RU2597870C1

RU2597870C1 - Интегрированное устройство опознавания

Info

Publication number: RU2597870C1
Application number: RU2015127177/07A
Authority: RU
Inventors: Сергей Борисович Жиронкин; Александр Викторович Макарычев; Сергей Александрович Соболев
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2016-09-20

Abstract

Изобретение относится к технике радиолокации, радиосвязи, радионавигации и радиоуправления и может быть использовано в радиоэлектронных системах для выработки признака государственной принадлежности объектов (целей). Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей в условиях неопределенной помеховой обстановки. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит два блока информационных каналов, блок сравнения, два блока вычитания, два блока ключей, блок деления, блок схем ИЛИ, блок умножения матриц, быстродействующую цифровую вычислительную систему (БЦВС), два блока мультиплексоров, два умножителя, вычитатель и сумматор, определенным образом соединенные между собой. 3 ил., 3 табл.

Description

Предлагаемое изобретение относится к технике радиолокации, радиосвязи, радионавигации и радиоуправления и может быть использовано в радиоэлектронных системах для выработки признака государственной принадлежности объектов (целей).

Известно интегрированное устройство (система) опознавания [Радиолокационные системы многофункциональных самолетов. Т1. РЛС - информационная основа боевых действий многофункциональных самолетов. Системы и алгоритмы первичной обработки радиолокационных сигналов / Под ред. А.И. Канащенкова и В.И Меркулова. - М.: Радиотехника, 2006, с. 644-650], содержащее набор (блок) информационных каналов: канал координатно-связного опознавания; канал радиолокационного опознавания; канал на основе информации, получаемой по радиолокационным изображениям; каналы радиолокационного и оптико-электронного распознавания; канал радиотехнической разведки; канал тактического опознавания. Выход каждого из информационных каналов подключен к соответствующему входу процессора обработки данных, выход которого является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

На основе поступающей информации о цели, для которой необходимо определить ее принадлежность к «своим» или «чужим» объектам, каждый информационный канал выделяет и оценивает соответствующие признаки. Эти признаки поступают в процессор обработки данных, который в соответствии с реализованным в нем алгоритмом выносит окончательное решение о принадлежности цели к одному из двух классов - «свой» или «чужой».

К недостаткам данного устройства можно отнести то, что не используются возможности информационных каналов по выработке частных решений в различных алфавитах.

Известно также интегрированное устройство (система) опознавания [Жиронкин С.Б., Аврамов А.В., Быстраков С.Г. Построение интегрированных систем опознавания на основе координатно-связного метода - Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники, 1997, №5, с. 71-74], которое содержит пять информационных каналов (подсистем): прямого опознавания, координатно-связного опознавания, радиолокационного распознавания, оптико-электронного распознавания и радиотехнического распознавания, а также быстродействующую цифровую вычислительную систему (БЦВС).

Устройство работает следующим образом. На основе поступающей информации о цели, для которой необходимо определить ее принадлежность к «своим» или «чужим» объектам, каждый информационный канал в соответствии с заложенными в нем принципами формирует частное решение о принадлежности цели к определенному типу (классу) в своем собственном алфавите. Частные решения информационных каналов поступают в БЦВС, которая в соответствии с реализованным в ней алгоритмом выносит окончательное решение о принадлежности цели к одному из двух классов - «свой» или «чужой».

Недостатками этого устройства является ограниченное число информационных каналов, а также отсутствие учета достоверности вырабатываемых ими частных решений, что снижает достоверность принятого на их основе общего решения.

Кроме того, известно интегрированное устройство опознавания воздушных целей [Жиронкин С.Б., Макарычев А.В. Интегрированное устройство опознавания воздушных целей. Патент №2452975 от 10 июня 2012 г. Опубликован 10.06. 2012 г. Бюллетень №16], которое содержит быстродействующую цифровую вычислительную систему (БЦВС), а также следующие N-канальные блоки: блок информационных каналов, блок сравнения, два блока вычитания, два блока ключей, блок деления, блок схем ИЛИ и блок умножения матриц.

