Спосіб багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів при амплітудній обробці інформації і впливі активних маскувальних перешкод

Реферат: Спосіб багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів при амплітудній обробці інформації і впливі активних маскувальних перешкод, який ґрунтується на перевірці статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику, використовує 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. Перевіряється спочатку гіпотеза про вплив активної маскувальної перешкоди за енергетичним відношенням правдоподібності в каналі з максимальним значенням байєсового відношення правдоподібності з урахуванням усередненої енергії внутрішніх шумів в умовах апріорної відсутності активної маскувальної перешкоди, з визначенням тривалості впливу за добутком тривалості інтервалу аналізу т на кількість інтервалів аналізу m, де здійснене перевищення порогу прийняття рішення, плюс відношення енергетичних відношень правдоподібності першого і останнього інтервалів аналізу до усередненого значення відношення правдоподібності за всі інтервали аналізу і корегується поріг прийняття рішення про виявлення радіосигналу з урахуванням дисперсії активної маскувальної перешкоди. UA 115920 U (12) UA 115920 U UA 115920 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до галузі радіотехніки і може бути використана в усіх радіоприймальних пристроях систем радіолокації, радіонавігації, зв'язку та управління. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є "Спосіб багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів при амплітудній обробці інформації" [1], який ґрунтується на перевірці статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику і використовує 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, містить декілька часових каналів визначення амплітудного відношення правдоподібності, зрушених у часі на половину інтервалу аналізу, і включає визначення каналу з максимальним амплітудним відношенням правдоподібності і енергетичного відношення правдоподібності, порівняння його з порогом прийняття рішення, що визначається за критерієм Неймана-Пірсона, та прийняття рішення про квазіоптимальне виявлення радіосигналу і корегування часового положення при перевірці оптимальності виявлення за максимумом амплітудного відношення правдоподібності в діапазоні часу, еквівалентному діапазону можливих флуктуацій плинного значення суми вибірок модулів амплітуди шуму відносно їх усередненого рівня. Недоліком способу-прототипу є те, що він не розпізнає впливу активної маскувальної перешкоди і не визначає його тривалості. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів при амплітудній обробці інформації і впливі активних маскувальних перешкод, який дозволить розпізнати тривалість впливу активної маскувальної перешкоди і виявити радіосигнал у суміші з активною перешкодою і внутрішнім шумом. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що додатково оцінюється енергетичне відношення правдоподібності, в якому використовується усереднена енергія внутрішніх шумів, що визначається в умовах апріорної відсутності впливу активних маскувальних перешкод, тривалість впливу яких оцінюється кількістю перевищень порогу виявлення підряд. Поріг виявлення радіосигналу визначається з виразу для умовної ймовірності хибних тривог з урахуванням рівня активних маскувальних перешкод. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у виявленні активної перешкоди, оцінюванні її параметрів і визначенні порогу для виявлення радіосигналу у суміші внутрішнього шуму і активної маскувальноїперешкоди. На фіг. 1 приведений алгоритм функціонування засобу для запропонованого способу. На фіг. 2 приведена таблиця виграшу в дальності виявлення rЕ/rА при енергетичному виявленні у порівнянні з класичною радіолокацією для моделей сигналу з випадковою початковою фазою і випадковими початковою фазою і амплітудою. На фіг. 3 приведений графік залежності середньоквадратичної помилки визначення дальності до цілі  в довжинах хвиль зондуючого сигналу при тривалості радіосигналу τ ~ 100…500λ, і затримці обробки інформації між часовими каналами виявлення Δτ ~ 10λ, при усередненні 1000 реалізацій на кожну точку від енергетичного відношення сигнал/шум. На фіг. 4 приведений графік залежності середньоквадратичної помилки визначення дальності до цілі  в довжинах хвиль зондуючого сигналу при тривалості радіосигналу τ ~ 100λ, при W s/W n=2 i W s/W n=0,5 тa усередненні 1000 реалізацій на кожну точку від величини затримки обробки інформації між часовими каналами виявлення. Суть запропонованого способу багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів при амплітудній обробці інформації і впливі активних маскувальних перешкод, ґрунтується на перевірці статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику і полягає у тому, 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, містить декілька часових каналів визначення амплітудного відношення правдоподібності, зрушених у часі на половину інтервалу аналізу, і включає визначення каналу з максимальним амплітудним відношенням правдоподібності, визначення енергетичного відношення правдоподібності, порівняння його з порогом прийняття рішення, що визначається за критерієм Неймана-Пірсона, та прийняття рішення про квазіоптимальне виявлення радіосигналу і корегування часового положення при перевірці оптимальності 1 UA 115920 U 5 виявлення за максимумом амплітудного відношення правдоподібності в діапазоні часу, еквівалентному діапазону можливих флуктуацій плинного значення суми вибірок модулів амплітуди шуму відносно їх усередненого рівня. Максимальне зрушення вхідної реалізації в N каналах на час, рівний половині тривалості радіоімпульсу:  nt n (1)  , 2 2 де t n - інтервал дискретизації; n - кількість оцифрованих вибірок за тривалість радіоімпульсу; n   mt n , m  0... - затримка кожного каналу аналізу. 2 10 15 20 Період слідування радіосигналів Т в кожному часовому каналі поділяється на інтервали часу, рівні тривалості очікуваного сигналу τ і оцінюються суми модулів вибірок амплітуд суміші сигналу і шуму на кожному з них. Отримані значення суми модулів вибірок амплітуд становлять джерело для визначення послідовності амплітудних відношень правдоподібності. Амплітудні відношення правдоподібності перших інтервалів аналізу визначаються як відношення оцінки суми модулів вибірок амплітуд суміші сигналу і шуму до усередненої оцінки суми модулів вибірок амплітуд шуму за попередні періоди слідування зондуючих сигналів. На основі аналізу амплітудних відношень правдоподібності в кожному часовому каналі знаходиться канал з їх максимальним значенням. Прийняття рішення про виявлення радіоперешкоди здійснюється після порівняння значення енергетичного відношення правдоподібності в кожному інтервалі аналізу за критерієм "m із m", при довільному законі розподілу випадкових величин, з порогом прийняття рішення L0: L an  де Wш  L 0 , (2) 0   і 2 (Usn  Uan )  n  yi ti - оцінка суми модулів амплітуд вибірок нероздільної суміші i0 сигналу+шуму+перешкоди вхідної реалізації на інтервалі статистичного аналізу, рівному його тривалості; (Un )  0 30 0  і  (Un )2 0 25 Wш  Wап (Usn  Uan )2 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 М інтервалах статистичного аналізу в умовах апріорної відсутності радіосигналів і радіоперешкод. Поріг прийняття рішення про виявлення радіоперешкоди L0 визначається за критерієм Неймана-Пірсона з виразу умовної ймовірності хибної тривоги. Для моделі χ2 - розподілу квадратів амплітуд оцифрованих шумових вибірок n, умовна ймовірність хибних тривог має вигляд: y 2[( n ) 1]    e 2 dy . (3) F    (y) 2  L0    35 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 L0ц: L де (Usn  Uan )2 (Un  Uan ) 2  (Un  Uan )  0 40 Wsn  Wаn 0  і  Wn  Wаn   L 0ц , (4) 0   і 2 n  1n   ni t i1   n j t j2  ... - оцінка M i  0  j0   усередненого значення суми модулів амплітуд вибірок вхідної реалізації шуму+перешкоди на М інтервалах статистичного аналізу; L 0ц - поріг прийняття рішення про виявлення радіосигналу для інтервалу статистичного аналізу τ визначається за критерієм Неймана-Пірсона з урахуванням величини сумарної 2 дисперсії шуму і активної гаусівської перешкоди  2  1   2 . 2 2 UA 115920 U Перевірка оптимальності виявлення здійснюється за максимумом амплітудного відношення правдоподібності в діапазоні часу Δt, еквівалентному діапазону можливих флуктуацій плинного значення суми вибірок модулів амплітуди шуму відносно їх усередненого рівня. t ц  t k  (it n )  t , (5) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 де tk - плинний час виявлення сумарної енергії; і - часовий канал виявлення максимального амплітудного відношення правдоподібності. Виявлення інтервалу часу початку сумарної енергії сигналу, активної маскувальної перешкоди і внутрішнього шуму здійснюється за методикою аналогічною виявленню відношення суми енергій активної маскувальної, перешкоди і внутрішнього шуму приймача: t ц  (t ks  ( WI   Wш  ) )  t s , (5) W де WI  - значення енергії суміші сигналу, активної маскувальної перешкоди та шуму в і-му інтервалі аналізу; W  ( W1  Wш  )  ( W2   Wш  ) - значення енергії сигналу при оптимальному енергетичному виявленні; ( W1  Wш  ) , ( W2   Wш  ) - енергії сигналу у першому і другому інтервалах аналізу, що перекривають інтервал положення радіосигналу; Wш  - сумарна енергія активної маскувальної перешкоди і внутрішнього шуму за попередній (і-2) інтервал аналізу; t ks - положення центру двох сусідніх інтервалів аналізу енергії суміші сигналу, активної маскувальної перешкоди та шуму, що перевищили поріг виявлення. Тривалість впливу активної маскувальної перешкоди оцінюється добутком тривалості інтервалу аналізу τ0 на суму кількості інтервалів аналізу m, де здійснене перевищення порогу прийняття рішення, плюс відношення енергетичних відношень правдоподібності першого і останнього інтервалів аналізу до усередненого значення відношення правдоподібності за всі інтервали аналізу, плюс (минус) нормоване до усередненого значення L флуктуацій енергетичних відношень правдоподібності на m інтервалах перевищення порогу виявлення: n  0 (m  L 0 / L  Lm 1 / L  L / L) , (7) де L 0 / L, Lm 1 / L - нормовані до усередненого значення L енергетичні відношення правдоподібності у першому і в останньому інтервалах аналізу, де здійснене перевищення порогу виявлення; L / L - нормоване до усередненого значення L флуктуацій енергетичних відношень правдоподібності на m інтервалах перевищення порогу виявлення. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель 106993. Україна, МПК G01S 7/34. Спосіб багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів при амплітудній обробці інформації / Г.В. Пєвцов, А.Я. Яцуценко та ін. - № u201512765; заявл. 23.12.2015; опубл. 10.05.2016, Бюл. № 9. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб багатоканального за часом енергетичного виявлення радіосигналів при амплітудній обробці інформації і впливі активних маскувальних перешкод, який ґрунтується на перевірці статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику, використовує 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, містить декілька часових каналів визначення амплітудного відношення правдоподібності, зрушених у часі на половину інтервалу аналізу, і включає визначення каналу з максимальним амплітудним відношенням правдоподібності, визначення енергетичного відношення правдоподібності, порівняння його з порогом прийняття рішення, що визначається за критерієм Неймана-Пірсона, тa прийняття рішення про квазіоптимальне виявлення радіосигналу і корегування його часового положення при перевірці оптимальності виявлення за максимумом амплітудного відношення 3 UA 115920 U 5 10 правдоподібності в діапазоні часу, еквівалентному діапазону можливих флуктуацій плинного значення суми вибірок модулів амплітуди шуму відносно їх усередненого рівня, який відрізняється тим, що перевіряється спочатку гіпотеза про вплив активної маскувальної перешкоди за енергетичним відношенням правдоподібності в каналі з максимальним значенням байєсового відношення правдоподібності з урахуванням усередненої енергії внутрішніх шумів в умовах апріорної відсутності активної маскувальної перешкоди, з визначенням тривалості впливу за добутком тривалості інтервалу аналізу т на кількість інтервалів аналізу m, де здійснене перевищення порогу прийняття рішення, плюс відношення енергетичних відношень правдоподібності першого і останнього інтервалів аналізу до усередненого значення відношення правдоподібності за всі інтервали аналізу і корегується поріг прийняття рішення про виявлення радіосигналу з урахуванням дисперсії активної маскувальної перешкоди. 4 UA 115920 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль 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