Спосіб багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів при апріорній невизначеності їх тривалості

Реферат: Спосіб багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів при апріорній невизначеності їх тривалості, при якому в кожному часовому каналі використовується декілька аналогічних додаткових каналів з різною тривалістю аналізу, які відповідають радіосигналам заданої якості виявлення (з заданими умовними ймовірностями хибної тривоги і правильного виявлення). Здійснюється квазіоптимальне виявлення радіосигналів для кожного порогу виявлення, розрахованого за критерієм Неймана-Пірсона, і за кількістю перевищень порогів визначається їх тривалість з перевіркою оптимальності їх виявлення шляхом аналізу енергетичних відношень правдоподібності і тривалостей радіосигналу при різних інтервалах аналізу в діапазонах можливих флуктуацій енергії внутрішнього шуму на них за критерієм максимуму енергетичного відношення правдоподібності. UA 103675 U (12) UA 103675 U UA 103675 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 спосіб багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів [1], який ґрунтується на перевірці статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику і використовує енергетичне 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 містить декілька часових каналів визначення енергетичного відношення правдоподібності, зрушених у часі на половину інтервалу аналізу, і включає порівняння енергетичного відношення правдоподібності в кожному часовому каналі з порогом прийняття рішення, що визначається за критерієм Неймана-Пірсона та прийняття рішення про квазіоптимальне виявлення радіосигналу за максимальним значенням на часовому інтервалі його положення і корегування при перевірці оптимальності виявлення при перевищенні порога за максимумом енергетичного відношення правдоподібності в діапазоні часу, еквівалентному діапазону можливих флуктуацій усередненого рівня енергії внутрішніх шумів. Недоліком відомого способу багатоканального енергетичного виявлення радіосигналів є те, що він не забезпечує оптимальне виявлення. Недоліком відомого способу багатоканального енергетичного виявлення радіосигналів є те, що він при фіксованому інтервалі статистичного аналізу не забезпечує оптимальне виявлення при невідомій тривалості радіосигналу, який вимагає рівності інтервалу статистичного аналізу тривалості радіосигналу, і не дозволяє визначити тривалість невідомого радіосигналу. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів при апріорній невизначеності їх тривалості, який дозволить гарантовано (з заданими показниками якості) виявляти радіосигнали заданої енергетики невідомої тривалості і визначати їх тривалість. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в кожному часовому каналі використовується декілька аналогічних додаткових каналів з різною тривалістю аналізу, які відповідають радіосигналам заданої якості виявлення (з заданими умовними ймовірностями хибної тривоги і правильного виявлення), здійснюється квазіоптимальне виявлення для кожного порогу виявлення, розрахованого за критерієм Неймана-Пірсона, і за кількістю перевищень порогів визначається їх тривалість з перевіркою оптимальності їх виявлення шляхом аналізу енергетичних відношень правдоподібності і тривалостей радіосигналу при різних інтервалах аналізу в діапазонах можливих флуктуацій енергії внутрішнього шуму на них за критерієм максимуму енергетичного відношення правдоподібності. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у тому, що на множині інтервалів статистичного аналізу за максимумом енергетичного відношення правдоподібності знаходиться інтервал оптимального виявлення радіосигналу невідомої тривалості і визначається його тривалість. На фіг. 1 приведений алгоритм багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів при апріорній невизначеності їх тривалості. На фіг. 2а приведена залежність умовної ймовірності правильного виявлення сумарної енергії детермінованого радіосигналу і гаусівського шуму від відношення q  2 Ws / Wn для різних тривалостей радіосигналів   n / fd для випадку співпадання тривалості радіосигналу з тривалістю інтервалу аналізу(а), при потраплянні радіосигналу на два інтервали аналізу (в) при фіксованій ймовірності хибних тривог F  10 6 , fd - частота дискретизації вхідної реалізації в АЦП, n - кількість вибірок за тривалість радіосигналу. На фіг. 3 приведена залежність порогу виявлення від тривалості радіосигналу n для різних ймовірностей хибних тривог, розрахованого за критерієм Неймана-Пірсона. На фіг. 4 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 для випадку співпадання тривалості радіосигналу з тривалістю інтервалу аналізу при фіксованій ймовірності хибних тривог F  10 6 . На фіг. 5 приведена нормована функція невизначеності для одного інтервалу статистичного аналізу (фіг. 5а), при послідовному виявленні (фіг. 5в) і при паралельному виявленні (фіг. 5с). 1 UA 103675 U На фіг. 6 приведена ілюстрація виявлення тривалого радіосигналу в одному з каналів при інтервалі аналізу  0 значно меншому тривалості радіосигналу 0   у першому (при 5 10 15 відсутності затримки   0 ) і в останньому (при максимальній затримці   0 / 2 ) каналах виявлення. Суть запропонованого способу багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів при апріорній невизначеності їх тривалості полягає у сумарному зрушенні вхідної реалізації в N каналах на час, рівний половині тривалості інтервалу аналізу, розбиванні періоду огляду Т в кожному часовому каналі на інтервали часу, рівні тривалості інтервалу аналізу i і оцінюванні енергії суміші сигналу і шуму на кожному з них. Отримані значення енергій становлять джерело для визначення послідовності енергетичних відношень правдоподібності. Енергетичні відношення правдоподібності перших інтервалів аналізу визначаються як відношення