SU862091A1 - Адаптирующийс ранговый обнаружитель - Google Patents

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах обнаружения сигнала на фоне помех.

Известно устройство для обнаружения сигнала в помехах с известными характеристиками, содержащее аналого-цифровой $ процессор^, генератор функции правдоподобия и блок принятия решения, осуществляющее последовательный анализ входных данных И. ,₀

Однако заданные характеристики качества такого устройства обеспечиваются лишь для вполне определенного вида помехи' известной интенсивности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является адаптирующийся ранговый обнаружитель, содержащий последовательно включенные согласованный фильтр и детектор, многоотводную линию задержки, m выходов которой соединены с блоком вычисления ранга, γη +1-вый вход которого соединен с входом многоотводной линии задержки, и последовательно соединенные рецир2 куляционный накопитель и блок принятия решения L2J.

В этом обнаружителе за счет бинарного квантования ранга теряется часть информации, среднее число наблюдений до принятия решения превышает минимально возможное при ранговой обработке.

. Цель изобретения - уменьшение среднего числа наблюдений.

Поставленная цель достигается тем, что в адаптирующийся ранговый обнаружитель, содержащий последовательно включенные согласованный фильтр и детектор, многоотводную линию задержки, m выходов которой соединены с блоком вычисления ранга, m +1-вый вход которого соединен с входом линии задержки, и последовательно соединенные рециркуляционный накопитель и блок принятия решения, введены аналого-цифровой преобразователь, вклю—. ченный между детектором и линией задержки, блок измерения статических характеристик помехи, первый и второй входы которого соединены соответственно с пер3

862091 вым и последним выходами линий аадерж- ’ ки, и постоянное запоминающее устройство, первый вход которого соединен с выходом б»ока вычисления ранга, второй входс первым, а третий - со вторым выходами .блока измерения статических характеристик помехи, а выход постоянного запоминающего устройства соединен с входом рециркуляционного накопителя.

Кроме того, блок измерения статических характеристик помехи содержит генератор ожидаемого сигнала, первый накапливающий сумматор, выход которого соединен со входом первого квадратора, второй накапливающий сумматор, входы кото- , рого соединены с выходами второго и третьего квадраторов соответственно, а выход - с входами первого и второго делителей, вторые входы которых подключены к выходу первого квадратора и к гене- ₂ ратору ожидаемого сигнала соответственно, причем первым и вторым входами блока измерения статических характеристик помехи являются первый и второй входы первого накапливающего сумматора, соединенные соответственно с входами второго и третьего квадраторов, а первым и вторит··? выходами блока измерения статистических характеристик помехи - выходы первого и второго делителей соответственно.

На фиг, 1 -представлена структурная электрическая схема адаптирующегося рангового обнаружителя; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока измерения статистических характеристик помехи.

Адаптирующийся ранговый обнаружитель содержит последовательно включенные согласованный фильтр 1, детектор 2, аналогоцифровой преобразователь 3 и цифровую мно— гоотводную линию задержки 4, П выходов которой соединены с соответствующими Гл входами блока вычисления ранга 5,. m +1—вый вход которого соединен с входом линии задержки 4J а выход через постоянное запоминающее устройство 6 и рециркуляционный накопитель 7 подключен к блоку’ принятия решения 8. При этом первый и последний выходы линии задержки 4 соединены с первым и вторым входам» блока измерения статистических характеристик помехи 9, . выходы которого соединены со вторым и третьим входами постоянно запоминающего устройства 6.

Блок измерения статистических характеристик помехи 9 (фиг. 2) содержит генератор ожидаемого сигнала 10, накапливающий сумматор 11, выход которого сое цинен со входом квадратора 12, накапли»0 вающий сумматор 13, входы которого соединены с выходам квадраторов 14 и 15 соответственно, а выход - с входами целителей ,16 и 17, вторые входы которых подключены к выходу квадратор 12 и генератору ожидаемого сигнала 1 О соответственно, причем первым и вторым входами блока измерения статистических характеристик помехи 9 являются первый и второй входы накапливающего сумматора 11, соединенные соответственно с входами квадраторов 14 и 15, а первым и вторым выходами блока измерения выходы делителей 16 и 17 соогветствен / но.

Адаптирующийся ранговый обнаружитель работает следующим образом.

Исследуемый процесс через согласованный фильтр 1, детектор 2 и аналого-циф, ровой преобразователь 3 поступает на блок вычисления ранга 5 и цифровую линию задержки 4, выполненную, например, на многоразрядном регистре сдвига, причем сдвиг информации осуществляется с ₂₅ периодом, равным одному элементу разрешения по времени.

