устройство совместного обнаружения и оценивания сигналов низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости

Формула изобретения

Устройство совместного обнаружения и оценивания сигналов низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости, имеющее четыре параллельных канала, на которые подается входной случайный процесс, отличающееся тем, что вместо оптимальных приемников, предназначенных для оптимальной обработки гауссовских сигналов на фоне гауссовских помех и шумов, предлагаемое устройство содержит шестнадцать оптимальных приемников ОП_i,j, которые решают задачу обнаружения сигнала i-го типа на фоне помехи j-го типа, где i, j=1, , 4, в соответствии с необходимым и достаточным количеством анализируемых распределений: 1) гауссовское, 2) вейбулловское, 3) логарифмически нормальное, 4) m-типа; с выходов которых сигналы поступают на входы решающего устройства, где осуществляется выбор наибольшего из выходных сигналов, соответствующих логарифмам отношения правдоподобия, и блок полного разрешения сигналов, осуществляющий выделение прямого отраженного сигнала от цели на фоне антиподов.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к области радиотехники и предназначено для совместного обнаружения и оценивания сигналов низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости.

Известно устройство, описанное в [1], позволяющее обнаруживать и оценивать сигналы, вычисляя мощность сигнала в каналах всех приемных антенных элементов. После этого определяется суммарная мощность всех каналов, которая используется для выработки оценки угла места цели, и весь процесс повторяется с помощью необходимого числа итераций до тех пор, пока не будет получена наименьшая мощность разностного сигнала. Угол места, связанный с этим уравнением мощности, является наилучшей оценкой угла места цели.

Достоинством данного устройства, применимого для обнаружения и оценивания низколетящих целей, является определение устойчивости сопровождения целей на малых углах места благодаря отношению уровней сигнала цели и ее зеркального изображения.

Существуют и другие методы, использующие систему разрешения сигналов по углу места. Разрешение, описанное в [2], осуществляется как детерминированными, так и статистическими методами.

В работе [3] решается система трансцендентных уравнений относительно координат перекрывающихся целей. Достоинства этого метода отметить тяжело, а главным недостатком является очень большое отношение сигнал-шум по мощности на каждом из элементов (порядка 69 дБ).

В [4] решена задача обнаружения только для медленно флюктуирующей точечной цели на фоне гауссовского шума.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству (прототипом) является оптимальный гауссовский приемник, описанный в [5].

Однако прототип имеет следующие недостатки - устройство обнаружения, реализованное на данный момент во всех существующих РЛС, способно решать задачу разрешения-обнаружения только для случая, когда сигнал и помеха распределены по гауссовскому закону.

Алгоритмы обработки большинства современных РЛС, как правило, не учитывают влияния переотраженных сигналов (антиподов) и помех на качество выполняемой обработки, что приводит к существенному снижению точности измерения угла места цели, ухудшению качественных характеристик обнаружения, распознавания и разрешения сигналов.

Таким образом, недостатками всех существующих на настоящий момент методов и устройств обнаружения и оценивания сигналов являются:

1. Задачи разрешения-обнаружения, как правило, решались без учета помех, и существующие на настоящий момент алгоритмы в условиях помех работают с плохим качеством.

2. Ранее рассматривались задачи разрешения только медленно флюктуирующих целей.

Целью изобретения является создание устройства совместного обнаружения и оценивания ряда негауссовских сигналов и помех, работоспособное в условиях многолучевости.

Техническим результатом является решение задачи многоальтернативного обнаружения низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости. Необходимо отметить, что в условиях многолучевости аппаратура, реализующая решение этой задачи, должна быть очень громоздкая, но, беря во внимание исследования, проведенные в [6], можно сделать классическое заключение о необходимом и достаточном числе проверяемых гипотез.