Устройство работает следующим образом. На основе поступающей информации о цели, для которой необходимо определить ее принадлежность к «своим» или «чужим» объектам, каждый информационный канал по критерию идеального наблюдателя формирует частное решение о принадлежности цели к определенному типу (классу) в своем собственном алфавите. Информационные каналы выдают не только частные решения

но и соответствующие им апостериорные вероятности

(формируют так называемые мягкие решения). Принятие общего (окончательного) решения о принадлежности наблюдаемого объекта классу m осуществляется в БЦВС на основе мягких решений

и соответствующих им вероятностей

рассчитываемых с помощью соответствующих блоков по формулам

где

- вероятность принятия t-м информационным каналом частного решения

по объекту, принадлежащему классу m в алфавите общих решений;

m - номер класса объектов в алфавите общих решений

- принятое t-м информационным каналом частное решение об отнесении объекта к типу (классу) с номером

q_t - номер типа (класса) объекта в алфавите частных решений t-го информационного канала

Q_t - количество типов (классов) объектов в алфавите частных решений t-го информационного канала (объем алфавита);

P(q_t/m) - априорная вероятность отнесения объекта t-ым информационным каналом к типу (классу) с номером q_t при условии, что объект принадлежит классу с номером m в алфавите общих решений;

- вероятность принятия t-ым информационным каналом частного решения об отнесении объекта к типу (классу) с номером

при условии, что объект принадлежит типу (классу) с номером q_t;

М - количество классов объектов в алфавите общих решений (М=2 при опознавании «Свой», «Чужой»);

N - количество информационных каналов.

Повышение достоверности опознавания на основе мягких решений происходит за счет того, что вероятности

находятся с учетом конкретных условий принятия частных решений

в каждом информационном канале.

Оптимальное по критерию Неймана-Пирсона общее решение формируется в БЦВС на основе функции правдоподобия

и решающего правила

где отношение правдоподобия l определяется выражением

а порог h выбирается по заданной вероятности неправильного опознавания «чужого» объекта (m=2) как «своего» (m*=1).

Недостатком этого устройства является отсутствие учета особенностей принятия частных решений некоторыми из информационных каналов. В частности, подсистемы прямого и координатно-связного опознавания принимают частные решения не по критерию идеального наблюдателя, а по критерию Неймана-Пирсона.

По техническому решению наиболее близким к предлагаемому изобретению является интегрированное устройство опознавания [Жиронкин С.Б., Макарычев А.В. Интегрированное устройство опознавания. Заявка на изобретение №2014115821 от 18.04 2014 г., решение о выдаче патента на изобретение от 2.04.2015 г.], которое и выбрано в качестве прототипа.

Блок-схема устройства-прототипа представлена на фиг. 1.

Устройство содержит быстродействующую цифровую вычислительную систему (БЦВС) 11, первый 1 и второй 10 блоки информационных каналов (первый N-канальный, второй L-канальный), а также следующие N-канальные блоки: блок сравнения 2, первый 3 и второй 4 блоки вычитания, первый 5 и второй 6 блоки ключей, блок деления 7, блок схем ИЛИ 8 и блок умножения матриц 9.

Выходы решений первого блока информационных каналов 1, который объединяет каналы, принимающие частные решения по критерию идеального наблюдателя, подключены к соответствующим входам БЦВС 11 и первым входам блока сравнения 2. Первые, вторые и третьи дополнительные выходы блока 1 соединены соответственно со вторыми входами блока сравнения 2, со входами вычитаемого первого блока вычитания 3 и входами уменьшаемого второго блока вычитания 4. Кроме того, вторые дополнительные выходы блока 1 подключены к информационным входам первого блока ключей 5.

Первые и вторые входы блока сравнения 2 подключены соответственно к выходам решений и первым дополнительным выходам первого блока информационных каналов 1. Первые и вторые выходы блока сравнения 2 соединены соответственно с управляющими входами первого 5 и второго 6 блоков ключей.

Входы вычитаемого первого блока вычитания 3 подключены ко вторым дополнительным выходам первого блока информационных каналов 1, а входы уменьшаемого являются входом сигнала единичного уровня устройства и объединены со входами вычитаемого второго блока вычитания 4. Выходы первого блока вычитания 3 подключены ко входам делимого блока деления 7.

Входы уменьшаемого второго блока вычитания 4 подключены к третьим дополнительным выходам первого блока информационных каналов 1, а входы вычитаемого являются входом сигнала единичного уровня устройства и объединены со входами уменьшаемого первого блока вычитания 3. Выходы второго блока вычитания 4 подключены ко входам делителя блока деления 7.

