Спосіб послідовного енергетичного виявлення радіосигналів при амплітудній обробці інформації

Реферат: Спосіб послідовного енергетичного виявлення радіосигналів при амплітудній обробці інформації полягає в перевірці статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику. Використовується амплітудне відношення правдоподібності, яке ґрунтується на законі збереження енергії і байєсівському підході максимального використання апріорних даних і полягає у визначенні відношення плинних оцінок суми модулів вибірок амплітуди суміші радіосигналу і шуму на інтервалі аналізу, рівному тривалості сигналу, до значень усереднених за декілька попередніх інтервалів аналізу оцінок суми модулів вибірок амплітуди шуму протягом періоду слідування радіосигналів. Визначення енергетичного відношення правдоподібності і порівнянні його в кожному інтервалі аналізу з порогом прийняття рішення, що визначається за критерієм Неймана-Пірсона. Прийняті рішення про початок часу квазіоптимального виявлення при наявності перевищення порогу виявлення в одному або двох інтервалах аналізу підряд шляхом зрушення часу початку другого інтервалу аналізу на час, пропорційний відношенню оцінок суми модулів вибірок амплітуди радіосигналу першого інтервалу аналізу до суми модулів вибірок амплітуди радіосигналу першого та другого інтервалів аналізу і корегуванні його при перевірці оптимальності виявлення при будь-якому варіанті перевищення порогу за максимумом амплітудного відношення правдоподібності в діапазоні часу, еквівалентному діапазону можливих флуктуацій рівня суми модулів вибірок амплітуди внутрішніх шумів відносно їх усередненого рівня. UA 106994 U (12) UA 106994 U UA 106994 U 5 10 15 20 25 30 35 Запропонована корисна модель належить до галузі радіотехніки і може бути використана в усіх радіоприймальних пристроях систем радіолокації, радіонавігації, зв'язку та керування. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є процес енергетичного виявлення радіосигналів [1], який ґрунтується на перевірці статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику при використанні енергетичного відношення правдоподібності, яке ґрунтується на законі збереження енергії і байєсівському підході максимального використання апріорних даних та полягає у визначенні відношення плинних оцінок енергії суміші радіосигналу і шуму на інтервалі аналізу, рівному тривалості сигналу, до значень усереднених за декілька попередніх інтервалів аналізу енергії шуму протягом періоду слідування радіосигналів і порівнянні енергетичного відношення правдоподібності в кожному інтервалі аналізу з порогом прийняття рішення, що визначається за критерієм Неймана-Пірсона та прийняття рішення про початок часу квазіоптимального виявлення при наявності перевищення порогу виявлення в одному або двох інтервалах аналізу підряд шляхом зрушення часу початку другого інтервалу аналізу на час, пропорційний відношенню енергії радіосигналу першого інтервалу аналізу до суми енергій радіосигналу першого та другого інтервалів аналізу і корегування його при перевірці оптимальності виявлення при будь-якому варіанті перевищення порогу за максимумом енергетичного відношення правдоподібності в діапазоні часу, еквівалентному діапазону можливих флуктуацій рівня шуму відносно усередненого рівня енергії внутрішніх шумів. Недоліком процесу-прототипу є те, що він потребує значного часу для обробки інформації за рахунок зведення до квадрата амплітуди кожної вибірки випадкового процесу. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб послідовного енергетичного виявлення радіосигналів при амплітудній обробці інформації, який скоротить час обробки інформації. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що визначається амплітудне відношення правдоподібності, а за енергетичним відношенням правдоподібності приймається рішення про виявлення радіосигналу при перевищенні порогу виявлення для заданого інтервалу аналізу. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у тому, що скорочується час обробки інформації на основі оцінювання суми модулів вибірок амплітуди суміші радіосигналу і шуму вхідної реалізації на інтервалах аналізу заданої тривалості протягом періоду слідування радіоімпульсів і визначаються амплітудні відношення правдоподібності, а по енергетичному відношенню правдоподібності приймається рішення про виявлення радіосигналу. За амплітудними відношеннями правдоподібності уточнюється часове положення радіосигналу. На Фіг. 1 приведений алгоритм способу послідовного енергетичного виявлення радіосигналів при амплітудній обробці інформації. На Фіг. 2 приведена залежність умовної ймовірності правильного виявлення сумарної енергії детермінованого радіосигналу і гаусівського шуму від відношення енергії радіосигналу до енергії шуму для різних тривалостей радіосигналів   n / fd при фіксованій ймовірності хибних 40 6 тривог F  10 , fd - частота дискретизації вхідної реалізації в АЦП, n - кількість вибірок за тривалість радіосигналу. На Фіг. 3 приведена залежність умовної ймовірності правильного виявлення сумарної енергії 5 детермінованого радіосигналу заданої тривалості n  10 і гаусівського шуму від відношення Ws Wn при фіксованих умовних ймовірностях хибних тривог енергії радіосигналу до енергії шуму 45 F  106 ;108 ;1010 ;1012 . На нижніх шкалах нанесені значення відношення суми модулів амплітуд радіосигналу на інтервалі статистичного аналізу  до усередненого значення суми модулів qA  Ws q Wn і відношення сигнал/шум класичної радіолокації 2 Ws Wn . вибірок амплітуд шуму На Фіг. 4 приведена залежність порогу прийняття рішення для різних ймовірностей хибних 6 50 8 10 12 2 тривог F  10 ;10 ;10 ;10 для моделі  -розподілу суми квадратів гаусівських шумових вибірок від кількості вибірок n . Суть запропонованого способу послідовного енергетичного виявлення радіосигналів при амплітудній обробці інформації полягає в перевірці статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику при використанні амплітудного відношення правдоподібності, яке ґрунтується на законі збереження енергії і байєсівському підході максимального використання 1 UA 106994 U 5 10 15 апріорних даних та полягає у визначенні відношення плинних оцінок суми модулів вибірок суміші радіосигналу і шуму на інтервалі аналізу, рівному тривалості сигналу, до значень усереднених за декілька попередніх інтервалів аналізу оцінок суми модулів вибірок шуму протягом періоду слідування радіосигналів, визначенні енергетичного відношення правдоподібності і порівнянні його в кожному інтервалі аналізу з порогом прийняття рішення, що визначається за критерієм Неймана-Пірсона та прийнятті рішення про початок часу квазіоптимального виявлення при наявності перевищення порогу виявлення в одному або двох інтервалах аналізу підряд шляхом зрушення часу початку другого інтервалу аналізу на час, пропорційний відношенню оцінок суми модулів вибірок амплітуди радіосигналу першого інтервалу аналізу до суми модулів вибірок радіосигналу першого та другого інтервалів аналізу і корегуванні його при перевірці оптимальності виявлення при будь-якому варіанті перевищення порогу за максимумом амплітудного відношення правдоподібності в діапазоні часу, еквівалентному діапазону можливих флуктуацій рівня суми модулів вибірок амплітуди внутрішніх шумів відносно їх усередненого рівня. Прийняття рішення про виявлення радіосигналу здійснюється після порівняння значення енергетичного відношення правдоподібності L в кожному інтервалі аналізу для довільного закону розподілу випадкових величин з порогом прийняття рішення L 0 : L U2 sn 2 Un Wsn Usn  20 0 30 35 Wn 0  i 2 , (1) n  yi t i n  1n   ni t i1   n j t j2   M i  0  j0   - оцінка усередненого значення суми модулів амплітуд вибірок вхідної реалізації шуму на M інтервалах, рівних тривалості радіосигналу. При наявності апріорної інформації про тривалість радіосигналу енергетичне виявлення радіосигналів полягає у розбиванні часу спостереження радіосигналів T на інтервали часу, рівні тривалості радіосигналу  , та оцінюванні суми модулів вибірок суміші сигналу і шуму на кожному з них. Отримані значення сум модулів вибірок суміші сигналу і шуму становлять джерело для визначення послідовності спочатку амплітудних відношень правдоподібності, а потім енергетичних відношень правдоподібності. Амплітудні відношення правдоподібності перших інтервалів аналізу визначаються як