В условиях непараметрической априорной неопределенности входного случайного процесса, когда число типов распределений ограничено четырьмя: 1. гауссовское, 2. вейбулловское, 3. логарифмически нормальное, 4. m-типа; рассмотрим предлагаемую постановку и решение задачи совместного обнаружения и оценивания. Помехи во входном случайном процессе должны анализироваться также только четырех указанных типов.

Введем следующие обозначения:

для сигналов:

1. Сигнал от цели имеет гауссовскую плотность распределения вероятности (ПРВ).

2. Сигнал от цели имеет логарифмически-нормальную ПРВ.

3. Сигнал от цели имеет вейбулловскую ПРВ.

4. Сигнал от цели имеет ПРВ m-типа.

и для помех:

1. Помехи имеют гауссовскую ПРВ.

2. Помехи имеют логарифмически-нормальную ПРВ.

3. Помехи имеют вейбулловскую ПРВ.

4. Помехи имеют ПРВ m-типа.

Могут иметь место следующие ситуации (гипотезы):

Решение указанной задачи стандартное и состоит в формировании 16 отношений правдоподобия типа

или их логарифмов

Явным достоинством разрабатываемой аппаратуры является:

- возможность осуществления работы в условиях многолучевости;

- разрешение - обнаружение произвольного количества целей;

- ведение работы в условиях помех, имеющих как гауссовское, так и негауссовское распределения.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства совместного обнаружения и оценивания сигналов низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство совместного обнаружения и оценивания низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости содержит шестнадцать оптимальных приемников, предназначенных для решения задачи обнаружения, решающее устройство и блок полного разрешения сигналов.

Элементы устройства совместного обнаружения и оценивания сигналов низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости соединены следующим образом: входной случайный процесс поступает на входы шестнадцати оптимальных приемников 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, с выходов которых сигналы поступают на входы решающего устройства 17, а выход решающего устройства соединен с блоком полного разрешения сигналов 18.

Устройство совместного обнаружения и оценивания сигналов низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости работает следующим образом: входной случайный процесс поступает на шестнадцать оптимальных приемников ОП_{i, j}, решающих задачу обнаружения сигнала i-гo типа на фоне помехи j-гo типа, где i, j=1, , 4, в соответствии с необходимым и достаточным количеством анализируемых распределений: 1) гауссовское, 2) вейбулловское, 3) логарифмически нормальное, 4) m-типа. Выходные сигналы шестнадцати оптимальных приемников поступают на входы решающего устройства, в котором осуществляется сравнение по величине соответствующих логарифмов отношения правдоподобия и выбор наибольшего из выходных сигналов, с последующим выделением прямого отраженного сигнала от цели на фоне антиподов в блоке полного разрешения.

Заявленное устройство позволяет обнаруживать и оценивать маловысотные цели на фоне помех и в условиях многолучевости, и может быть использовано при создании все высотного радиолокационного комплекса.

Источники информации

1. Миддлтон Д. Введение в статистическую теорию связи. Том 2. - М.: Сов. радио. - 1962. - 831 с.

2. Васин В.В., Власов О.В., Григорин-Рябов В.В., Дудник П.И., Степанов Б.М. Радиолокационные устройства (Теория и принципы построения). - М.: Сов. радио. - 1970. - 680 с.

3. Царьков Н.М. Многоканальные радиолокационные измерители. - М.: Сов. радио. - 1980.-192 с.

4. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Том III. Обработка сигналов в радио- и гидролокации и прием случайных гауссовых сигналов на фоне помех. Нью-Йорк, 1971. Пер. с англ. Под ред. проф. В.Т.Горяйнова. М.: Сов. радио. - 1977. - 664 с.

5. Обработка сигналов многоканальных РЛС / Под ред. Лукошкина А.П. - М.: Радио и связь. - 1983. - 328 с.

6. Farina A., Russo A., Studer S.A. Advanced models of targets and disturbances and related radar signal processors. - Radar Dept., Selenia S.P.A., Rome, Italy. - IEEE, - 1985. - p.84-91.