Управляющие входы первого блока ключей 5 подключены к первым выходам блока сравнения 2, информационные входы - ко вторым дополнительным выходам первого блока информационных каналов 1, а выходы подключены к первым входам блока схем ИЛИ 8.

Управляющие входы второго блока ключей 6 подключены ко вторым выходам блока сравнения 2, информационные входы - к выходам блока деления 7, а выходы подключены ко вторым входам блока схем ИЛИ 8.

Входы делимого и делителя блока деления 7 подключены соответственно к выходам первого 3 и второго 4 блоков вычитания, а выходы - к информационным входам второго блока ключей 6.

Первые и вторые входы блока схем ИЛИ 8 подключены соответственно к выходам первого 5 и второго 6 блоков ключей, а выходы - ко вторым входам (входам множителя) блока умножения матриц 9.

Первые входы блока умножения матриц 9 (входы множимого) являются входами внешних источников, вторые входы (входы множителя) подключены к выходам блока схем ИЛИ 8, а выходы - к дополнительным входам БЦВС 11.

Выход решения каждого канала второго блока информационных каналов 10 подключен к соответствующему входу БЦВС 11, а выходы подключены к ее соответствующим дополнительным входам. Этот блок объединяет каналы, алфавиты частных решений которых совпадают с алфавитом общих решений и принимающие частные решения по критерию Неймана-Пирсона.

Входы БЦВС 11 подключены к выходам решений блоков информационных каналов 10 и 1, дополнительные входы - к выходам второго блока информационных каналов 10 и блока умножения матриц 9, а выход является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом. Каждый из информационных каналов блока 1 (дальше рассматривается работа только одного t-го канала и его связи с другими блоками) в рамках своего алфавита вырабатывает частное решение о принадлежности объекта к определенному типу (классу) в виде его номера

который поступает с выхода решения t-го информационного канала блока 1 на первый вход схемы сравнения блока сравнения 2. С первого дополнительного выхода t-го информационного канала блока 1 на второй вход схемы сравнения блока сравнения 2 поступает последовательность {q_t}={1; 2; …, q_t; …, Q_t} номеров типов (классов), соответствующая алфавиту t-го информационного канала. В случае совпадения номера

с номером q_t, то есть при выполнении равенства

с первого выхода схемы сравнения блока сравнения 2 на управляющий вход ключа первого блока ключей 5 поступает разрешающий сигнал. Если же

то аналогичный разрешающий сигнал поступает со второго выхода схемы сравнения блока сравнения 2 на управляющий вход ключа второго блока ключей 6. Со второго дополнительного выхода t-го информационного канала блока 1 выдается апостериорная вероятность

принятого решения, которая поступает на информационный вход ключа первого блока ключей 5 и вход вычитаемого схемы вычитания первого блока вычитания 3. На вход уменьшаемого схемы вычитания первого блока вычитания 3, как и на вход вычитаемого схемы вычитания второго блока вычитания 4, поступает сигнал единичного уровня. На вход уменьшаемого схемы вычитания второго блока вычитания 4 поступает информация об объеме (количестве типов (классов)) Q_t алфавита с третьего дополнительного выхода t-го информационного канала блока 1. В результате на выходах схем вычитания первого 3 и второго 4 блоков вычитания формируются значения

и Q_t-1 соответственно, которые поступают на входы делимого и делителя схемы деления блока деления 7. Результат деления

с выхода схемы деления блока деления 7 поступает на информационный вход ключа второго блока ключей 6. При наличии разрешающего сигнала на управляющем входе ключа первого блока ключей 5 (при

) он открывается и значения апостериорной вероятности

принятого решения с его выхода поступают на первый вход схемы ИЛИ блока схем ИЛИ 8, на второй вход которой поступают значения

с выхода ключа второго блока ключей 6 при наличии разрешающего сигнала на его управляющем входе (при

). В результате на выходе схемы ИЛИ блока схем ИЛИ 8 в соответствии с выражениями (2) формируются значения условных вероятностей в виде матрицы

которые поступают на второй вход (вход множителя) схемы умножения матриц блока умножения матриц 9, на первый вход (вход множимого) которой поступает совокупность значений априорных вероятностей в виде матрицы

На входы БЦВС 11 с выхода решения каждого информационного канала блоков 10 и 1 поступают номера

типов (классов), к которым отнесен объект, а на дополнительные входы БЦВС 11 поступает совокупность значений апостериорных вероятностей в виде матриц

с выходов второго блока информационных каналов 10 и рассчитанные по формулам (1) значения вероятностей в виде матриц

с выходов блока умножения матриц 9. После расчета в БЦВС 11 отношения правдоподобия и сравнения его с заданным порогом с ее выхода выдается окончательное решение о принадлежности объекта классу «Свой» (m=1) или «Чужой» (m=2).

