Спосіб енергетичного виявлення тривалого немодульованого радіосигналу і послідовного оцінювання його початкової фази і доплерівської частоти із заданою можливою точністю

Реферат: Спосіб енергетичного виявлення тривалого немодульованого радіосигналу і послідовного оцінювання його початкової фази і доплерівської частоти з заданою можливою точністю ґрунтується на енергетичному виявленні інтервалу часу, де енергетичне відношення правдоподібності перевищує поріг виявлення із заданою ймовірністю хибних тривог, суміш амплітуд тривалого немодульованого радіосигналу і шуму, з якої формуються вибірки різної тривалості і розподіляються за каналами відповідної смуги доплерівських частот. Вхідна реалізація зрушується за фазою в діапазоні однозначності і утримує додатковий канал уточнення доплерівської частоти, в якому з виявленої суміші сигналу і шуму формуються псевдосигнали та здійснюється їх складання з еталонними радіосигналами відповідної тривалості в діапазоні однозначних фазових зрушень вхідної реалізації з різними кроками дискретизації (квазіоптимальне і оптимальне уточнення доплерівської частоти) за енергетичним критерієм та дешифрування розподілів максимумів енергетичного відношення правдоподібності в діапазоні фазових зрушень вхідної реалізації в усіх каналах оцінювання доплерівської частоті вхідного тривалого немодульованого радіосигналу із заданою можливою точністю. UA 86646 U (12) UA 86646 U UA 86646 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 радіоприймальних пристроях систем радіолокації, радіонавігації, зв'язку та керування. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення, вибраним як прототип, є спосіб енергетичного виявлення тривалого немодульованого радіосигналу і послідовного оцінювання його початкової фази і доплерівської частоти [1], який ґрунтується на перевірці статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику і використовує енергетичне відношення правдоподібності для виявлення інтервалу часу, де енергетичне відношення правдоподібності перевищує поріг виявлення із заданою ймовірністю хибних тривог. До суміші амплітуд тривалого немодульованого радіосигналу і шуму, з якої формуються вибірки різної тривалості і розподіляються за каналами відповідної смуги доплерівських частот, додаються квадратурно зрушені сукупності амплітуд еталонних радіосигналів відповідної тривалості на несній частоті зі змінними початковими фазами в діапазоні однозначності з кроком, необхідним для однозначного квазіоптимального оцінювання, та подальшим оптимальним оцінюванням у квадратурному каналі з парним розподілом енергетичного відношення правдоподібності і вирівнюванні початкових фаз прийнятого і визначених еталонних квадратурно зрушених радіосигналів за оцінкою модуля фази, пропорційному відношенню різниці енергетичних відношень правдоподібності при синфазному складанні та оптимально оціненому до різниці енергетичних відношень правдоподібності при синфазному і протифазному складанні контрольних і еталонних радіосигналів в широкосмуговому квадратурному каналі з парним розподілом енергетичного відношення правдоподібності, розрахованому на смугу доплерівських частот об'єктів, що рухаються з великими швидкостями за межею відомих аналогів, з визначенням знаку у парному квадратурному каналі за розподілом максимуму енергетичного відношення правдоподібності відносно еталонного радіосигналу без початкової фази і дешифруванні відповідності фазового розподілу значень максимумів енергетичних відношень правдоподібності в усіх каналах оцінювання доплерівській частоті вхідного тривалого немодульованого радіосигналу. Недоліками способу-прототипу є те, що точність оцінювання доплерівської частоти прийнятого радіосигналу обмежується смугою частот тривалого радіосигналу та, при управлінні фазовими затримками еталонних радіосигналів, енергетичне відношення правдоподібності модулюється частотною характеристикою енергетичного відношення правдоподібності, що ускладнює обробку інформації. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб енергетичного виявлення тривалого немодульованого радіосигналу і послідовного оцінювання його початкової фази і доплерівської частоти із заданою можливою точністю, який дозволить оптимально оцінити початкову фазу і доплерівську частоту тривалого немодульованого радіосигналу з заданою можливою точністю і уникнути нерівномірності енергетичних відношень правдоподібності в діапазоні фазових зрушень. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що із виявленої суміші сигналу і шуму формується послідовність більш тривалих радіосигналів, зрушених за фазою в діапазоні 0...2 з заданим кроком для попереднього квазіоптимального оцінювання. У кожному радіоканалі до фазозрушеної в діапазоні однозначності суміші радіосигналу і шуму додаються квадратурно зрушені, вирівняні за початковими фазами з вхідним радіосигналом, сукупності еталонних радіосигналів відповідної тривалості на несній частоті. Вирівнювання початкових фаз виявленого, сформованого псевдосигналу та еталонних радіосигналів здійснюється за початковою фазою, що знайдена за першою короткою вибіркою в широкосмуговому каналі, розрахованому на смугу доплерівських частот об'єктів, що рухаються швидше відомих. Квазіоптимальне оцінювання частоти радіосигналу здійснюється за фазовими затримками максимуму енергетичного відношення правдоподібності у кожному частотному радіоканалі з парним розподілом в діапазоні фазових зрушень та подальшим оптимальним оцінюванням за рахунок зменшення кроку фазових затримок навколо квазіоптимальної оцінки. Розподіл максимумів енергетичних відношень правдоподібності в діапазоні фазових затримок вхідної суміші радіосигналу і шуму  ... при складанні з еталонними радіосигналами кожного частотного радіоканалу однозначно відповідає доплерівській частоті виявленого радіосигналу з заданою можливою точністю. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у тому, що із виявленої суміші радіосигналу і шуму формуються псевдосигнали різної тривалості. У кожному з них оцінюється фазовий розподіл максимумів енергетичного відношення правдоподібності в діапазоні фазових зрушень вхідної реалізації, що дозволяє оцінити доплерівську частоту з заданою можливою точністю. 1 UA 86646 U На фіг. 1 приведений алгоритм запропонованого способу. На фіг. 2 приведені однозначні залежності енергетичного відношення правдоподібності від частоти в радіоканалах при різних тривалостях радіосигналів. На фіг. 3 приведені залежності енергетичного відношення правдоподібності у парному 5 квадратурному каналі в діапазоні  ... фазових зрушень еталонного радіосигналу і різних початкових фазах вхідної реалізації у вузькосмуговому каналі оцінювання початкової фази вхідного радіосигналу при рівних амплітудах a et  nekv  a s  10 (фіг. 3а) і при амплітудах еталонного радіосигналу aet  10 , еквівалентної амплітуди шуму nekv  10 при амплітуді 10 вхідного радіосигналу a s  5 (фіг. 3b). На фіг. 4 приведені залежності енергетичного відношення правдоподібності у парному квадратурному каналі в діапазоні фазових зрушень еталонних радіосигналів  et 0 15  ... і   2 (фіг. 4а) і et 0   (фіг. 4b) та різних початкових фазах еталонного радіосигналу початкових фазах виявленого радіосигналу. На фіг. 5 приведені залежності енергетичного відношення правдоподібності від набігу фази -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 за різні тривалості радіосигналів  0,5·10 ; 0,5·10 ; 0,5·10 ; 0,5·10 ; 0,5·10 ; 0,5·10 ; 0,5·10 ; 0,05; 0,5; 5с в діапазоні фазових зрушень вхідної реалізації  ... для радіосигналів з доплерівською частотою fd  745679,285 Гц при рівних початкових фазах еталонного і вхідного радіосигналу та рівних амплітудах еталонного радіосигналу, еквівалентної амплітуди шуму і 20 вхідного радіосигналу a et  nekv  a s  10 при їх складанні. На фіг. 6 приведені залежності енергетичного відношення правдоподібності від набігу фази -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 за різні тривалості радіосигналів  0,5·10 ; 0,5·10 ; 0,5·10 ; 0,5·10 ; 0,5·10 ; 0,5·10 ; 0,5·10 ; 0,05; 0,5; 5с в діапазоні фазових зрушень вхідної реалізації  ... для радіосигналів з , доплерівською частотою fd  745679285 Гц при рівних початкових фазах еталонного і вхідного радіосигналу та рівних амплітудах еталонного радіосигналу aet  10 , еквівалентної амплітуди 25 30 35 40 45 50 шуму nekv  10 при амплітуді вхідного радіосигналу на два порядки меншій за них as  0,1 при їх складанні. Суть запропонованого способу енергетичного виявлення тривалого немодульованого радіосигналу і послідовного оцінювання його початкової фази і доплерівської частоти із заданою можливою точністю полягає у тому, що після енергетичного виявлення інтервалу часу, де енергетичне відношення правдоподібності перевищує поріг виявлення із заданою ймовірністю хибних тривог, суміш амплітуд тривалого немодульованого радіосигналу і шуму розподіляється між основним каналом оцінювання доплерівської частоти і додатковим каналом формування псевдосигналу. У кожному з каналів сигнал і псевдосигнал в діапазоні однозначних фазових зсувів вхідної реалізації 0...2 поділяються на інтервали різної тривалості і складаються із сукупністю квадратурно зрушених еталонних очікуваних радіосигналів таких же тривалостей на несній частоті. Сукупність еталонних очікуваних радіосигналів в радіоканалі оцінювання початкової фази формується на основі апріорних відомостей про зондуючий радіосигнал або шляхом вимірювання несної частоти і початкової фази. Вирівнювання початкових фаз прийнятого і визначених еталонних квадратурно зрушених радіосигналів в радіоканалах оцінювання доплерівської частоти здійснюється за оцінкою модуля фази, пропорційною відношенню різниці енергетичних відношень правдоподібності при синфазному складанні та оптимально оціненому до різниці енергетичних відношень правдоподібності при синфазному і