Елок 5 вычисляет ранг (порядковый номер испытуемого канала) элемента разрешения относительно отсчетов m соседних каналов, в которых можно считать (при существенной асимметрии канала, например радиолокационного), что присутствует практически одна помеха. Ранг Г? (i -того периода наблюдения, 0 -ного канала) поступает на первый вход постоянного запоминающего устройства 6, в котором записаны заранее вычисленные значения логарифма отношения правдоподобия ранга 1 являющегося функцией значения ранга г отношения квадрата математического ожидания помехи и мощности с! ⁴ ожидаемого сигнала э к мощности помехи Mq· Отношения и S^/Я j измеряются для действующей помехи блоком измерения статистических характеристик по⁴³ мехи 9 и поступают на второй и третий входы постоянного запоминающего устройства 6.

С выхода постоянного запоминающего устройства 6 величина /ftp 5^/Aq)

5® поступает на рециркуляционный накопитель 7, где складывается с ранее записанной суммой этих величин за предыдущие (Ί-Ί) периоды наблюдения. Далее эта сумма в блоке принятия решения 8 испытывает на 55 пороги А=Сй и |b=tn для вынесения решения по последовательному правилу, где Ф и (1 -вероятности ложной тре!воги и пропуска сигнала соответственно.

.862091 6

На суммирующий вход накапливающего сумматора 11 (фиг. 2) и через квадратор 14 на аналогичный вход сумматора 13 поступает помеховый сигнал с первого отвода линии задержки 4, а на вычи- 5 тающий вход .сумматора 11 и через квадратор 15 на такой же вход сумматора 13 - отсчет помехи с последнего „отвода . линии задержки 4. Таким образом, на выходах сумматоров 11 и 13 имеем соот- ю ветсгвенно для 0 -ного канала.

Величины М), и А® являются оценками (с точностью до сомножителя rh -1) среднего значения 1% и мощности помехи

После возведения величины М, (т-4) ²⁰ в квадрат в квадраторе 12 и делении на в делителе 16 на первом выходе , блока измерения статистических характеристик помехи 9 образуется величина /

Генератор ожидаемого сигнала 1р вы—' ²⁵ рабатывает значение мощности ожидаемого сигнала 5^, выраженной в цифровой форме. Эта величина поступает на целитель 17, другой вход которого соединен с сумматором 13. С выхода делителя 17 вели- ³⁰ чина, являющаяся оценкой отношения мощности сигнала к мощности действующей помехи, поступает на второй выход блока измерения статистических характеристик помехи 9. _д - 35

Выяснение значения 1,3^/Mq) записанных в постоянном запоминающем уст·, ройсгве 6, может быть, например, произведено на ЦВМ, исходя из следующего* — функция распределения помехи аппрок- 40 симируегся законом BefiSynHaG^Jc-i-exp^Ci®), параметры которого с и 6 определяются значениями моментов и А ;

— функцию распределения смеси сигнала с помехой F(t) можно найти при из- 45 вестных сигнале. S и функции G (t) с уче- • · - ... f ύ том векторного сложения сигнала с помехой;

— величины λ по известным G(t) и F(t)