В качестве примера рассмотрим процесс формирования общего решения прототипом в составе пяти (N=5) информационных каналов при следующих исходных данных:

1) количество классов объектов в основном алфавите М=2;

2) в состав второго блока информационных каналов 10 входят L=2 канала

каждый из которых принимает частное решение по критерию Неймана-Пирсона. Алфавиты частных решений этих каналов совпадают с алфавитом общих решений, то есть Q₁=Q₂=М=2;

3) в состав первого блока информационных каналов 1 входят N=3 канала

каждый из которых принимает частное решение по критерию идеального наблюдателя. Алфавиты этих каналов не совпадают между собой, но имеют одинаковый объем, то есть Q₃=Q₄=Q₅=5.

Рассмотрим третий информационный канал первого блока информационных каналов 1 (t=3; Q₃=5).

Пусть в этом канале сформирована следующая совокупность апостериорных вероятностей отнесения наблюдаемого объекта к типам с номерами

{P(q₃)}={P(q₃=1); P(q₃=2); P(q₃=5)}={0,2; 0,1; 0,3; 0; 0,4}.

Тогда в соответствии с критерием идеального наблюдателя

и в третьем канале будет принято частное решение

Матрица - столбец условных вероятностей (2) принимает вид

Допустим, что на основе информации целеуказания, полученной от внешних источников сформирована матрица априорных вероятностей

Тогда в соответствии с (1) по правилу перемножения матриц получим

Аналогично формируются матрицы

в четвертом и пятом каналах.

Результаты расчетов сведем в таблицу 1.

Рассмотрим первый и второй информационные каналы второго блока информационных каналов 10. Пусть в этих каналах сформированы матрицы апостериорных вероятностей отнесения наблюдаемого объекта к типам с номерами

Для принятия частного решения по критерию Неймана-Пирсона в каждом из этих каналов формируется частное отношение правдоподобия

каждое из которых сравнивается со своим заданным порогом. Пусть эти пороги одинаковы и равны h₁=h₂=1.

Поскольку l₁=0,111<h₁=1;

h=1,041>h₂=l,

то в первом канале будет принято частное решение

(объект «чужой»);

а во втором канале -

(объект «свой»);

Таким образом, для 1-го и 2-го каналов, принимающих частное решение по критерию Неймана-Пирсона, матрицы

не рассчитываются, а их роль выполняют матрицы

что и отражено в последней строке таблицы 2.

Частные отношения правдоподобия l_t включаются в общее отношение правдоподобия, рассчитываемое БЦВС по формуле (5), и, в соответствии с данными таблиц 1, 2, для рассматриваемого примера получим

На основании решающего правила (4) при h=1 будет принято общее решение m*=2, то есть наблюдаемый объект «Чужой».

В прототипе частные решения информационных каналов считаются независимыми, поэтому функции правдоподобия принимаемых общих решений (m=1 - «Свой», m=2 - «Чужой») записываются в виде

Тогда отношение правдоподобия принимает вид

В зависимости от принятых обнаружителями частных решений (

или

) частные отношения правдоподобия l_t могут быть записаны в виде

где D_t - вероятность правильного опознавания своего объекта;

F_t - вероятность неправильного опознавания чужого объекта.

Одним из недостатков прототипа является то, что обработка частных решений информационных каналов ведется без учета возможного воздействия на них преднамеренных помех, что влияет на достоверность общего решения. Однако главным недостатком прототипа уже в условиях возможного применения преднамеренных помех является несостоятельность гипотезы о независимости принимаемых информационными каналами частных решений, поскольку они становятся статистически зависимыми (условно независимыми при заданном уровне помех Jam). В прототипе этот факт не учитывается, что может привести к снижению достоверности общего решения.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей интегрированного устройства опознавания в условиях неопределенной помеховой обстановки, задаваемой вероятностью действия помех Р(Jam=да), за счет учета статистической зависимости частных решений информационных каналов, подверженных влиянию преднамеренных помех.

