Пристрій стабілізації імовірності хибної тривоги

1 Пристрій стабілізації імовірності хибної тривоги, що містить вхідну шину, яка з'єднана з входом першого із N послідовно з'єднаних т розрядних регістрів числових значень амплітуд сигналів, виходи усіх регістрів числових значень амплітуд сигналів з'єднані з інформаційними входами блока ранжування і сортування, зокрема вихід 0.5N+1 регістру числових значень амплітуд сигналів, який з'єднаний з першим входом порогового елементу, вихід якого є вихідною шиною пристрою, виходи блока ранжування і сортування з'єднані з інформаційними входами блока вибору числових значень порядкових статистик, вихід якого з'єднаний з першим входом блока формування порога, вихід блока формування порога з'єднаний з другим входом порогового елементу, а також блок пам'яті порогових констант, вихід якого з'єднаний з другим входом блока формування порога, а шина тактових імпульсів з'єднана з керуючими входами N регістрів числових значень амплітуд сигналів, який відрізняється тим, що додатково введені блок множення, блок складання, блок зберігання "ваги" ("вага" - постійний коефіцієнт, залежний від номеру порядкових статистик), блок керуючих сигналів, K-0.5N шин номера лінійної комбінації порядкової статистики і K-0.5N шин номерів порядкових статистик, що вибираються, при цьому 0.5N+I вихід блока вибору числових значень порядкових статистик з'єднаний з першим входом блока множення, 0.5М+2 вихід блока вибору числових значень порядкових статистик з'єднаний з другим входом блока множення і так далі, а К вихід блока вибору числових значень порядкових статистик з'єднаний з К-0.5Н першим входом блока множення, K-0.5N виходів блока множення з'єднані з K-0.5N інформаційними входами блока складання, вихід якого з'єднаний з першим входом блока формування порога, а також K-0.5N шин номерів порядкових статистик, що вибираються, з'єднані з K-0.5N другими входами блока зберігання "ваги" і з K-0.5N керуючими вхо дами блока вибору числових значень порядкових статистик, K-0.5N виходів блока зберігання "ваги" з'єднані з K-0.5N другими входами блока множення, крім того шина тактових імпульсів з'єднана з входом блока керуючих сигналів, перший вихід якого з'єднаний з першим входом блока зберігання "ваги", другий вихід блока керуючих сигналів з'єднаний з першим входом блока пам'яті порогових констант, а також K-0.5N шин номера лінійної комбінації порядкових статистик з'єднані з K-0.5N другими входами блока пам'яті порогових констант 2 Пристрій по п 1 , який відрізняється тим, що блок вибору числових значень порядкових статистик містить K-0.5N груп вентилів, K-0.5N інформаційних входів з'єднані з K-0.5N інформаційними входами K-0.5N груп вентилів, K-0.5N керуючих входів яких з'єднані з K-0.5N шинами номерів порядкових статистик, що вибираються, K-0.5N виходів K-0.5N груп вентилів з'єднані з K-0.5N виходами блока 3 Пристрій по п 1 , який відрізняється тим, що блок пам'яті порогових констант містить K-0.5N т розрядних регістрів пам'яті порогових констант, К0.5N перших груп вентилів, другу групу вентилів, при цьому виходи K-0.5N регістрів пам'яті порогових констант з'єднані з інформаційними входами K-0.5N перших груп вентилів, керуючий вхід першого вентиля першої групи вентилів з'єднаний з першою шиною номера лінійної комбінації порядкових статистик, керуючий вхід другого вентиля першої групи вентилів з'єднаний з другою шиною номера лінійної комбінації порядкових статистик і так далі, керуючий вхід K-0.5N вентиля першої групи вентилів з'єднаний з К-0,5 N шиною номера лінійної комбінації порядкових статистик, виходи K-0.5N перших груп вентилів