Среднее число наблюдений у описываемого обнаружителя примерно на 59% меньше, чем у известного.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к радиотехнике и, может использоватьс  в устройствах об ааружени  сигнала на фоне помех. Известно устройство дл  обнаружени  сшгнала в помехах с известными характе- Р  стий:ами, содержащее аналогонцифровой apoueccopfc генератор функции правдоподоби  и блок прин ти  решени , осуществл ющее последовательный анализ входных данных Ll3. Однако заданные характеристики качес ва такого устройства обеспечиваютс  лиш Нл  вполне определенного вида помехи известной интенсивности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  адаптирующийс  ранговый обнаружитель , содержащий последовательно включенные согласованный фильтр и детектор, многоотводную линию задержки, m выходов которой соединены с блоком вычислени  ранга, уп +1-вый вход которого соеди нен с входом многоотводной линии задерж ки, и последовательно соединенные рециркул ционный накопитель и блок прин ти  решени  Г27. В этом обнаружителе за счет бинарного квантовани  ранга тер етс  часть информации , среднее число наблюдений до прин ти  решени  превышает минимально возможное при ранговой обработке. . Цель изобретени  - уменьшение среднего числа наблюдений. Постаоленна  цель достигаетс  тем, что в адаптирующийс  ранговый обнаружитель , содержащий последовательно включенные согласованный фильтр а детектор, многоотводн ю линшо задержки, m выходов которой соединены с блоком вычислени  ранга, m +1-ВЫЙ вход которого соединен с входом линии задержки, и последовательно соеднненные рециркул ционный накопитель и блок прин ти  решени , введены аналого-цифровой преобразователь, вклю-. ченный между детектором и линией задержки , блок измерени  статических характеристик помехи, первый и второй входы которого соединены соответственно с пер3se вым и последним выходами линий аадержки , и посто нное запоминающее усгройство , первый вкоа которого соединен с выхои дом )ка вычислени  ранга, второй вхо с первым, а третий - со вторым выходами .блока измерени  статических характ©рист«к помехи, а выход аосго нного эапо- мйнающего устройства соединен с входом ред1иркул ционного накопител . Кроме того, блок иемерени  .статических характеристик помехи содержит генератор ожидаемого сигнала, первый накапливающий сумматор, выход которого соединен со входом первого квадратора, второй накапливающий сумматор, входы которого соединены с выходами второго и третьего квадраторов соответственно, а выход - с Бкодами первого и второго делителей , вторые входы которых подключены к выходу первого квадратора и к генератору ожидаемого carHajia соответственно , причем первым и вторым входами блока измерени  сгагических характеристик помехи  вл ютс  первый и второй входы первого накапливающего сумматора, сое .диненные соответственно с входами второго и третьего квадраторов, а первым и BTopbnvi выходами блока измерени  статистических характеристик помехи - выходы первого и второго делителей соответственно . На фиг, 1 -представлена структурна  электрическа  схема адаптирующегос  рангового обнаружктезл ; на фиг. 2 - структурна  электрическа  схема блока измерени  статистических характеристик помехи. Адаптирующийс  раиговый обнаружитель содержит последовательно включенные согласованный фпльтр 1, детектор 2, аналогоцифровой прсобразоБатель 3 и цифровую мно гоотводную линию задержки 4, УП выходов которой соединены с сосгветсгвующими № входам блока вычислени  ранга +1-ВЫЙ вход которого соединен с входом линии задержки 41 а выход через посто иное запоминающее устройство 6 и рецкр- кул ционный накопитель 7 подключен к блоку прин ти  решспп  8. При этом первый и последний выходы линии задержки 4 соединены с первым и вторым входами . блока измерени  статистических характеристик помехи 9, . выходы которого соединены со вторым и третьим входами посто нно запоминающего устройства 6. .w;, .w.m-«---I Блок измерени  статистических харак-теристик помехи 9 (фиг. 2) содержит генератор ожидаемого сигнала. 10, накапливающйй сумматор 11, выход которого сое( динен со входом квадратора 12, накаплиi4 вающйй сумматор 13, входы которого соединены с выходам квадраторов 14 и 15 соответственно, а выход - с входами делителей ,16 и 17, вторые входы которых подключены к выходу квадратор. 12 и генератору ожидаемого сигнале 1 О соответственно , причем первым и вторым входами блока измерени  статистических характеристик помехи 9  вл тютс  первый и второй входы накапливающего сумматора 11, соединенные соответственно с входами квадраторов 14 и 15, а первым к вторым выходами блока измерени  выходы делителей 16 и 17 соответственАдаптирующийс  ранговый обнаружитель работает следующим образом. Исследуемый процесс через согласованный фильтр 1, детектор 2 и аналого-цифровой преобразователь 3 .