Пристрій розпізнавання

Предполагаемое изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях, позволяющих получить высокое разрешение по дальности для распознавания классов воздушных объектов в интересах поддержки принятия решений оператором в условиях априорной неопределенности. Наиболее близким техническим решением предлагаемому решению является устройство распознавания радиолокационных сигналов, содержащее дешифратор, первый блок задержки, второй блок задержки, три регистра, три сумматора и последовательно соединенные антенну, приемник, амплитудный детектор, ключ и АЦП, последовательно соединенные блок элементов ИЛИ и индикатор, последовательно соединенные RSтриггер. второй элемент И, счетчик импульсов, регистр кодов дальности ЦАП, выход которого соединен с опорным входом АЦП, последовательно соединенные элемент НЕ, вход которого соединен со входом управляющего импульса устройства распознавания радиолокационных сигналов, вторым входом ключа, Rвходом RS-триггера и входом разрешения приема информации регистра кодов дальности, и формирователь импульсов, выход которого соединен с R входом счетчика импульсов, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, a S вход RS триггера соединен с синхронизирующим входом устройства распознавания радиолокационных сигналов, причем выходы первого блока сдвигающих регистров соединены с адресными входами блоков ПЗУ, информационные входы которых соединены с соответствующими входами блоков сумматоров, выходы которых соединены с соответствующими входами второго блока сдвигающих регистров, выходы которого соединены с соответствующими входами блока устройств выбора максимума, входы которого соединены с соответствующими входами устройства выбора максимума, выходы которого соединены с входами блока эталонов ИЛИ, причем управляющие входы блоков ПЗУ соединены с входами дешифратора, входы которого соединены с выходами измерителя дисперсии шума, второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, а первый вход - с вы ходом генератора тактовых импульсов, при этом последовательно соединенные первый элемент И, первый блок задержки, выход которого соединен с первым входом второго блока сдвигающих регистров, вторые входы которого соединены с выходом формирователя импульсов И входом первого блока сдвигающих регистров, вход сдвига которого соединен с тактирующим входом АЦП и выходом первого блока задержки, причем, первый вход первого элемента И соединен с входом элемента НЕ. Работа известного устройства заключается в следующем. Принятый приемником отраженный ЛЧМ сигнал обрабатывается и поступает на амплитудный детектор. На его выходе формируется радиолокационный портрет, который через ключ поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Последовательность дискретных переменных Uk, k=0,1,...- n-1 на выходе аналого-цифрового преобразователя, принимающих значения хa, a =1,2,..., r при независимых отсчетах можно аппроксимировать регулярными неоднородными n=0 связными цепями Маркова с г состояниями. Здесь r - число уровней квантования, n -число отсчетов радиолокационного портрета в стробе дальности. В этом случае многомерные распределения вероятностей радиолокационного портрета с шумом для m-го класса и шума можно записать следующим образом: Логарифм этого отношения является достаточной статистикой для принятия решения о принадлежности принимаемой реализации к m-му классу, m=1,2,...М. Алгоритм принятия решения, что принимаемая реализация относится к μ-му классу, заключается в вычислении Inlm (U) и определении, соответствующего максимальному из вычисленных значений Inl m (U). Выборки Uk с выхода аналого-цифрового преобразователя записываются в первый блок сдвигающих регистров. Разрядные входы сдвигающи х регистров являются адресными входами блока постоянных запоминающих устройств, в котором записаны весовые коэффициенты С помощью блоков сумматоров образуется Μ отношений правдоподобия lnl1(U),lnI2(U).....Μ m (U),...,ΙnΙm (U) для Μ классов целей. Устройство выбора максимума определяет номер сумматора m с максимальным ΙηΙ m (U) и код класса цели отражается на индикаторе. В устройстве производится определение максимального отношения правдоподобия в ожидаемом интервале появления цели. Для этого текущие значения ΙnΙ m (U) вводятся во второй блок сдвигающих регистров. После получения Μ отношений правдоподобия блок устройств выбора максимума определяет максимальное значение отношений правдоподобия в ожидаемом интервале появления цели, которые подаются на устройство выбора максимума. Весовые коэффициенты Fam (k) зависят от дисперсии шума. Поэтому в устройстве предусмотрена их коррекция в зависимости от дисперсии