з'єднані з інформаційним входом другої групи вентилів, керуючий вхід якої з'єднаний з другим виходом блока керуючих сигналів, другий вихід блока керуючих сигналів також з'єднаний з керуючими входами K-0.5N регістрів пам'яті порогових констант, вихід другої групи вентилів з'єднаний з виходом блока 4 Пристрій по п і , який відрізняється тим, що блок зберігання ваги містить K-0.5N т-розрядних регістрів зберігання "ваги", K-0.5N перших груп вентилів, K-0.5N других груп вентилів, виходи К0.5N регістрів зберігання "ваги" з'єднані з інфор ю 00 ю 58254 маційними входами K-0.5N перших груп вентилів, K-0.5N керуючих входів яких з'єднані з K-0.5N шинами номерів порядкових статистик, що вибираються, вихід першого вентиля першої групи вентилів з'єднаний з інформаційним входом першого вентиля другої групи вентилів, керуючий вхід якого з'єднаний з першим виходом блока керуючих сигналів, виходи другого, третього і так далі до K-0.5N вентиля першої групи вентилів з'єднані з інформаційними входами другого, третього і так далі до К0.5N вентиля другої групи вентилів, керуючі входи яких з'єднані з першим виходом блока керуючих сигналів, другий вихід блока керуючих сигналів також з'єднаний з керуючими входами K-0.5N регі стрів зберігання "ваги", виходи K-0.5N других груп вентилів з'єднані з K-0.5N виходами блока 5 Пристрій по п 1 , який відрізняється тим, що блок керуючих сигналів містить ЛІНІЮ затримки з двома відгалуженнями, перший тригер, другий тригер, при цьому шина тактових імпульсів з'єднана з входом лінії затримки і першими входами першого тригера і другого тригера, перший і другій виходи лінії затримки з'єднані з другими входами першого тригера і другого тригера, ВІДПОВІДНО, ВИХІД першого тригера з'єднаний з першим виходом блока, а вихідного тригера з'єднаний з другим виходом блока Винахід відноситься до області радіотехніки і може бути використаний, зокрема, у пристроях первинної обробки сигналів радіолокаційної станції Відомий пристрій стабілізації імовірності хибної тривоги (СІХТ), який містить квадратичний детектор, блок регістрів числових значень амплітуд радіолокаційних сигналів, обчислювач середнього значення потужності завади, використовує метод усереднення амплітуд вибірок за двома областями, з 0.5N вибірок кожна, з відбором максимального з двох значень (N - число вибірок, за якими виробляється оцінка середнього значення потужності завади), блок пам'яті порогових констант, перемножувач і пороговий елемент [1] Недоліком пристрою є велика тривалість перехідних процесів під час впливу нестаціонарної завади, тобто потрібен час для обчислення істинного значення порогового рівня, що дорівнює tnop-NtTai 0.5N+1 ЩІЛЬНІСТЬ розподілу оцінки ^ m є композицією законів розподілу Qi і Ог, що описуються формулами (13) і (15), і визначається як 6om f(«om)= J f i ( y ) f 2 ( « o m - y ) d y (16) 0 Підставив (13) і (15) у (16), після обчислення інтегралу отримаємо K-0.5N-1 H*omJ = G.d.N ; iO = L (17) 1-exp Ki к=о Використовуючи визначення неповної гаммафункції п m Г(1 + п, х) = ni« exp(-x) Y — , (п = 0,1,2 i—t ml ), (18) ЩІЛЬНІСТЬ розподілу оцінки параметру мас штабу розподілу завади g o m можна перетворити до вигляду m=0 °'5N i=0 (19) G - - G - ^ ( i + 0,5N) Г K-0,5N-t ехрі-0^'^" 1 (I + 0.5N) 1 (K-0,5N-2)i З урахуванням лінійної залежності f § t j o p і a °m від ЩІЛЬНОСТІ імовірності нормованого порогу визначається формулою і ПОР і и f(iflop)=—f кпс де f —ПОР_ . н замінена на 'ПОР Т,кпс Після підстановки виразів (9) і (20) у (6) і обчислення інтегралу отримаємо вираз для ІПВ і ІХТ (20) 'кпс є ВИ a р а з о м (19), в якому °m кпс 1 G.d.N 10 = 0,5N (G. \ о d 0+ G ткпс 1+q2l V (21) ! Т К пс 1+q2 K-0.5N-1 С i=0 G»d G+T, КПС (22) С Методом послідовних ітерацій з (21) знаходяться значення порогових констант для різних значень ІХТ, розмірів вибірок N і номерів порядкової статистики К Знайдемо розмір вибірки N у пристрої СІХТ, що використає лінійну комбінацію порядкових статистик, при якій забезпечуються такі ж втрати у відношенні сигнал/завада як і у пристрої СІХТ, що використовує одну порядкову статистику На фіг 9 суцільною ЛІНІЄЮ зображена частина кривої ПТВ для прототипу, що має стандартні параметри N=32, K=3N/4=24 при фіксованій ІХТ P F = 1 0 6 побудована згідно з формулою (4) Для забезпечення P F = 1 0 величина порогової константи Тпс вибрана рівною 14,398 Пунктирною ЛІНІЄЮ зображена частина кривої ІПВ для пропонуємого пристрою з розміром аналізуємої вибірки N = 26 і номерами порядкових статистик, що додаються від 0,514+1=14 до Ki=3N/4=19 Для забезпечення P F = 1 0 6 величина порогової константи повинна бути рівною Тлкпс 19,328 Якщо необхідне значення ІПВ рівне 0,85, та при означених параметрах прототип і пропонуємий пристрій будуть мати практично однакові порогові сигнали, то різниця втрат у відношенні сиг 19 16 2 РОЛИНГ Г Определение порогового уровня ложной тревоги в отражениях от местных предметов при наличии нескольких целей // IEEE Trans on Aerospace and Electronic Systems -vol AES-19 -July 1983-№04-pp 608-621 3 Патент ФРГ №3213430, кл G01S7/02 1983 4 Вишенчук И М , Черкасский Н В Алгоритмические операционные устройства и супер ЭВМ К Тэхника,1990-с 129 5 Зельдин Е А Цифровые интегральные микросхемы в информационно -измерительной аппаратуре -Л Энергоатомиздат, 1986 -с 144,146,147,238 6 Справочник по схемотехнике для радиолюбителя /под ред В А Боровского -К Тэхника, 1987-С 308,320 7-Современная радиолокация / Пер с англ под ред Кобзарева Ю Б -М Советское радио, 1969-С 185,188 8 Сархан А К, Гринберг Б Г Введение в теорию порядковых статистик/ Пер с англ под ред Боярского А Я - М Статистика 1970 - с 319, 327,328 9 Вентцель В С , Овчаров Л А Прикладные задачи теории вероятностей " М Радио и связь, 1983-С 232 Пропонуємий виявлювач має виграш у тривалості перехідних процесів у порівнянні з прототипом, рівний 20 58254 нал/завада за потужністю для пропонуємого пристрою і прототипу рівна всього 0,001дБ Виграш у тривалості перехідних процесів розраховується як відношення тривалості перехідних процесів виявлювача, що використовує одну порядкову статистику, до тривалості перехідних процесів виявлювача, що використовує лінійну т пс комбінацію порядкових статистик В=.лпс В= іч! -0.5N! 19-13 Більш детальний аналіз показує, що величина виграшу росте зі збільшенням розміру аналізуємої вибірки Так, при P F = 1 0 6 І N=40, К=30 у прототипі, та N-i=30, Ki=3Ni/4=22 у пропонуємому виявлювачі, виграш буде рівним 1,43 рази Таким чином, введення нових блоків у пропонуємий пристрій дозволяє зменшити тривалість перехідних процесів (розмір "запобіжних областей") при тих же допустимих втратах у відношенні сигнал/завада Джерела інформації І Хаббард Цифровое автоматическое устройство для выделения радиолокационных данных// "Зарубежная радиоэлектроника" -1964 -№7 -с 3 Блок вибору ЧИСЕЛЬНИХ значень горогових статистик 4 порогових констант 9 ФІГ.1 58254 21 22 U-п п ' • 16, 1 "I Фіг.6 Фіг.2 добл 7 •t "запобіжні о&іастГ Регістр пам*яті Регістр пам'яті пороговііх констант 21, ковстант 2 ї к ДІМ 15, Фіг.3 Фіг.7 — . о,-* ..^ 13Г 1 ! 5 у. — q, дЕ Фіг.4 Фіг.8 •о 1 10 10 1 ID 1 10,& 1П.4 -«U46 dtf Фіг.9 23 Комп'ютерна верстка Н Лисенко 58254 24 Підписано до друку 05 08 2003 Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна