В ряде задач приёма сигналов в присутствии шумов нельзя ограничиться таким общим критерием, как отношение сигнал / шум. Возникает необходимость использовать более тонкие статистические свойства процессов, которые дают возможность количественно оценить достоверность полученных данных. (например, о координатах объекта по сигналам РНС или координатах цели по данным радиолокатора). Вследствие случайного характера помех принципиально невозможно добиться их полного устранения. Использование рассмотренных выше «оптимальных» фильтров меняет характеристики случайного процесса, но процесс остаётся случайным. Путём совершенствования приёмных устройств можно снизить вероятность ошибки только до некоторого уровня. .

В данном пособии ограничимся изложением классической задачи обнаружения сигнала. Пусть на выходе приёмного устройства имеется некий сигнал - случайный процесс:

U(t) = V(t) + z (t) (7.1)

Этот процесс может представлять либо только шумы - z (t) . либо сумму детерминированного сигнала V(t) и шума. Будем считать, что факт наличия сигнала V(t) тоже случаен.

Для решения вопроса о наличии сигнала в данный момент можно принять правило: сигнал присутствует, если U (t) > E, т.е. превышает некоторый уровень, порог и что сигнал отсутствует в противоположном случае. U(t)

Ошибочный ответ может быть дан в двух несовместимых между собою случаях:1) когда сигнал отсутствует, V(t) = 0, но напряжение шума превышает уровень Е. (событие А = «ложная тревога» .- Л.Т.) 2) Когда сигнал присутствует, V(t) 0, но сумма сигнала и шума не превышает уровня U(t) Б, «пропуск сигнала»).

Вероятность ложной тревоги (событие А ), т. е. того, что будут совмещены два события - отсутствие сигнала и превышение шумом уровня Е (при отсутствии сигнала) , равна априорной вероятности отсутствия сигнала, умноженной на апостериорную вероятность превышения уровня Е, при условии, что сигнал отсутствует. Априорной вероятностью q отсутствия сигнала зададимся, а апостериорную вероятность превышения шумом уровня Е легко получить по одномерной функции распределения шума W(x).

Тогда (7.2)

Вероятность того, что будут совмещены два события - присутствие сигнала и непревышение суммарным напряжением уровня Е (вероятность события Б ) равна априорной вероятности присутствия сигнала, умноженной на апостериорную вероятность непревышения уровня Е при условии, что сигнал присутствует. Априорная вероятность присутствия сигнала равна:

Апостериорную вероятность непревышения уровня Е можно получить, используя одномерную функцию распределения суммы сигнала и шума - .

, тогда (7.3),

Так как события А и Б несовместимы, то вероятность ошибочного ответа Р (А или Б ) равна:

Р(А или Б) = Р(А) + Р(Б) =

Следовательно, искомая вероятность правильного ответа равна:

Возникает вопрос: как выбрать пороговый уровень Е? Ясно, что если уровень выбрать высоким, то вероятность Р(А) - ложной тревоги будет мала, но вероятность пропуска имеющегося сигнала будет велика. Наоборот, при низком уровне Е мала будет вероятность пропуска сигнала, но будет значительной вероятность ложной тревоги Р (А).Эти качественные рассуждения можно облечь в количественные соотношения, зависящие от конкретной задачи.

Может быть поставлена задача нахождения оптимальной величины порога Е, для которого вероятность правильного ответа (7.5) при заданных функциях распределения сигнала и шума максимальна. Вычисляя производную выражения (7.5) по Е и приравнивая её нулю, получаем уравнение для определения оптимального уровня:

Что даёт (7.6).

Статистический критерий (7.6), обеспечивающий максимальную вероятность правильного ответа при одном или нескольких измерениях, называется критерием «идеального наблюдателя ».

Как следует из уравнения (7.6), определяемый уровень зависит от вида функций распределения.

Рассмотрим решение этого уравнения на примере обнаружения положительной телеграфной посылки (положительного импульса с амплитудой V) на фоне шума, подчиняющемуся нормальному закону распределения, с дисперсией . Наличие или отсутствие сигнала скажется только на среднем значении суммарного сигнала (7.1).

Соответственно плотности распределения будут иметь вид:

, (7.7).

Смысл выбора порога (см. уравнение 7.6) иллюстрируется рис.3.7 .

Рис. 36 Рис.37

Оптимальный уровень определяется точкой пересечения графика (1) - распределения шума с графиком (2) - совместного распределения сигнала и шума.(с учётом масштабных коэффициентов q,p). Как видно из рисунка 3.7 , при сильном сигнале уровень Е должен выбираться высоким, а при слабом этот уровень приближается к среднеквадратичному напряжению шума.

В случае, когда априорная вероятность появления сигнала неизвестна, часто полагают р=1/2, считая, что априорно равновероятно, как наличие, так и отсутствие сигнала. (заметим, что при этом q=1/2 тоже). Тогда для распределений (7.7) величина порога оказывается равной Е= V/2. (См. Рис 3.6).

Если уровень Е выбран, то для рассматриваемого примера, где плотность распределения вероятностей шума и сигнала с шумом определены выражениями (7.7), для вероятностей ложной тревоги и пропуска сигнала, используя (7.2) и (7.3), получаются выражения:

- функция Крампа .

На практике обычно интересуются не вероятностью пропуска сигнала, а вероятностью правильного обнаружения D (при условии, что превышен уровень Е):

(при p=1/2)..(7.9).

Приведём другой пример. Подлежащий определению сигнал является огибающей суммарного высокочастотного колебания, которое вызвано как воздействием шума, так и полезного высокочастотного сигнала (радиоимпульса).

При воздействии одного шума плотность распределения огибающей r высокочастотного колебания описывается функцией Релея:

при , и при r

Дисперсия шума.

При совместном воздействии шума и высокочастотного сигнала огибающая

имеет плотность распределения, подчиняющуюся закону Релея - Райса:

, при r >0 (7.11).

и , при r модифицированная функция Бесселя.

Графики функций (7.10) и (7.11) приведены на рис. 38.

Если в этом примере опять принять p=q, то оптимальный уровень опять определится точкой пересечения кривой распределения шума с кривой совместного распределения сигнала и шума. Из рисунка видно: при сильном сигнале уровень Е должен выбираться высоким, а при слабом сигнале этот уровень приближается к среднеквадратичному напряжению шума. При p q масштабы графиков функций (7.10) и (7.11) соответственно изменятся, но оптимальный уровень будетпо-прежнемуопределяться уравнением (7.6).то есть точкой пересечения соответствующих графиков.

Рассмотренный критерий идеального наблюдателя, когда как ложное обнаружение, так и пропуск сигнала нежелательны в одинаковой степени, наиболее характерен для систем радиосвязи.

В радиолокационных системах обнаружения используется другой критерий, называемый критерием Неймана-Пирсона. Использование другого критерия объясняется тем, что ложное обнаружение цели может иметь весьма нежелательные последствия. Поэтому вероятность ложной тревоги должна быть весьма малой, обычно задаются её значением порядка -. Часто её значение не может быть увеличено даже учитывая то, что при этом снижается вероятность обнаружения сигнала. Итак, при использовании критерия Неймана-Пирсона вероятность ложной тревоги фиксируется изначально. Так как вероятность ложной тревоги функционально связана с относительным порогом, то последний также оказывается заданным

Практически стараются удовлетворить одновременно двум противоречивым требованиям: 1) чтобы вероятность Р(Б) пропуска сигнала не превосходила некоторой величины [Р(Б)

Левый график изображает функцию, а правый -.

Вертикальная линия, восстановленная из точки соответствующего значения относительного порога (E/s ), совместно с графиками ограничивает площади, соответствующие вероятностям Р(А) и Р(Б).Они отмечены разной штриховкой.. Приведенные графики позволяют качественно проанализировать различные ситуации. Так при увеличении отношения сигнал /шум (а/s ) график функции будет смещаться вправо(смотри рис.38). Поэтому для сохранения допустимой величины Р(Б) -вероятности пропуска сигнала, окажется возможным увеличить относительный порог E/s . При этом площадь Р(А) - вероятность ложной тревоги уменьшится! Верно и обратное.

Поэтому единственной возможностью увеличения вероятности правильного обнаружения цели остаётся повышение отношения сигнал /шум на входе порогового устройства, т. е. на выходе линейного тракта приёмного устройства. Эти вопросы были рассмотрены в предыдущих разделах. Методики расчета конкретных радиотехнических устройств и количественных оценок вероятностных характеристик приема реальных флуктуирующих сигналов в присутствии шума достаточно сложны и изложены в специальной литературе.

5.2. Количественные критерии оценки

Количественные критерии оценки эффективности программных средств анализа видеоизображений основаны на проведении натурных испытаний по проверке эффективности алгоритма.

Например, проверка детектора движения требует многократного нарушения охраняемой зоны с последующей регистрацией результатов опытов (количество зарегистрированных нарушений и количество пропущенных нарушений).

На основании данных опытов производится вычисление вероятности правильного функционирования алгоритма, (в приведенном далее примере вероятность обнаружения (Робн.)).

Данные оценки могут базироваться на стандартных «гостированных» методиках оценки, например, на методике, описанной в стандарте СТ СЭВ 5313-85 «Прикладная статистика. Правила определения доверительных границ для биноминального и отрицательно биноминального распределения».

Однако, данные методики сложны для понимания, трудны в практической реализации. В первую очередь эти методики требуют проведения большого количества опытов (обычно количество опытов должно превышать 100 испытаний). В некоторых испытаниях данный подход неприемлем (например, регистрация дыма и пламени с помощью алгоритмов видеоаналитики).

Поэтому ниже проводится упрощенная методика количественной оценки правильности функционирования алгоритма видеоаналитики, взятой из книги Е.С. Вентцель «Теория вероятностей» издательство «Наука» 1969 г.

Данная методика более проста для понимания и реализации.

В основе данной методики лежит понимание, что с уменьшением количества проведенных испытаний мы получаем вероятность события, находящегося в некотором доверительном интервале, т.е. в диапазоне возможных ошибок (для получения более строгого математического определения доверительного интервала следует обратиться к Е.С. Вентцель «Теория вероятностей»).

Рассмотрим на примере расчет вероятности события.

Провели 5 опытов, из них обнаружили вторжение в 4 случаях, Р обн =4/5=0,8.

Примечание. Вероятность события

А(Р(А))=m/n

Где m - число появлений А; n - общее число произведенных опытов.

Примечание. Доверительный интервал - интервал значений параметра, совместимых с опытными данными и не противоречащих им.

Обращаемся к графику по определению доверительного интервала, взятого из Е.С. Вентцель «Теория вероятностей» издательство «Наука» 1969 г., рис 14.5.2 Вид графика приведен ниже.

На этом графике по вертикали отложены значения доверительного интервала, по горизонтали - вероятность события наших опытов. Цифра над линиями графиков указывает на количество проведенных опытов (в данном случае - 5 опытов).

Рис. 18 - График по определению доверительного интервала

На данном графике показано, что вероятность обнаружения Р обн =0,8 (т.е. провели пять опытов, из них положительными оказались четыре. Р обн =4/5=0,8). При этом величина доверительного интервала составила величину от 0,42 до 0,97 с вероятностью v =0,9.

Значение по количеству опытов уменьшать нельзя, поскольку границы доверительного интервала уже достаточно большие.

Результаты положительных опытов уменьшить нежелательно. Снижение этих результатов даже на одно значение, (т.е. провели пять опытов, из них положительными оказались три. Р обн =3/5=0,6), дает Р обн =0,6, (хотя данный результат может быть приемлем при сложных условиях эксплуатации или при многорубежной охране).

Увеличение количества опытов уменьшает ширину доверительного интервала, что является положительным фактором.

Примечание.

В некоторых случаях возможно проведение опытов в количестве 100 и более раз (например, определение номеров проезжающих машин). Тогда доверительный интервал для вероятности обнаружения Р обн =0,8 будет всего в пределах от 0,74 до 0,82.

Иногда бывают случаи, когда в 10 опытах получили 10 обнаружений, однако это не значит, что вероятность обнаружения = 1, тогда надо использовать другую формулу.

При этом производят расчет вероятности, исходя из того, что событие не произошло, т.е. не обнаружили (см. ниже).

где v - достаточно большая доверительная вероятность (в нашем примере v =0,9),
n - количество опытов.

При пяти положительных опытах (n=5) имеем , что означает, что вероятность необнаружения составляет 0,369, т.е. вероятность обнаружения 1-0,369=0,631.

Округляя, получим, что система будет обнаруживать 6 человек из 10 с вероятностью 0,9.

При n=10, верхняя граница доверительного интервала , что означает, что вероятность необнаружения составляет 0,206, т.е. вероятность обнаружения 1-0,206=0,794.

Округляя, получим, что система будет обнаруживать 8 человек из 10 с вероятностью 0,9.

При n=25, верхняя граница доверительного интервала , что означает, что вероятность необнаружения составляет 0,088, т.е. вероятность обнаружения 1-0,088=0,912.

Округляя, получим, что система будет обнаруживать 9 человек из 10 с вероятностью 0,9.

Обобщим приведенные выше расчеты для различного количества опытов (5, 10, 25 опытов)

А) n - количество опытов, Р - вероятность обнаружения, I v - доверительный интервал.

N=5, Р обн. =0,8, I v = {0,42-0,97};

N=10, Р обн. =0,8, I v = {0,56-0,96};

N=25, Р обн. =0,8, I v = {0,67-0,9}.

Б) для случая, когда имели только положительный результат

N=5, Р обн. =0,6 с вероятностью 90%;

N=10, Р обн. =0,8 с вероятностью 90%;

N=25, Р обн. =0,9 с вероятностью 90%.

Среднее время между ложными тревогами (Т лож. трев.)

Данный параметр является взаимосвязанным параметром с вероятностью обнаружения (Р обн.). Чем выше (Р обн.), тем меньше (Т лож. трев.).

Большое количество ложных тревог негативно сказывается на эффективности охраны, поскольку оператор перестает реагировать на происходящие события, считая их ложной тревогой, поэтому в зависимости от важности охраняемого объекта и значения регистрируемого параметра необходимо разумно выбирать данный параметр.

Из практики обычно считают, что среднее время между ложными тревогами должно быть не более 24 часов.

В общем случае допустимое время между ложными тревогами определяется требованиями заказчика, который определяет их, исходя из специфики несения службы личным составом и важности объекта охраны.

Опытным путем, получив приемлемую вероятность Р обн, не изменяя условий испытаний нужно убедиться в допустимом интервале времени между ложными тревогами.

Часто при проведении приемо-сдаточных испытаний вероятность обнаружения регистрируется при одних настройках системы, а время между ложными тревогами - при других настройках. Данный подход является недопустимым.

Примечание. Иногда Т лож. трев. заменяют вероятностью ложной тревоги. (Р лт). В нашем случае Т лож. трев. интуитивно более понятно.

Вероятность ложной тревоги. Р лт - вероятность того, что за время Т произойдет ложное срабатывание системы. Статистически оценивается частота ложных тревог - количество ложных тревог за определенный интервал времени. Средний интервал времени между двумя последовательными ложными срабатываниями называется наработкой на ложное срабатывание (Т лож.трев.). В представлении о пуассоновском характере потока ложных тревог можно записать:

Р лт = exp (Тp./T лож. трев.)