Для учета статистической зависимости (условной независимости) частных решений информационных каналов предлагается применить математический аппарат байесовских сетей доверия [Тулупьев А.Л., Николенко С.И., Сироткин А.В. Байесовские сети: Логико-вероятностный подход. - СПб.: Наука, 2006], в соответствии с которым функции правдоподобия принимаемых общих решений могут быть записаны в следующем виде

С учетом (13), (14) отношение правдоподобия принимает вид

Таким образом, в прототипе отношение правдоподобия рассчитывается по формуле (8), а в предлагаемом устройстве по формуле (13).

Цель изобретения достигается тем, что в известное устройство, содержащее первый (N-канальный) и второй (L-канальный) блоки информационных каналов и быстродействующую цифровую вычислительную систему (БЦВС), выход которой является выходом устройства, а выход решения и выход каждого информационного канала подключены к ее соответствующему входу и дополнительному входу соответственно, а также следующие N-канальные блоки: блок сравнения, два блока вычитания, два блока ключей, блок деления, блок схем ИЛИ и блок умножения матриц, выходы которого соединены с дополнительными входами БЦВС, первые входы являются входами внешних источников устройства, а вторые входы подключены к выходам блока схем ИЛИ, первые и вторые входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков ключей, управляющие входы которых подключены соответственно к первым и вторым выходам блока сравнения, первые и вторые входы которого соединены соответственно с выходами решения и первыми дополнительными выходами первого блока информационных каналов, вторые дополнительные выходы которого подключены к информационным входам первого блока ключей и входам вычитаемого первого блока вычитания, входы уменьшаемого которого являются входами сигнала единичного уровня устройства и объединены со входами вычитаемого второго блока вычитания, входы уменьшаемого которого соединены с третьими дополнительными выходами первого блока информационных каналов, а выходы первого и второго блоков вычитания подключены соответственно ко входам делимого и делителя блока деления, выходы которого соединены с информационными входами второго блока ключей, дополнительно введены L-канальные первый и второй блоки мультиплексоров, а также первый и второй умножители, вычитатель и сумматор, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго умножителей, входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго блоков мультиплексоров, вторые адресующие входы которых объединены и являются внешним входом устройства, а первые адресующие входы первого и второго мультиплексоров каждого из L каналов первого и второго блоков мультиплексоров соединены с выходом решения соответствующего информационного канала второго блока информационных каналов, каждый из первых выходов которого представляет собой четыре самостоятельных выхода, каждый из которых подключен к соответствующему информационному входу первых мультиплексоров первого блока мультиплексоров, а каждый из вторых выходов также представляет собой четыре самостоятельных выхода, каждый из которых подключен к соответствующему информационному входу вторых мультиплексоров второго блока мультиплексоров, причем дополнительный вход первого умножителя, являющийся внешним входом устройства, подключен ко входу вычитаемого вычитателя, вход уменьшаемого которого соединен со внешним входом сигнала единичного уровня устройства, выход вычитателя соединен с дополнительным входом второго умножителя, а выход сумматора - с одним из дополнительных входов БЦВС.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что содержит дополнительно введенные первый и второй блоки мультиплексоров, первый и второй умножители, вычитатель и сумматор, а также дополнительные связи между ними и БЦВС.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные блоки известны [Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб: БХВ-Петербург, 2001].

Однако при их введении в указанной связи с БЦВС и другими элементами в заявляемое устройство оно проявляет новые свойства, что приводит к расширению функциональных возможностей устройства в условиях неопределенной помеховой обстановки. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «существенные отличия».

Блок-схема устройства представлена на фиг. 2.

Устройство содержит:

1 - первый блок информационных каналов (в составе N каналов), выходы решений которого подключены к соответствующим входам БЦВС 11 и первым входам блока сравнения 2. Первые, вторые и третьи дополнительные выходы блока 1 соединены соответственно со вторыми входами блока сравнения 2, со входами вычитаемого первого блока вычитания 3 и входами уменьшаемого второго блока вычитания 4. Кроме того, вторые дополнительные выходы блока 1 подключены к информационным входам первого блока ключей 5. Этот блок объединяет каналы, принимающие частные решения по критерию идеального наблюдателя.

2 - блок сравнения (в составе N схем сравнения на два входа и два выхода каждая), первые и вторые входы которого подключены соответственно к выходам решений и первым дополнительным выходам блока информационных каналов 1. Первые и вторые выходы блока сравнения 2 соединены соответственно с управляющими входами первого 5 и второго 6 блоков ключей.