поступает нь блок вычислени  ранга 5 и цифровую линшо задержки 4, всшолненную, например, на многоразр дном регистре сдвига, причем сдвиг информации осуществл етс  с периодом, равным одному элементу разрешени  по времени. Елок 5 вычисл ет ранг (пор дковый номер испытуемого канала) элемента разрешени  относительно отсчетов m соседних каналов, в которых можно считать (при существенной асимметрии канала, например радиолокационного), что присутствует практически одна помеха. Ранг /: (i -того периода наблюдени , 0 -ного канала ) поступает на первый вход посто нного запоминающего устройства 6, в котором записаны заранее вычисленные значени  логарифма отношени  правдоподоби  ранга 1  вл ющегос  функцией значени  ранга г отношени  квадрата математического ожидани  помехи М и мощности ожидаемого сигнала 5 к мощности помехи MQ Отношени  М /f ,j и п измер ютс  дл  действующей помехи блоком измерени  статистических характеристик по- мехи 9 и поступают на второй и третий входы посто нного запоминающего устройстеа Б. С выхода посто нного запоминающего устройства 6 величинаЛ(г|, поступает на рециркул ционный накопитель 7, где складываетс  с ранее записанной суммой этих величин за предыдущие (i-f) периоды наблюдени . Далее эта сумма в блоке прин ти  решени  8 испытывает на пороги и р дл  вынесеки  решени  по последовательному прави- лу, где et и ft -веро тности ложной тревоги и пропуска сигнала соответсгвенно. На суммирующий вход накапливающего сумматора 11 (фиг. 2) и через квадрагор 14 на аналогичный вход сумматора ЛЗ поступает помеховый сигнал с первого отвода линии задержки 4, а на вычитающий вход .сумматора 11 и через квад ратор 15 на такой же вход сумматора 13 отсчет помехи с послецнегр р.твода линии задержки 4. Таким образом, на вы ходах сумматоров 11 и 13 имеем соответственно дл  в -«ого канала. еп-л S(.H,G.Г ,Ым).) Величины fA и М  вл ютс  оцейками (с точностью до сс)мтгбжител  m -1) средйего значени  М и у ощности поме хи , После возведени  величины М, {т-Ч) в квадрат в квадраторе 12 и делении из fAQ(i(in-i) в делителе 16 на первом выходе , блока измерени  статистических характе-ристют помехи 9 образуетс  величина Генератор ожидаемого сигнала ip вы-Г рабатывает значение мощности ожидаемого сигнала з, выраженной в цифровой фор ме. Эта величина 1|оступает на делитель 17, другой вход которого соединен с сум матором 13. С выхода делител  17 величина ,  вл юща с  оценкой отношени  мощности сигнала к мощности действующей помехи, поступает на второй выход блока измерени  статистических характеристик помехи 9. Выисление значени  А-(|,,,)за писанных в посто нном запоминающем уст рсйстве 6, может быть, например, проиё ведено на ЦВМ, исход  из следующего - функци  распределени  помехи аппрок симируетс  законом Вейбуллаб(1)1-ехрК1 ) параметры которого с и 6 определ ютс  значени ми моментов Й, и М j ; - функцию распределени  смеси сигнала с помасой P(i) можно найти при известнь1х сигнале. S и функции G (t) с уче том векторного сложени  сигнала с пом хой; -величины X по известным Sti) и F(t) ; рассчитываетс  дл  всех возможных значений V) -ИГ 1in Использование изобретени  позвол ет ,гарантировать заданное качество обнаружени  при весьма широком изменении отнойени  сигнал/помеха и неизвестном виде действующей помехи, причем среан   длительность наблюдени  практически совпадает с мйнимально возможной дл  данной помеховой ситуации. Среднее число наблюдений у описьшаемого обнаружител  примерно на 59% меньше, чем у известного, Формула изобретен  1.Адаптирующийс  ранговый обнаружитель , содержащий последовательно включенное согласованный фильтр и детектор, : многоотводную линию задержки, m выходов , которой соединены с блоком вычислени  ранга, m +1-вый вход которого соединен с входом линии задержки, и последовательно соединенные рециркул ционный накопитель и-блок прин ти  решени  отличающийс  тем, что, с целью. уменьшени  среднего числа наблюдений, введены аналого-цифровой преобразователь, включейный между детектором и линией задержки, блок измерени  статистических характеристик помехи, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и последним выходами линии задержки , и посто нное запоминающее уст- ройство, первый вход которого соединен с выходом блока вычислени  ранга, вто- , рой вход - с первым, а третий - со вто рьш выходами блока измерени  статистических характеристик помехи, а выход посто нного запоминающего устройства соединен с входом рециркул ционного -накопител . 2.Устройство по п. 1,отличающее с   тем, что блок измерени  статистических характеристик помехи содержит генератор ожидаемого сигнала, первый накапливающий сумматор, выход которого соед1шен со входом первого квадратора , второй накапливающий сумматор, вхоаы которого соединены с выходами второго и третьего квадраторов соответственно , а выход - с входами первого и второго делителей, вторые входы которых подключены к выходу первого квадратора и к генератору ожидаемого сигнала соответственно , причем первьпм и вторым входами блока измерени  статистических. характеристик помехи  вл ютс  первый и второй входы первого накапливающего сумматора , соединенные соответственно с входами второго и третьего квадраторов, а первым и вторым выходами блока измерени  статистических характеристик помехи - выходы первого н второго делител  соответственыо. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе iV Патент США Isfe 3281834, л. 343-5, опубл к. 1966,
2. 2. Авторское свидетельство СССР fr 641792, кл. G 01 5 7/ЗО, 1976 прототип).

   Vf, f