шума. Для этого используется переключение постоянных запоминающих устройств посредством первого дешифратора по результатам измерений дисперсии шума. В данном устройстве предполагается, что последовательность дискретных переменных на выходе АЦП образует неоднородную нуль-связную цепь Маркова. Такая модель радиолокационного портрета соответствует некоррелированным элементам отражения от воздушной цели. Реальная же цель имеет множество коррелированных элементов отражения и ей должна соответствовать L - связная цепь Маркова или симбиоз цепей Маркова с разной связностью. Следовательно, из-за неадекватности модели реальным портретам распознаваемых воздушных целей вероятность правильного распознавания будет низкой. Задачей изобретения является повышение вероятности правильного распознавания за счет учета при распознавании корреляционной структуры радиолокационного портрета. Поставленная задача достигается тем, что в известное устройство содержащее последовательно соединенные антенну, приемник, амплитудный детектор, ключ, аналого-цифровой преобразователь и первый блок сдвигающих регистров, вход синхронизации которого соединен с тактирующим входом аналогоцифрового преобразователя, входом второго блока задержки и выходом первого блока задержки, вход которого соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с входом элемента НЕ, вторым входом ключа, входом установки в нуль RS-триггера, входом установки в нуль регистра кодов дальности и соединен с управляющим входом устройства распознавания, причем соответствующие выходы блоков постоянных запоминающих устройств соединены с соответствующими информационными входами блоков сумматоров, соответствующие информационные выходы которых соединены с соответствующими информационными входами второго блока сдвигающих регистров, соответствующие информационные выходы которых соединены с соответствующими входами блоков устройств выбора максимума, выходы которых соединены с входами устройств выбора максимума, выходы которого соединены с входами блока элементов ИЛИ, выходы которого соединены с входами индикатора, причем выход амплитудного детектора соединен с информационным входом измерителя дисперсии шума, управляющий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вторым входом первого элемента И и первым входом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом RS-триггера, вход установки в единицу которого соединен с установочным входом устройства распознавания, выход второго элемента И соединен со счетным входом счетчика импульсов, выходы которого соединены с соответствующими входами регистра кодов дальности, входы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с опорным входом аналого-цифрового преобразователя, вход установки в ноль счетчика импульсов соединен с вторыми управляющими входами второго блока сдвигающих регистров, выходом формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом элемента НЕ и входом установки нуль первого блока сдвигающих регистров, выход второго блока задержки соединен с первыми входами второго блока сдвигающих регистров, информационные выходы измерителя дисперсии шума соединены с соответствующими входами дешифратора, соответствующие вы ходы которого соединены с соответствующими входами блоков постоянных запоминающих устройств, введем предпроцессор преобразования,информационные входы которого соединены с соответствующими информационными выходами первого блока сдвигающих регистров, соответствующие информационные выходы предпроцессора преобразований соединены с соответствующими адресными входами блоков постоянных запоминающих устройств. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства распознавания. На фиг. 2 приведена структурная схема предпроцессора преобразования. Устройство распознавания (см. фиг. 1) содержит приемник 1, амплитудный детектор 2, ключ 3, аналогоцифровой преобразователь 4, первый блок сдвигающи х регистров 5, RS триггер 6, измеритель дисперсии шума 7, дешифратор 8, блоки постоянных запоминающих устройств 9. Элемент НЕ 10, формирователь импульсов 11, блоки сумматоров 12, генератор тактовых импульсов 13, первый элемент И 14, первый блок задержки 15, второй блок задержки 16, второй блок сдвигающих регистров 17, блоки устройства выбора максимума 18, устройство выбора максимума 19, блок элементов ИЛИ 20, индикатор 21, второй элемент И 22, счетчик импульсов 23, регистр кодов дальности 24, цифроаналоговый преобразователь 25, предпроцессор преобразования 26. Устройство распознавания содержит последовательно соединенные антенну, приемник 1, амплитудный детектор 2, ключ 3, аналого-цифровой преобразователь 4 и первый блок сдвигающих регистров 5, вход синхронизации