відношення оцінки сум модулів вибірок суміші сигналу і шуму плинного інтервалу аналізу до усередненої суми модулів вибірок шуму за попередні періоди слідування зондуючих сигналів, а наступні - як відношення плинних сум модулів вибірок суміші сигналу і шуму до усередненої енергії (і-2) інтервалу аналізу. При цьому спосіб енергетичного виявлення дозволяє прийняти рішення про квазіоптимальний прийом за енергетикою на основі аналізу пропорції суми модулів амплітуд вибірок сигналу в двох інтервалах аналізу, зрушити інтервал аналізу на час, пропорційний відношенню суми модулів амплітуд вибірок сигналу першого інтервалу аналізу до суми модулів амплітуд вибірок першого та другого інтервалів аналізу. Положення сигналу квазіоптимальне в енергетичному відношенні сигнал + шум/шум визначається виразом початку цього інтервалу аналізу  40  L0 де 0   i  0 - оцінка нероздільної суми модулів амплітуд вибірок сигналу + шуму радіосигналу на інтервалі рівному його тривалості; Un  25 0  i       U U  t ц  t k  i U     , (2) де U  U1  Un   U2  Un  - сума модулів вибірок сигналу при оптимальному енергетичному виявленні; Ui - значення суми модулів вибірок амплітуд суміші радіосигналу і шуму в і-тому інтервалі статистичного оцінювання; 45 Un - усереднене значення суми модулів вибірок амплітуд шуму на M інтервалах аналізу; U1  Un , U2  Un  - суми модулів вибірок амплітуд радіосигналу у першому і другому інтервалах аналізу, що перекривають інтервал положення радіосигналу; t k - положення центру двох сусідніх інтервалів аналізу, де перевищено поріг виявлення. 2 UA 106994 U 5 Заключне прийняття рішення про оптимальне енергетичне виявлення здійснюється шляхом пошуку максимального значення амплітудного відношення правдоподібності при послідовній зміні інтервалу аналізу на крок в діапазоні t , пропорційному діапазону можливих флуктуацій плинних значень суми модулів вибірок амплітуд шуму відносно усередненого значення суми модулів вибірок амплітуд внутрішнього шуму приймача:    U  Un    t ц  t k  i   t U     . (3) Якість гарантованого виявлення визначається кривими виявлення для заданого значення відношення енергії радіосигналу до усередненої енергії шуму для заданої тривалості радіосигналу при фіксованій ймовірності хибних тривог. 10 Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель 57216. Україна, МПК G01S 7/02. Процес енергетичного виявлення радіосигналів /Г.В. Пєвцов, А.Я. Яцуценко та ін. - № 201012202; заявл. 15.10.2010; опубл. 10.02.2011, Бюл. № 3. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 Спосіб послідовного енергетичного виявлення радіосигналів при амплітудній обробці інформації, який полягає в перевірці статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику, який відрізняється тим, що використовується амплітудне відношення правдоподібності, яке ґрунтується на законі збереження енергії і байєсівському підході максимального використання апріорних даних і полягає у визначенні відношення плинних оцінок суми модулів вибірок амплітуди суміші радіосигналу і шуму на інтервалі аналізу, рівному тривалості сигналу, до значень усереднених за декілька попередніх інтервалів аналізу оцінок суми модулів вибірок амплітуди шуму протягом періоду слідування радіосигналів, визначенні енергетичного відношення правдоподібності і порівнянні його в кожному інтервалі аналізу з порогом прийняття рішення, що визначається за критерієм Неймана-Пірсона, та прийнятті рішення про початок часу квазіоптимального виявлення при наявності перевищення порогу виявлення в одному або двох інтервалах аналізу підряд шляхом зрушення часу початку другого інтервалу аналізу на час, пропорційний відношенню оцінок суми модулів вибірок амплітуди радіосигналу першого інтервалу аналізу до суми модулів вибірок амплітуди радіосигналу першого та другого інтервалів аналізу і корегуванні його при перевірці оптимальності виявлення при будь-якому варіанті перевищення порогу за максимумом амплітудного відношення правдоподібності в діапазоні часу, еквівалентному діапазону можливих флуктуацій рівня суми модулів вибірок амплітуди внутрішніх шумів відносно їх усередненого рівня. 3 UA 106994 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4