оцінки енергії плинного інтервалу аналізу до усередненої енергії шуму за попередні періоди слідування зондуючих сигналів. Процес енергетичного виявлення дозволяє прийняти рішення про квазіоптимальне виявлення за енергетикою на основі аналізу енергетичних відношень правдоподібності в кожному часовому каналі і знаходження каналу з їх максимальним значенням. Прийняття рішення про виявлення радіосигналу здійснюється після порівняння значення енергетичного відношення правдоподібності в кожному інтервалі аналізу для довільного закону розподілу випадкових величин з порогом прийняття рішення L 0 : Wсші 20 0  і Wш  L 0 , (1) 0  і  2 де Wсш  0 2  y i  y t i - оцінка дисперсії нероздільної суми амплітуд сигналу+шуму n i 0 радіосигналу на інтервалі, рівному тривалості радіосигналу, що еквівалентна оцінці її енергії:  25    n 2 2  1n   ni  n t i1   ni  n t j2  ... - оцінка усередненого значення дисперсії M i 0 j 0 0  амплітуд вхідної реалізації шуму на М інтервалах, рівних тривалості радіосигналу, яка еквівалентна оцінці їх усередненої енергії. Положення сигналу, яке квазіоптимальне в енергетичному відношенні сигнал+шум/шум, визначається виразом початку цього інтервалу аналізу: t ц  t k  st n , (2) де s - номер часового каналу, де виявлено максимум енергетичного відношення Wш  Wсш 30 правдоподібності max 0  k Wш  L 0 для вибраного інтервалу аналізу i , 0  k  2 35 40 t k - час початку відліку аналізу зони контролю. Заключне прийняття рішення про оптимальне енергетичне виявлення у вибраному часовому каналі здійснюється шляхом пошуку максимального значення енергетичного відношення правдоподібності при послідовній зміні інтервалу аналізу на крок в діапазоні t , пропорційному діапазону можливих флуктуацій плинних значень енергій внутрішнього шуму і радіосигналу відносно усередненого рівня енергії внутрішніх шумів приймача: t ц  t k  st n  t . (3) Тривалість радіосигналу оцінюється добутком тривалості інтервалу аналізу  0 на суму кількості інтервалів аналізу m , де здійснене перевищення порогу прийняття рішення за критерієм l із l , плюс відношення енергетичних відношень правдоподібності першого і останнього інтервалів аналізу до усередненого значення відношення правдоподібності за всі інтервали аналізу:     0 m  L1 / L  L m1 / L  L / L , (4) 45 де L1 / L , L m1 / L - нормовані до усередненого значення L енергетичні відношення правдоподібності у першому і в останньому інтервалах аналізу, де здійснене перевищення порогу виявлення; 2 UA 103675 U 5 10 15 20 L / L - нормоване до усередненого значення L флуктуацій енергетичних відношень правдоподібності на m інтервалах перевищення порогу виявлення. Розраховані енергетичні відношення правдоподібності в кожному випадку порівнюються з різними порогами виявлення, що розраховуються за критерієм Неймана-Пірсона для різної тривалості радіосигналів, і за максимумом енергетичного відношення правдоподібності приймається рішення про виявлення радіосигналів та їх часове положення і визначається їх тривалість за кількістю перевищень. Перевірка оптимальності виявлення здійснюється шляхом аналізу енергетичних відношень правдоподібності і оцінених тривалостей радіосигналу при різних інтервалах аналізу в діапазонах можливих флуктуацій енергії внутрішнього шуму на них за критерієм максимуму енергетичного відношення правдоподібності. Тривалість початкового інтервалу статистичного аналізу  0 визначається з енергетичної чутливості приймача для гарантованого виявлення (з заданими умовними ймовірностями хибної тривоги і правильного виявлення) і слідує з кривих виявлення (фіг. 4) для заданого значення відношення енергії радіосигналу до усередненої енергії шуму при фіксованій ймовірності хибних тривог. Джерело інформації: 1. Патент на корисну модель 64707. Україна, МПК G01S 7/34. Спосіб багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів / Г.В. Пєвцов, А.Я. Яцуценко, Д.В. Карлов, Ю.В. Трофименко, О.О. Клімішен - № 201106721; заявл. 30.05.2011; опубл. 10.11.2011, Бюл. № 21. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 45 Спосіб багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів при апріорній невизначеності їх тривалості, який використовує перевірку статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику і енергетичне 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 попереднього періоду слідування радіосигналів, містить декілька часових каналів визначення енергетичного відношення правдоподібності, зрушених у часі на половину інтервалу аналізу і включає порівняння енергетичного відношення правдоподібності в кожному часовому каналі з порогом прийняття рішення, що визначається за критерієм Неймана-Пірсона, та прийняття рішення про квазіоптимальне виявлення радіосигналу за максимальним значенням на часовому інтервалі його положення і корегування при перевірці оптимальності виявлення при перевищенні порогу за максимумом енергетичного відношення правдоподібності в діапазоні часу, еквівалентному діапазону можливих флуктуацій усередненого рівня енергії внутрішніх шумів, який відрізняється тим, що містить в кожному часовому каналі декілька аналогічних додаткових каналів з різною тривалістю аналізу, які відповідають радіосигналам заданої якості виявлення (з заданими умовними ймовірностями хибної тривоги і правильного виявлення), здійснюється квазіоптимальне виявлення радіосигналів для кожного порогу виявлення, розрахованого за критерієм Неймана-Пірсона, і за кількістю перевищень порогів визначається їх тривалість з перевіркою оптимальності їх виявлення шляхом аналізу енергетичних відношень правдоподібності і тривалостей радіосигналу при різних інтервалах аналізу в діапазонах можливих флуктуацій енергії внутрішнього шуму на них за критерієм максимуму енергетичного відношення правдоподібності. 3 UA 103675 U 4 UA 103675 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 5