Спосіб енергетичного виявлення тривалого немодульованого радіосигналу і послідовного оцінювання його початкової фази і доплерівської частоти при плинному оцінюванні байєсового відношення правдоподібності

Реферат: Спосіб енергетичного виявлення тривалого немодульованого радіосигналу і послідовного оцінювання його початкової фази і доплерівської частоти при плинному оцінюванні байєсового відношення правдоподібності, в якому вхідна реалізація зрушується за фазою в діапазоні однозначності та складається з еталонними радіосигналами відповідної тривалості, сформованими за результатами оцінки модуля фази, пропорційному відношенню різниці байєсових відношень правдоподібності при синфазному складанні та оптимально оціненому до різниці байєсових відношень правдоподібності при синфазному і протифазному складанні контрольних і еталонних радіосигналів в широкосмуговому квадратурному каналі з парним розподілом байєсового відношення правдоподібності, з визначенням знаку в непарному квадратурному каналі за розподілом максимуму байєсового відношення правдоподібності відносно еталонного радіосигналу без початкової фази в діапазоні однозначних фазових зрушень вхідної реалізації з різними кроками дискректизації (квазіоптимальне і оптимальне уточнення доплерівської частоти) за байєсовим відношенням правдоподібності, як відношенням суми вибірок амплітуд суміші радіосигналу, шуму і еталонного радіосигналу до усередненої суми модулів вибірок амплітуд шуму, та дешифрування розподілів максимумів байєсового відношення правдоподібності в діапазоні фазових зрушень вхідної реалізації в усіх каналах оцінювання доплерівській частоті вхідного тривалого немодульованого радіосигналу. UA 115109 U (12) UA 115109 U UA 115109 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі радіотехніки і може бути використана в радіоприймальних пристроях систем радіолокації, радіонавігації, зв'язку та керування. Найбільш близьким до заявленої корисної моделі, вибраним як найближчий аналог, 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 несучій 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 непарному 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 в діапазоні однозначних фазових зрушень вхідної реалізації доплерівській частоті вхідного тривалого немодульованого радіосигналу. Недоліком найближчого аналогу є те, що він потребує значного часу для обробки інформації за рахунок зведення до квадрату амплітуди кожної вибірки випадкового процесу. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб енергетичного виявлення тривалого немодульованого радіосигналу і послідовного оцінювання його початкової фази і доплерівської частоти при плинному оцінюванні байєсового відношення правдоподібності, який дозволить оптимально оцінити початкову фазу і доплерівську частоту тривалого немодульованого радіосигналу і зменшити час обробки інформації. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що із виявленої суміші сигналу і шуму формують послідовність різнотривалих радіосигналів, зрушених за фазою в діапазоні [-π…π] 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 несучій частоті. Вирівнювання початкових фаз виявленого 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 байєсового 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 байєсових відношень правдоподібності в діапазоні фазових затримок вхідної суміші радіосигналу і шуму [-π…π] при складанні з еталонними радіосигналами кожного частотного радіоканалу однозначно відповідає доплерівській частоті виявленого радіосигналу. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у скороченні часу обробки інформації на основі оцінювання байєсового відношення правдоподібності на інтервалі існування радіосигналу при складанні амплітудних вибірок суміші радіосигналу і шуму з сукупністю вибірок амплітуд еталонних радіосигналів в різносмугових каналах. На фіг. 1 приведений алгоритм функціонування засобу для реалізації запропонованого способу. На фіг. 2а) і 2b) приведені алгоритми засобів оцінювання енергетичного і байєсового відношень правдоподібності. На фіг. 3 приведений розподіл максимумів байєсового відношення правдоподібності у парному квадратурному каналі в діапазоні фазових зрушень еталонного радіосигналу [-π…π] у 1 UA 115109 U 5 10 15 20 25 30 35 40 широкосмуговому каналі оцінювання початкової фази вхідного радіосигналу при складанні його з еталонним радіосигналом при рівних амплітудах aеt=nekv=as=10 (фіг. 3а) та при амплітудах, рівних аеt=as=1; nckv=10 (фіг. 3b). На фіг. 4 приведені залежності байєсового відношення правдоподібності у непарному квадратурному каналі в діапазоні фазових зрушень еталонного радіосигналу [-π…π] у широкосмуговому каналі оцінювання початкової фази вхідного радіосигналу при складанні його з еталонним радіосигналом при рівних амплітудах aet=nеkv=as=10 (фіг. 4а) і аet=аs=1; nekv=10 (фіг. 4b). На фіг. 5 приведені залежності енергетичного відношення правдоподібності від набігу фази -7 -6 -5 -4 -3 -2 за різні тривалості радіосигналів τ 5•10 ; 5•10 ; 5•10 ; 5•10 5•10 ; 5•10 ; 0,05; 0,5; 5; 50; 500 с в діапазоні фазових зрушень вхідної реалізації [-π…π] для радіосигналів з доплерівською частотою fd=±33 Гц при рівних початкових фазах еталонного і вхідного радіосигналу та рівних амплітудах еталонного радіосигналу, еквівалентної амплітуди шуму і вхідного радіосигналу aet=nekv=as=10 при їх складанні. На фіг. 6 приведені залежності енергетичного відношення правдоподібності від набігу фази -7 -6 -5 -4 -3 -2 за різні тривалості радіосигналів τ 5•10 ; 5•10 ; 5•10 ; 5•10 ;5•10 ; 5•10 ; 0,05; 0,5; 5; 50; 500 с в діапазоні фазових зрушень вхідної реалізації [-π…π] для радіосигналів з доплерівською частотою fd=±33,777 Гц при рівних початкових