протифазному складанні контрольних і еталонних радіосигналів в широкосмуговому квадратурному каналі з парним розподілом енергетичного відношення правдоподібності (фіг. 3), розрахованому на смугу доплерівських частот об'єктів, що рухаються з великими швидкостями за межею відомих: L  Lв им 0  мax  Lмax  Lmin  , де L мax - максимальне значення енергетичного відношення правдоподібності при синфазному складанні радіосигналів з оціненими і відомими амплітудами за контрольним радіосигналом; 2 UA 86646 U Lmin  - мінімальне значення енергетичного відношення правдоподібності при протифазному складанні радіосигналів з оціненими і відомими амплітудами за контрольним радіосигналом; L вим - оцінене значення енергетичного відношення правдоподібності при складанні вхідної 5 10 15 20 25 реалізації з еталонними радіосигналами з оціненими і відомими амплітудами в квадратурному каналі з парним розподілом енергетичного відношення правдоподібності. Знак і модуль початкової фази еталонного радіосигналу оцінюється за розташуванням максимуму енергетичного відношення правдоподібності у парному квадратурному каналі в залежності від фазових зрушень еталонного радіосигналу (фіг. 4). За оцінкою початкової фази формуються еталонні радіосигнали для кожного частотного каналу для квазіоптимального x ет 2 cos ; x ет 2 sin та оптимального x ет 3 cos оцінювання (фіг. 1). Після складання амплітуд суміші радіосигналу і внутрішнього шуму з еталонними радіосигналами оцінюється енергетичне відношення правдоподібності для всіх еталонних радіосигналів радіоканалів і формується матриця енергетичних відношень правдоподібності. За критерієм максимуму енергетичного відношення правдоподібності приймається рішення про квазіоптимальну оцінку доплерівської частоти радіосигналу. Параметри квазіоптимального оцінювання є вхідними даними для формування еталонних радіосигналів для більш точного оцінювання x ет 3 cos , у тому числі і для псевдосигналів різної тривалості. Еталонні радіосигнали складаються зі значеннями виявленої суміші радіосигналу і внутрішнього шуму і визначається матриця енергетичних відношень правдоподібності в діапазоні фазових зрушень вхідної виявленої суміші з меншим кроком дискретизації. Результат дешифрування відповідності фазового розподілу максимумів енергетичних відношень правдоподібності в усіх каналах оцінювання доплерівської частоті вхідного радіосигналу (фіг. 5, 6) і є оцінкою доплерівської частоти тривалого немодульованого радіосигналу із заданою можливою точністю. Джерело інформації: 1. Патент на корисну модель 75126. Україна, МПК G01S 7/34. Спосіб енергетичного виявлення тривалого немодульованого радіосигналу і послідовного оцінювання його початкової фази і доплерівської частоти; / Г.В. Пєвцов, А.Я. Яцуценко та ін. - № 2012004737; заявл. 17.04.2012; опубл. 26.11.2012, Бюл. № 22. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 55 Спосіб енергетичного виявлення тривалого немодульованого радіосигналу і послідовного оцінювання його початкової фази і доплерівської частоти з заданою можливою точністю, який ґрунтується на енергетичному виявленні інтервалу часу, де енергетичне відношення правдоподібності перевищує поріг виявлення із заданою ймовірністю хибних тривог, суміш амплітуд тривалого немодульованого радіосигналу і шуму, з якої формуються вибірки різної тривалості і розподіляються за каналами відповідної смуги доплерівських частот, складається з квадратурно зрушеними в діапазоні однозначних фазових затримок сукупностями амплітуд еталонних радіосигналів відповідної тривалості з вирівняними початковими фазами за оцінкою модуля і знаку фази еталонних радіосигналів в широкосмуговому каналі з кроком, необхідним для однозначного квазіоптимального оцінювання, та подальшим оптимальним оцінюванням у квадратурному каналі з парним розподілом енергетичного відношення правдоподібності і дешифрування відповідності фазового розподілу значень максимумів енергетичних відношень правдоподібності в усіх каналах оцінювання доплерівської частоті вхідного тривалого немодульованого радіосигналу, який відрізняється тим, що вхідна реалізація зрушується за фазою в діапазоні однозначності і утримує додатковий канал уточнення доплерівської частоти, в якому з виявленої суміші сигналу і шуму формуються псевдосигнали та здійснюється їх складання з еталонними радіосигналами відповідної тривалості в діапазоні однозначних фазових зрушень вхідної реалізації з різними кроками дискретизації (квазіоптимальне і оптимальне уточнення доплерівської частоти) за енергетичним критерієм та дешифрування розподілів максимумів енергетичного відношення правдоподібності в діапазоні фазових зрушень вхідної реалізації в усіх каналах оцінювання доплерівської частоті вхідного тривалого немодульованого радіосигналу із заданою можливою точністю. 3 UA 86646 U 4 UA 86646 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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