которого соединен с тактирующим входом аналого-цифрового преобразователя 4, входом второго блока задержки 16 и выходом первого блока задержки 15, вход которого соединен с выходом первого элемента И 14, первый вход которого соединен с входом элемента НЕ 10, вторым входом ключа 3, входом установки в нуль RS-триггера 6, входом установки в нуль регистра кодов дальности 24 и соединен с управляющим входом устройства распознавания, причем соответствующие вы ходы блоков постоянных запоминающих устройств 9 соединены с соответствующими информационными входами блоков сумматоров 12, соответствующие информационные выходы которых соединены с соответствующими информационными входами второго блока сдвигающих регистров 17, соответствующие информационные выходы которых соединены с соответствующими входами блоков устройств выбора максимума 18, выходы которых соединены с входами устройств выбора максимума 19, выходы которого соединены с входами блока элементов ИЛИ 20, выходы которого соединены с входами индикатора 21, причем выход амплитудного детектора соединен с информационным входом измерителя дисперсии шума 7, управляющий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов 13, вторым входом первого элемента И 14 и первым входом второго элемента И 22, первый вход которого соединен с выходом RS-триггера 6, вход установки в единицу которого соединен с установочным входом устройства распознавания, выход второго элемента И 22 соединен со счетным входом счетчика импульсов 23, выходы которого соединены с соответствующими входами регистров кодов дальности 24, выходы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя 25, выход которого соединен с опорным входом аналого-цифрового преобразователя 4, вход установки в ноль счетчика импульсов 23 соединен с вторыми управляющими входами второго блока сдвигающих регистров 17, вы ходом формирователя импульсов 11, вход которого соединен с выходом элемента НЕ 10 и входом установки нуль первого блока сдвигающих регистров 5, выход второго блока задержки 16 соединен с первыми входами второго блока сдвигающих регистров 17, информационные выходы измерителя дисперсии шума 7 соединены с соответствующими входами дешифратора в, соответствующие выходы которого соединены с соответствующими входами блоков постоянных запоминающих устройств 9, введем предпроцессор преобразования 26, информационные входы которого соединены с соответствующими информационными выходами первого блока сдвигающих регистров 5, соответствующие информационные выходы предпроцессора преобразований 26 соединены с соответствующими адресными входами блоков постоянных запоминающих устройств 9. Работа предлагаемого устройства распознавания заключается в следующем. Принятый приемником 1 отраженный ЛЧМ сигнал обрабатывается и поступает на амплитудный детектор 2. На его выходе формируется радиолокационный портрет воздушной цели. За счет большой девиации частоты, достигающей 60-80 Мгц достигается высокое разрешение по дальности. Вследствие чего, радиолокационный портрет характеризует геометрические особенности воздушной цели. Этот портрет посредством ключа 3 селектируется по дальности и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 4. Последовательность дискретных переменных Хк, к=0,1.....n-1, на выходе аналого-цифрового преобразователя 4, принимающих значения X, =1,2..... r, при зависимых (коррелированных) отсчета х можно аппроксимировать неоднородными L-связньгми цепями Маркова с г - состояниями. Здесь r- число уровней квантования, n -число отсчетов радиолокационного портрета в стробе дальности. В этом случае многомерные распределения вероятности радиолокационного портрета с шумом и шума можно записать следующим образом: При такой аппроксимации информация заключена также в связности марковской цепи. Для оптимальной обработки такого сигнала необходимо учесть эту ин формацию при обработке. Эту операцию осуществляет предпроцессор преобразования 26. Синтезируем структуру предпроцессора преобразования, преобразующего неоднородную L-связную цепь Маркова в неоднородную нуль-связную. Для получения структуры подвергнем L- связную неоднородную цепь Маркова преобразованию Уолша-Адамара где Η - матрица Адамара порядка N. В развернутом виде это выражение запишется как Такое представление позволяет вычислять составные части коэффициентов вектора U независимо Аналогично продолжая процедуру разбиения, через шагов получим структуру предпроцессора преобразования. На фиг. 2 приведена структура предпроцессора преобразования при n=8 и матрицы Адамара Предпроцессор преобразования представляет собой многослойную нейроподоб-ную сеть с фиксированными весовыми коэффициентами. Межнейронные связи в ней упорядочены по Уолшу-Адамару. Коэффициенты U=[U 0.U1.....Un-1]T образуют н уль-связную цепь Маркова, т.