Спосіб енергетичного виявлення коротких немодульованих радіосигналів і послідовного оцінювання їх початкових фаз і доплерівських частот

Реферат: Спосіб енергетичного виявлення коротких немодульованих радіосигналів і послідовного оцінювання їх початкових фаз і доплерівських частот ґрунтується на перевірці статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику і використовує енергетичне відношення правдоподібності. Після енергетичного виявлення інтервалу часу, де енергетичне відношення правдоподібності перевищує поріг виявлення, до вхідного короткого немодульованого радіосигналу додається сукупність еталонних очікуваних радіосигналів із змінною початковою фазою і доплерівською частотою на множині їх можливих значень для контрольованого класу об'єктів з дискретністю, необхідною для однозначного оцінювання, що сформовані на основі апріорних знань (або вимірювань) початкової фази і частоти зондуючого радіосигналу. UA 75125 U (12) UA 75125 U UA 75125 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до галузі радіотехніки і може бути використана в 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 і 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 усередненого рівня енергії внутрішніх шумів. Недоліком відомого процесу-прототипу є те, що виявлення радіосигналів обмежується оцінкою інтервалу часу, де сумарна енергія сигналу+шуму, по відношенню до усередненої енергії шуму, перевищує поріг виявлення при невідомих початкових фазах і доплерівських частотах прийнятих радіосигналів за енергетикою співвимірних з енергетикою внутрішніх шумів. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб енергетичного виявлення коротких немодульованих радіосигналів і послідовного оцінювання їх початкових фаз і доплерівських частот, який дозволить однозначно оцінити початкові фази і доплерівські частоти коротких немодульованих радіосигналів. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що після енергетичного виявлення інтервалу часу, де енергетичне відношення правдоподібності перевищує поріг виявлення з заданою ймовірністю хибних тривог, до суміші радіосигналу і шуму додається сукупність еталонних радіосигналів і оцінюється енергетичне відношення правдоподібності послідовно для всіх еталонних радіосигналів і формується матриця енергетичних відношень правдоподібності. За критерієм максимуму енергетичного відношення правдоподібності приймається рішення про оцінку початкової фази і доплерівської частоти короткого немодульованого радіосигналу. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у тому, що на основі здійснення вимірювань енергетичного відношення правдоподібності сигналу+шуму+еталонного сигналу/шуму на інтервалі існування короткого немодульованого радіосигналу оцінюється його початкова фаза і доплерівська частота за максимальним значенням енергетичного відношення правдоподібності. На фіг. 1 наведений алгоритм способу енергетичного виявлення коротких немодульованих радіосигналів і послідовного оцінювання їх початкових фаз і доплерівських частот. На фіг. 2 наведена залежність енергії сумарного короткого немодульованого радіосигналу -5 від цілі припослідовному оцінюванні доплерівської частоти при тривалості радіосигналу  = 10 7 4 с на несучій частоті 2•10 Гц в діапазоні зміни доплерівської частоти  10 Гц з кроком 5 Гц. Доплерівська частота вхідного радіосигналу становить 1345 Гц. Квазіоптимальна оцінка доплерівської частоти - 1350 Гц. На фіг. 3 наведена залежність енергії сумарного короткого немодульованого радіосигналу від початкової фази з виходу суматора при квазіоптимальному оцінюванні. Початкова фаза вхідного радіосигналу для доплерівської частоти 0 Гц задається 77°. Квазіоптимальна оцінка початкової фази складає 75° при кроці дискретизації еталонного радіосигналу 5°. -3 На фіг. 4 наведена залежність енергії сумарного радіосигналу при тривалості  = 10 с при послідовному оцінюванні доплерівської частоти радіосигналу. При тривалих радіосигналах оцінювання доплерівської частоти і фази - неоднозначне. На фіг. 5 наведена залежність енергетичного відношення правдоподібності L(f0 + Afд;) в діапазоні контрольованих доплерівських частот для різних тривалостей немодульованих радіосигналів. На фіг. 6 наведена залежність максимальної помилки (потенційної точності) визначення доплерівської частоти немодульованого радіосигналу від його тривалості за максимумом сумарної енергії вхідного і еталонного радіосигналів. 1 UA 75125 U 5 10 15 20 Під коротким немодульованим радіосигналом розуміється радіосигнал такої тривалості, при якій енергетичне відношення правдоподібності в діапазоні контрольованих доплерівських частот має унімодальний розподіл (фіг.5). Суть запропонованого способу енергетичного виявлення коротких немодульованих радіосигналів і послідовного оцінювання їх початкових фаз і доплерівських частот полягає у тому, що після енергетичного виявлення інтервалу часу, де енергетичне відношення правдоподібності сигналу+шуму/шуму на інтервалі існування короткого немодульованого радіосигналу перевищує поріг виявлення з заданою ймовірністю хибних тривог, до суміші радіосигналу і шуму на інтервалі тривалості радіосигналу додається сукупність еталонних очікуваних радіосигналів, що сформовані на основі апріорних знань (або вимірювань) початкової фази і частоти зондуючого радіосигналу в діапазоні контрольованих доплерівських частот і можливої зміни початкових фаз [0....2]. Після складання амплітуд суміші радіосигналу і внутрішнього шуму з еталонним радіосигналом оцінюється послідовно енергетичне відношення правдоподібності для всіх еталонних радіосигналів і формується матриця енергетичних відношень правдоподібності. За критерієм максимуму енергетичного відношення правдоподібності приймається рішення про квазіоптимальну (попередню) оцінку початкової фази і доплерівської частоти короткого немодульованого радіосигналу. Параметри квазіоптимального оцінювання є вхідними даними для формування еталонних радіосигналів для більш точного оцінювання. Еталонні радіосигнали складаються із значеннями виявленої суміші радіосигналу і внутрішнього шуму та визначається матриця енергетичних відношень правдоподібності. За максимумом енергетичного відношення правдоподібності приймається рішення оптимального оцінювання початкової фази і доплерівської частоти короткого немодульованого радіосигналу: Wcш0  і  Wст max f д  f д min ...f д max ; 0  0... 2, Wш 0   0   2i 25 де Wcш  0  y i  m n 2 i0 - оцінка дисперсії нероздільної суми амплітуд сигналу+шуму на t i інтервалі, рівному тривалості радіосигналу, що еквівалентна оцінці її енергії; n - загальна кількість дискретних вимірів на інтервалі статистичного аналізу ; W ет - рівень енергії еталонних радіосигналів в діапазоні можливих значень доплерівської частоти і початкової фази, співвимірний з енергією виявленого радіосигналу; 30 35 n  2 2 1n   ni  m t i1   ni  m t j2  ... - оцінка усередненого значення дисперсії  i  0  0 j0   амплітуд вхідної реалізації шуму на Μ інтервалах рівних тривалості радіосигналу, яка еквівалентна оцінці її усередненої енергії. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель 57216. Україна, МПК G01S7/02. Процес енергетичного виявлення радіосигналів /Г.В. Пєвцов, А.Я. Яцуценко та ін. - № 201012202; заявл. 15.10.2010; опубл. 10.02.2011, Бюл. № 3. Wcш      ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 Спосіб енергетичного виявлення коротких немодульованих радіосигналів і послідовного оцінювання їх початкових фаз і доплерівських частот, який ґрунтується на перевірці статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику і використовує енергетичне відношення правдоподібності, який відрізняється тим, що після енергетичного виявлення інтервалу часу, де енергетичне відношення правдоподібності перевищує поріг виявлення, до вхідного короткого немодульованого радіосигналу додається сукупність еталонних очікуваних радіосигналів із змінною початковою фазою і доплерівською частотою на множині їх можливих значень для контрольованого класу об'єктів з дискретністю, необхідною для однозначного оцінювання, що сформовані на основі апріорних знань (або вимірювань) початкової фази і частоти зондуючого радіосигналу, за енергетикою співвимірні із енергетикою виявленого радіосигналу і послідовному виявленні максимального значення енергетичного відношення правдоподібності, що відповідає квазіоптимальній оцінці параметрів немодульованого радіосигналу, з подальшою перевіркою оптимальності оцінки параметрів немодульованого радіосигналу за критерієм максимуму енергетичного відношення правдоподібності в діапазоні можливих значень еталонних радіосигналів навколо квазіоптимальної оцінки і приймається 2 UA 75125 U рішення про оптимальне оцінювання початкових фаз та доплерівських частот коротких немодульованих радіосигналів. 3 UA 75125 U 4 UA 75125 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5