фазах еталонного і вхідного радіосигналу та рівних амплітудах еталонного радіосигналу, еквівалентної амплітуди шуму і вхідного радіосигналу аеt=nekv=as=10 при їх складанні. Суть запропонованого способу енергетичного виявлення тривалого немодульованого радіосигналу і послідовного оцінювання його початкової фази і доплерівської частоти 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 основними каналами оцінювання доплерівської частоти. У кожному з каналів сигнал в діапазоні однозначних фазових зсувів вхідної реалізації [-π…π] поділяється на інтервали різної тривалості і складається із сукупністю квадратурно зрушених еталонних очікуваних радіосигналів таких же тривалостей на несучій частоті. Сукупність еталонних очікуваних радіосигналів в радіоканалі оцінювання початкової фази формується на основі апріорних відомостей про зондуючий радіосигнал або шляхом вимірювання несучої 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 байєсових відношень правдоподібності при синфазному складанні та оптимально оціненому до різниці байєсових відношень правдоподібності при синфазному і протифазному складанні контрольних і еталонних радіосигналів в широкосмуговому квадратурному каналі з парним розподілом байєсового відношення правдоподібності (фіг.3), розрахованому на смугу доплерівських частот об'єктів, що рухаються з великими швидкостями за межею відомих: 0  45 50 55  мax   в им ,  мах   мін  (1) де мах - максимальне значення байєсового відношення правдоподібності при синфазному складанні радіосигналів з оціненими і відомими амплітудами за контрольним радіосигналом; мін  - мінімальне значення байєсового відношення правдоподібності при протифазному складанні радіосигналів з оціненими і відомими амплітудами за контрольним радіосигналом; в им - оцінене значення байєсового відношення правдоподібності при складанні вхідної реалізації з еталонними радіосигналами з оціненими і відомими амплітудами в квадратурному каналі з парним розподілом байєсового відношення правдоподібності. Знак початкової фази еталонного радіосигналу оцінюється за розташуванням максимуму байєсового відношення правдоподібності у непарному 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 eт2cos; xет2sin та оптимального xeт3cos оцінювання (фіг. 1). Після складання амплітуд суміші радіосигналу і внутрішнього шуму з еталонними радіосигналами оцінюється байєсове відношення правдоподібності для всіх еталонних радіосигналів радіоканалів і формується матриця байєсових відношень правдоподібності. За критерієм максимуму байєсового відношення 2 UA 115109 U 5 10 15 правдоподібності приймається рішення про квазіоптимальну оцінку доплерівської частоти радіосигналу. Параметри квазіоптимального оцінювання є вхідними даними для формування еталонних радіосигналів для більш точного оцінювання x eт3cos. Еталонні радіосигнали складаються зі значеннями виявленої суміші радіосигналу і внутрішнього шуму і визначається матриця байєсових відношень правдоподібності в діапазоні фазових зрушень вхідної виявленої суміші з меншим кроком дискретизації. Результат дешифрування відповідності фазового розподілу максимумів байєсових відношень правдоподібності в усіх каналах оцінювання в діапазоні фазових зрушень вхідної реалізації доплерівській частоті вхідного радіосигналу (фіг. 5, 6) і є оцінкою доплерівської частоти тривалого немодульованого радіосигналу. 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. Певцов, А.Я. Яцуценко та ін. - №2012004737; заявл. 17.04.2012; опубл. 26.11.2012, Бюл. № 22. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 Спосіб енергетичного виявлення тривалого немодульованого радіосигналу і послідовного оцінювання його початкової фази і доплерівської частоти при плинному оцінюванні байєсового відношення правдоподібності, який ґрунтується на перевірці статистичних гіпотез за критерієм мінімуму середнього ризику і використовує енергетичне відношення правдоподібності, який відрізняється тим, що для прийняття рішень використовують байєсове відношення правдоподібності і після виявлення інтервалу часу, де енергетичне відношення правдоподібності перевищує поріг виявлення із заданою ймовірністю хибних тривог, до фазозрушеної в діапазоні однозначності з заданою дискретністю вибірки суміші амплітуд тривалого немодульованого радіосигналу і шуму, з якої формуються вибірки різної тривалості і розподіляються за каналами відповідної смуги доплерівських частот, додають квадратурно зрушені сукупності вибірок амплітуд еталонних радіосигналів відповідної тривалості на несучій 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 байєсового відношення правдоподібності і вирівнюванні початкових фаз прийнятого і визначених еталонних квадратурно зрушених радіосигналів за оцінкою модуля фази, пропорційному відношенню різниці байєсових відношень правдоподібності при синфазному складанні та оптимально оціненому до різниці байєсових відношень правдоподібності при синфазному і протифазному складанні контрольних і еталонних радіосигналів в широкосмуговому квадратурному каналі з парним розподілом байєсового відношення правдоподібності, розрахованому на смугу доплерівських частот об'єктів, що рухаються з великими швидкостями за межею відомих аналогів, з визначенням знаку в непарному квадратурному каналі за розподілом максимуму байєсового відношення правдоподібності відносно еталонного радіосигналу без початкової фази і дешифруванні відповідності фазового розподілу значень максимумів байєсових відношень правдоподібності в усіх різнотривалих каналах оцінювання доплерівській частоті вхідного тривалого немодульованого радіосигналу. 3 UA 115109 U 4 UA 115109 U 5 UA 115109 U 6 UA 115109 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 7