к. выполняется условие где I - единичная матрица. Такая нуль-связная цепь Маркова является вторичным описанием связной последовательности дискретных переменных радиолокационного портрета воздушной цели, в котором учтена корреляционная структура радиолокационного портрета. Преобразование это вторичного описания в пространство решений осуществляется оптимальной структурой обработки для нуль связной цепи Маркова. В этом случае многомерные распределения вероятности для L -связной цепи Маркова для m -го класса преобразуются к следующему виду Матрица отношений правдоподобия для Μ классов может быть записана следующим образом: Полученное выражение определяет структур у дальнейшей обработки полученного сигнала после предпроцессора преобразований 26. Реализация данного преобразования осуществляется в блоках ПЗУ 9 и блоках сумматоров 12. В блоках ПЗУ записаны весовые коэффициенты для Μ классов. На их адресные входы поступают последовательности дискретных переменных с предпроцессора преобразования 26. С информационных выходов, ПЗУ снимаются логарифмы частных отношений правдоподобия, которые в блоках сумматоров 12 формируются в вектор отношений правдоподобия размерностью М. Инвариантность к временному сдвигу радиолокационного портрета в стробе дальности обеспечивается введением второго блока сдвигающих регистров 17 и блоков устройств выбора максимума 18. Текущее значение отношений правдоподобия вводятся во вторые блоки сдвигающих регистров 17. После получения η отношений правдоподобия блоки устройств выбора максимума определяют максимальные отношения правдоподобия в ожидаемом интервале появления воздушной цели. Принятые решения о типе воздушной цели заключается в определении номера блока устройств выбора максимума 18 с максимальным значением отношения правдоподобия. Эту процедуру реализует устройство выбора максимума 19. Отображение результатов распознавания осуществляется индикатором 21, который управляется блоком элементов ИЛИ. Весовые коэффициенты в блоках ПЗУ при оптимальной обработке зависят от дисперсии входного шума. Поэтому в устройстве распознавания предусмотрена их коррекция в зависимости от дисперсии шума. Дисперсию шума измеряет измеритель дисперсии шума 7, который посредством дешифратора 8 управляет входами выбор кристалла блоков ПЗУ 9. Этим осуществляется коммутация ПЗУ 9 по результатам измерения дисперсии шума. Нормировка радиолекационных портретов при изменении расстояния до воздушной цели реализуется за счет изменения опорного напряжения на аналого-цифровом преобразователе 4. Дальность до цели измеряется посредством преобразователя временного интервала в код собранного на RS-триггере б, втором логическом элементе И 22, счетчике импульсов дальности 23 и регистре кодов дальности 24. Опорное напряжение для аналого-цифрового преобразователя образуется посредством цифро-аналогового преобразователя 25. Синхронизация всех элементов устройства распознавания осуществляется посредством генератора тактовых импульсов 13, первого элемента И 14, элемента НЕ 10, формирователя импульсов 11, первого 15 и второго 16 блоков задержки. Эти элементы формируют последовательность управляющих импульсов с необходимыми временными задержками. В качестве элементов предпроцессора преобразований могут быть использованы интегральные микросхемы К100ИМ180 [6]. Блоки постоянных запоминающих устройств могут быть выполнены на интегральных микросхемах 573 серии. Блоки сумматоров могут быть реализованы на интегральных микросхемах К100ИМ180. Аналого-цифровой преобразователь может быть построен на интегральных микросхемах 1107ПВ1, 1107ПВ2, 1107ПВЗ. Блоки сдвигающих регистров могут быть выполнены на интегральных микросхемах 1500 серии. Блоки устройств выбора максимума могут быть построены на интегральных схемах ци фровых компараторов 555СП1. Остальные элементы устройства могут быть выполнены на интегральных схемах средней степени интеграции [6]. Предлагаемое техническое решение направлено на повышение вероятности правильного распознавания за счет использования корреляционных свойств радиолокационного портрета. Корреляционные свойства портрета являются дополнительным признаком, введение которого естественного повышает вероятность правильного распознавания за счет введения дополнительной информации. Этим самым предлагаемое устройство распознавания превосходит базовый объект, в качестве которого целесообразно выбрать устройство [3]. Таким образом, использование нового элемента - предпроцессора преобразований, позволяет повысить вероятность правильного распознавания.