3 - первый блок вычитания (в составе N схем вычитания на два входа каждая), входы вычитаемого которого подключены ко вторым дополнительным выходам блока информационных каналов 1, а входы уменьшаемого являются входом сигнала единичного уровня устройства и объединены со входами вычитаемого второго блока вычитания 4. Выходы первого блока вычитания 3 подключены ко входам делимого блока деления 7.

4 - второй блок вычитания (в составе N схем вычитания на два входа каждая), входы уменьшаемого которого подключены к третьим дополнительным выходам блока информационных каналов 1, а входы вычитаемого являются входом сигнала единичного уровня устройства и объединены со входами уменьшаемого первого блока вычитания 3. Выходы второго блока вычитания 4 подключены ко входам делителя блока деления 7.

5 - первый блок ключей (в составе N ключей на два входа каждый), управляющие входы которого подключены к первым выходам блока сравнения 2, информационные входы - ко вторым дополнительным выходам блока информационных каналов 1, а выходы подключены к первым входам блока схем ИЛИ 8.

6 - второй блок ключей (в составе N ключей на два входа каждый), управляющие входы которого подключены ко вторым выходам блока сравнения 2, информационные входы - к выходам блока деления 7, а выходы подключены ко вторым входам блока схем ИЛИ 8.

7 - блок деления (в составе N схем деления на 2 входа каждая), входы делимого и делителя которого подключены соответственно к выходам первого 3 и второго 4 блоков вычитания, а выходы - к информационным входам второго блока ключей 6.

8 - блок схем ИЛИ (в составе N схем ИЛИ на два входа каждая), первые и вторые входы которого подключены соответственно к выходам первого 5 и второго 6 блоков ключей, а выходы - ко вторым входам (входам множителя) блока умножения матриц 9.

9 - блок умножения матриц (в составе N схем умножения матриц на два входа каждая), первые входы которого (входы множимого) являются входами внешних источников, вторые входы (входы множителя) подключены к выходам блока схем ИЛИ 8, а выходы - к дополнительным входам БЦВС 15.

10 - второй блок информационных каналов (в составе L каналов), выход решения каждого из которых подключен к соответствующему входу БЦВС 15, а первые и вторые выходы подключены к соответствующим информационным входам первого и второго блоков мультиплексоров 11 соответственно. Этот блок объединяет каналы, алфавиты частных решений которых совпадают с алфавитом общих решений и принимающие частные решения по критерию Неймана-Пирсона. В каждом из каналов этого блока, в отличие от прототипа, формируются матрицы апостериорных вероятностей

и

выдаваемые с первых и вторых выходов блока соответственно.

11 - первый и второй блоки мультиплексоров (в составе L мультиплексоров каждый). Структура этих блоков представлена на фиг. 3, где подробно показаны связи первого информационного канала со своими мультиплексорами. Каждый мультиплексор имеет четыре информационных входа и два адресующих входа. На информационные входы 1-х мультиплексоров, входящих в состав первого блока мультиплексоров 11, подаются элементы матриц

а на информационные входы 2-х мультиплексоров, входящих в состав второго блока мультиплексоров 11, - элементы матриц

На первый адресующий вход каждого из двух мультиплексоров t-го информационного канала подается частное решение

этого канала, а на второй адресующий вход - значения m=1 (в первом цикле работы устройства) или m=2 (во втором цикле работы устройства). Выходы мультиплексоров первого и второго блоков мультиплексоров 11 подключены к соответствующим входам первого и второго умножителей 12 соответственно.

12 - первый и второй умножители, входы которых подключены к соответствующим выходам первого и второго блоков мультиплексоров 11 соответственно, а выходы - к соответствующим входам сумматора 14. Дополнительный вход первого умножителя 12 является входом внешнего сигнала P(Jam=да) устройства и соединен со входом вычитаемого вычитателя 13. Дополнительный вход второго умножителя 12 соединен с выходом вычитателя 13.

13 - вычитатель, вход уменьшаемого которого является входом сигнала единичного уровня устройства и объединен со входами уменьшаемого первого блока вычитания 3 и входами вычитаемого второго блока вычитания 4, вход вычитаемого является входом внешнего сигнала P(Jam=да) устройства и соединен с дополнительным входом первого умножителя 12, а выход подключен к дополнительному входу второго умножителя 12.

14 - сумматор, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго умножителей 12, а выход соединен с одним из дополнительных входов БЦВС 15.

15 - быстродействующая цифровая вычислительная система (БЦВС), входы которой подключены к выходам решений блоков информационных каналов 10 и 1, дополнительные входы - к выходам блока умножения матриц 9 и выходу сумматора 14, а выход является выходом устройства.

На входы БЦВС 15 с выхода решения каждого информационного канала блоков 10 и 1 поступают номера

типов (классов), к которым отнесен объект, а на дополнительные входы БЦВС 15 поступают рассчитанные по формулам (1) значения вероятностей в виде матриц

с выходов блока умножения матриц 9 и значения функций правдоподобия F_1,2(m=1) и F_1,2(m=2) с выхода сумматора 14. После расчета в БЦВС 15 общего отношения правдоподобия и сравнения его с заданным порогом с ее выхода выдается окончательное решение о принадлежности объекта классу «Свой» (m*=1) или «Чужой» (m*=2).

Для лучшего понимания отличий предлагаемого устройства от прототипа рассмотрим процесс принятия общего решения предлагаемым устройством на конкретном примере, при следующих исходных данных:

, каждый из которых принимает частное решение по критерию Неймана-Пирсона (как в прототипе). Алфавиты частных решений этих каналов совпадают с алфавитом общих решений, то есть Q₁=Q₂=М=2. Эти каналы одновременно могут подвергаться воздействию преднамеренных помех, вероятность действия которых P(Jam=да)=0,7. В отличие от прототипа, каждый канал этого блока формирует матрицы апостериорных вероятностей

и

каждый из которых принимает частное решение по критерию идеального наблюдателя (как в прототипе). Алфавиты этих каналов не совпадают между собой, но имеют одинаковый объем, то есть Q₃=Q₄=Q₅=5. На эти каналы преднамеренные помехи влияния не оказывают. Все цифровые данные для этих каналов совпадают с примером для прототипа.

Рассмотрим первый и второй информационные каналы второго блока информационных каналов. Процесс принятия частных решений этими каналами аналогичен описанному на странице 10 процессу для прототипа и представлен в таблице 2.

Полученные частные решения

и

используются в первом и втором блоках мультиплексоров (см. фиг. 3) для учета статистической зависимости частных решений, получения совместного частного отношения правдоподобия l_1,2, а затем и общего решения. Процесс принятия общего решения предлагаемым устройством подробно представлен в таблице 3 и заключается в следующем. Частное решение

в виде 1 или 2 поступает на первые адресующие входы мультиплексоров 11 (1/1 и 2/1), на вторые адресующие входы которых поступает внешний сигнал m в виде 1 или 2. В первом цикле работы устройства подается внешний сигнал m=1, при котором формируется

функция правдоподобия F_1,2(m=1), а во втором цикле - внешний сигнал m=2, при котором формируется функция правдоподобия F_1,2(m=2). Поступающие на информационные входы мультиплексоров 11 (1/1 и 2/1) сигналы удобно представлять в виде матриц

Каждый из элементов матрицы (14) подается на свой информационный вход мультиплексора 1/1, а матрицы (15) - на свой информационный вход мультиплексора 2/1.

В зависимости от комбинации сигналов

m на адресующих входах на выход соответствующего мультиплексора 11 выдается одно из значений вероятностей, поступающих на информационные входы мультиплексора. Так, на информационные входы мультиплексора 1/1 первого канала поступают значения вероятностей, представленные матрицей (14), а на информационные входы мультиплексора 2/1 первого канала поступают значения вероятностей, представленные матрицей (15). В рассмотренном в таблице 3 примере в первом цикле работы устройства (m=1) при

m=1 на выход мультиплексора 1/1 выдается значение 1-D₁=0,30, а на выход мультиплексора 2/1 значение

Указанные значения поступают на первый вход первого и второго умножителей 12 соответственно. Аналогично рассмотренному выше, при

m=1 на выход мультиплексора 1/2 второго канала выдается значение D₂=0,40, а на выход мультиплексора 2/2 второго канала значение

