии наблюдений ранее окончания интервала наблюдения текущей серии.The posterior probability density p ps (λ) in RU is compared with the threshold h n , which is determined in the UVP in accordance with formula (1). In the case of a change in the signal at the INPS output at time t n <T, the posterior probability density p ps (λ) is compared with the new threshold h N , which is determined in the UVP by formula (3). After making a decision, the current series of observations is terminated and the transition to the next series of observations occurs before the end of the observation interval of the current series.
Принцип работы заявленного способа поясняется следующим примером.The principle of operation of the claimed method is illustrated by the following example.
Пример. Пусть имеется обнаружитель радиолокационного сигнала, в котором с порогом сравнивается апостериорная плотность вероятности изменения амплитуды отраженного от летательного аппарата сигнала. При этом амплитуда является информативным параметром. В качестве индикатора неинформативного параметра сигнала используется измеритель мощности сигнала. Рассматриваются два случая:Example. Let there be a detector of a radar signal in which a posteriori probability density of the amplitude change of the signal reflected from the aircraft is compared with a threshold. In this case, the amplitude is an informative parameter. A signal power meter is used as an indicator of a non-informative signal parameter. Two cases are considered:
1. Постановка маскирующей помехи.1. The setting of masking interference.
2. Интенсивный маневр летательного аппарата.2. Intensive maneuver of the aircraft.
В первом случае амплитуда сигнала на входе обнаружителя скачкообразно увеличится. Одновременно на увеличение мощности (при постановке маскирующей помехи мощность помехового сигнала больше мощности сигнала от летательного аппарата) среагирует измеритель мощности сигнала, сигнал на выходе которого изменится с "0" на "1". По этому сигналу устанавливается новая величина порога, причем значительно раньше окончания наблюдения.In the first case, the amplitude of the signal at the detector input will increase stepwise. At the same time, when the masking noise is set, the power of the interfering signal is greater than the signal power from the aircraft), the signal power meter will react, the signal at the output of which will change from "0" to "1". This signal sets a new threshold value, and much earlier than the end of the observation.
Во втором случае из-за изменения ракурса летательного аппарата также возможно скачкообразное увеличение мощности отраженного от него сигнала. Измеритель мощности сигнала среагирует и на это изменение мощности, т.е. произойдет ложное срабатывание индикатора неинформативного параметра. По сигналу с выхода индикатора неинформативного параметра устанавливается новая величина порога, в данном случае отличная от оптимального значения. Данное обстоятельство кратковременно приведет к незначительному уменьшению вероятности правильного обнаружения до конца наблюдения, что существенно не повлияет на работу обнаружителя, т.к. изменение амплитуды сигнала не связано с постановкой помех. По окончании наблюдения величина порога снова устанавливается оптимальной. Таким образом, применение заявленного способа управления порогом в первом случае значительно сокращает задержку в обнаружении истинного сигнала, а во втором, несмотря на ложное срабатывание индикатора неинформативного параметра сигнала, не ухудшает работу обнаружителя. Кроме того, применение нескольких индикаторов неинформативных параметров сигналов позволяет максимально снизить потери при ложном срабатывании каждого.In the second case, due to a change in the angle of the aircraft, an abrupt increase in the power of the signal reflected from it is also possible. The signal power meter will also respond to this power change, i.e. A false indicator indicator will occur. The signal from the output of the indicator of an uninformative parameter sets a new threshold value, in this case, different from the optimal value. This circumstance will shortly lead to a slight decrease in the probability of correct detection until the end of the observation, which will not significantly affect the operation of the detector, since the change in the amplitude of the signal is not associated with jamming. At the end of the observation, the threshold value is again optimal. Thus, the application of the inventive threshold control method in the first case significantly reduces the delay in detecting the true signal, and in the second, despite the false alarm of the indicator of the non-informative parameter of the signal, it does not worsen the operation of the detector. In addition, the use of several indicators of non-informative parameters of the signals allows to minimize losses due to false triggering of each.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004132972/09A RU2292114C2 (en) | 2004-11-11 | 2004-11-11 | Method for threshold control in optimal detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004132972/09A RU2292114C2 (en) | 2004-11-11 | 2004-11-11 | Method for threshold control in optimal detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004132972A RU2004132972A (en) | 2006-05-10 |
| RU2292114C2 true RU2292114C2 (en) | 2007-01-20 |
Family
ID=36656396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004132972/09A RU2292114C2 (en) | 2004-11-11 | 2004-11-11 | Method for threshold control in optimal detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2292114C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2524551C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Adaptive double-threshold detector of modular digital panoramic receiver signals |
| RU2731332C1 (en) * | 2020-01-16 | 2020-09-01 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for formation of decisionmaking device threshold based on neuroregulator |
-
2004
- 2004-11-11 RU RU2004132972/09A patent/RU2292114C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Радиоприемные устройства. / Под ред. ЖУКОВСКОГО А.П. - М.: 1989, с.214-215, рис.11.3. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2524551C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Adaptive double-threshold detector of modular digital panoramic receiver signals |
| RU2731332C1 (en) * | 2020-01-16 | 2020-09-01 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method for formation of decisionmaking device threshold based on neuroregulator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004132972A (en) | 2006-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7286079B2 (en) | Method and apparatus for detecting slow-moving targets in high-resolution sea clutter | |
| US7835687B2 (en) | Jamming detector and jamming detecting method | |
| CN108401445B (en) | Circuit, method and related chip, system and equipment for measuring time | |
| KR101109150B1 (en) | Os-cfar detection method which stimulated computational complexity | |
| US20060239338A1 (en) | Modulation feature measurement and statistical classification system and method | |
| US4860318A (en) | PSK detection using an IFM receiver | |
| CN101419252A (en) | Modulation signature trigger | |
| JP2008530633A (en) | Apparatus and method for determining maximum correlation point | |
| Mahdavi et al. | A robust method for PRI modulation recognition | |
| US3775770A (en) | Method and means for performing distribution-free detection of signals in noise | |
| Ding et al. | First path detection using rank test in IR UWB ranging with energy detection receiver under harsh environments | |
| US6775809B1 (en) | Technique for determining performance characteristics of electronic systems | |
| RU2292114C2 (en) | Method for threshold control in optimal detector | |
| Ghani et al. | Pulse repetition interval analysis using decimated Walsh-Hadamard transform | |
| US7714774B2 (en) | False lock filter for pulsed radar altimeters | |
| RU167430U1 (en) | A device for estimating the probability of error per bit for signals with eight-position phase modulation by four-position signals | |
| EP1596219A1 (en) | Signal processing circuit for time delay determination | |
| CN110632563A (en) | Intra-pulse frequency coding signal parameter measuring method based on short-time Fourier transform | |
| RU175190U1 (en) | DEVICE FOR ASSESSING THE PROBABILITY OF ERROR BY BIT FOR SIGNALS WITH SIXTEEN POSITION PHASE MODULATION BY TWO POSITION SIGNALS | |
| RU2388143C2 (en) | Threshold control method in optimal detector | |
| US9712263B1 (en) | Bit error ratio tests | |
| CN110068839B (en) | Satellite navigation receiver interference detection method based on data statistics characteristics | |
| US20170187554A1 (en) | Communication device and method for signal determination in radio communication | |
| Jiang et al. | Automatic censoring CFAR detector based on ordered data difference with noncoherent integration | |
| JPH1130661A (en) | Receiver |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061112 |