Указанные значения поступают на второй вход первого и второго умножителей 12 соответственно. На дополнительный вход первого умножителя 12 поступает значение вероятности P(Jam=да), а на дополнительный вход второго умножителя 12 - значение вероятности 1-P(Jam=да). В рассматриваемом примере эти значения составляют 0,70 и 0,30 соответственно. В результате перемножения на выходе первого умножителя 12 формируется значение 0,30·0,40·0,70=0,084, а на выходе второго умножителя 12 - значение 0,10·0,70·0,30=0,021. Указанные значения поступают на первый и второй входы сумматора 14, выходной сигнал которого F_1,2(m=1)=0,084+0,021=0,105 поступает в БЦВС 15. Аналогично рассмотренному, во втором цикле работы устройства (m=2) на выходе сумматора 14 будет сформирован выходной сигнал F_1,2(m=2)=0,084+0,120=0,204, который также поступает в БЦВС 15, где рассчитывается сначала частное отношение правдоподобия

а затем и общее

которое сравнивается со значением порога h. В зависимости от результата сравнения на выходе БЦВС формируется окончательное решение о государственной принадлежности наблюдаемого объекта (порог превышен → m*=1 «Свой»; порог не превышен → m*=2 «Чужой»).

В соответствии с данными последней строки таблицы 3 в предлагаемом устройстве общее отношение правдоподобия составляет

и при пороге h=1 будет принято общее решение m*=1 «Свой».

В прототипе при тех же исходных данных общее отношение правдоподобия составляло

и было принято общее решение m*=2 «Чужой».

Следовательно, принятая в прототипе гипотеза о независимости частных решений обнаружителей может привести к принятию неверного общего решения в условиях возможного применения преднамеренных помех.

Сравнительная оценка отношений правдоподобия показывает, что в предлагаемом устройстве оно в 4,45 раза выше, чем в прототипе. Поскольку отношение правдоподобия является мерой апостериорного отличия гипотез «Свой», «Чужой», то чем оно больше, тем более достоверно решение в пользу соответствующей гипотезы.

Claims

Интегрированное устройство опознавания, содержащее первый (N- канальный) и второй (L-канальный) блоки информационных каналов и быстродействующую цифровую вычислительную систему (БЦВС), выход которой является выходом устройства, а выход решения и выход каждого информационного канала подключены к ее соответствующему входу и дополнительному входу соответственно, а также следующие N-канальные блоки: блок сравнения, два блока вычитания, два блока ключей, блок деления, блок схем ИЛИ и блок умножения матриц, выходы которого соединены с дополнительными входами БЦВС, первые входы являются входами внешних источников устройства, а вторые входы подключены к выходам блока схем ИЛИ, первые и вторые входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков ключей, управляющие входы которых подключены соответственно к первым и вторым выходам блока сравнения, первые и вторые входы которого соединены соответственно с выходами решения и первыми дополнительными выходами первого блока информационных каналов, вторые дополнительные выходы которого подключены к информационным входам первого блока ключей и входам вычитаемого первого блока вычитания, входы уменьшаемого которого являются входами сигнала единичного уровня устройства и объединены со входами вычитаемого второго блока вычитания, входы уменьшаемого которого соединены с третьими дополнительными выходами первого блока информационных каналов, а выходы первого и второго блоков вычитания подключены соответственно ко входам делимого и делителя блока деления, выходы которого соединены с информационными входами второго блока ключей, отличающееся тем, что в него дополнительно введены L-канальные первый и второй блоки мультиплексоров, а также первый и второй умножители, вычитатель и сумматор, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго умножителей, входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго блоков мультиплексоров, вторые адресующие входы которых объединены и являются внешним входом устройства, а первые адресующие входы первого и второго мультиплексоров каждого из L каналов первого и второго блоков мультиплексоров соединены с выходом решения соответствующего информационного канала второго блока информационных каналов, каждый из первых выходов которого представляет собой четыре самостоятельных выхода, каждый из которых подключен к соответствующему информационному входу первых мультиплексоров первого блока мультиплексоров, а каждый из вторых выходов также представляет собой четыре самостоятельных выхода, каждый из которых подключен к соответствующему информационному входу вторых мультиплексоров второго блока мультиплексоров, причем дополнительный вход первого умножителя, являющийся внешним входом устройства, подключен ко входу вычитаемого вычитателя, вход уменьшаемого которого соединен с внешним входом сигнала единичного уровня устройства, выход вычитателя соединен с дополнительным входом второго умножителя, а выход сумматора - с одним из дополнительных входов БЦВС.