Где: Р лт. - вероятность ложной тревоги;

Тp.- время нахождения системы в работоспособном состоянии.

Рассмотренные характеристики связаны между собой таким параметром, как чувствительность системы. Чувствительность - величина, обратная порогу. Порог - некое значение, ниже которого воздействие интерпретируется как шумы. Порог регулируется во время настройки системы. Чем больше чувствительность, тем больше вероятность P обн. , но при увеличении чувствительности возрастает и частота ложных тревог (Р лт.). Эта ситуация показана на рис.19.

При настройке системы приходится лавировать между этими параметрами, при этом задача заключается в подборе оптимального уровня чувствительности.

Часто в научной литературе можно встретить термин «Ошибка первого рода» и «Ошибка второго рода». Данные термины близки по своей сути (Р обн. и Р лт).

Ошибки первого рода (англ. type I errors, a errors, false positives) и ошибки второго рода (англ. type II errors, v errors, false negatives) в математической статистике - это ключевые понятия задач проверки статистических гипотез. Тем не менее, данные понятия часто используются и в других областях, когда речь идёт о принятии «бинарного» решения (да/нет) на основе некоего критерия (теста, проверки, измерения), который с некоторой вероятностью может давать ложный результат.

Ошибку первого рода часто называют ложной тревогой , ложным срабатыванием или ложноположительным срабатыванием.

Ошибку второго рода иногда называют пропуском события или ложноотрицательным срабатыванием.

Первая группа показателей качества обнаружения чаще всего используется в теории обнаружения и является наиболее общей. Вторая и третья группы используются, как правило, при решении практических задач.

4.2. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ В ТОЧКЕ

Вероятностью ложной тревоги в точке называют вероятность того, что шумовые выбросы, соответствующие одному и тому же разрешаемому объему зоны обнаружения, на входе устройства сравнения с порогом превысят порог обнаружения.

Значение вероятности ложной тревоги может быть определено либо аналитически, либо экспериментально.

Аналитический метод определения используется при известной плотности распределения вероятности шума на входе устройства сравнения с порогом . Значение вероятности ложной тревоги в точке может быть найдено по формуле

где - порог принятия решения о наличии цели.

Вычисление значения по формуле (4.1) соответствует вы-

числению площади под кривой плотности распределения шума , лежащей справа от

Рис. 4.1. Схема установки для экспериментального оп­ределения вероятности ложной тревоги

Схема, приведенная на рис. 4.1, при остановленной антенне ил­люстрирует сущность экспериментального метода определения зна­чения . Зная количество стробирующих импульсов, поступив­ших на селектор дальности, вероятность ложной тревоги можно определить как

(4.2)

где - общее число стробирующих импульсов, определяющее число независимых шумовых выбросов, поступивших на вход схемы сравнения с порогом;

Число шумовых выбросов, превысивших порог обна­ружения.

Установим связь вероятности ложной тревоги в точке с пока­зателем ложных тревог . Для этого представим соотношение (4.2) следующим образом:

(4.3)

Знаменатель соотношения (4.3) можно трактовать как среднее число независимых шумовых выбросов на входе устройства сравне­ния с порогом, приходящихся на одну ложную тревогу. Это число и принято называть показателем ложной тревоги:

(4.4)

С учетом (4.3) и (4.4)

(4.5)

Вероятностью правильного обнаружения в точке называют ве­роятность того, что выбросы смеси сигнала и шума, соответствую­щие одному и тому же выделенному разрешаемому объему зоны обнаружения, на входе устройства сравнения с порогом превысят порог обнаружения.

Численное значение вероятности правильного обнаружения можно определить по формуле

где - плотность распределения вероятности смеси сигнала и шума на входе устройства сравнения с порогом. Вероятность правильного обнаружения и ложной тревоги в точке сравнительно слабо зависит от особенностей построения при­емного тракта той или иной РЛС. Поэтому в подавляющем боль­шинстве случаев кривые обнаружения и строятся для этой группы показателей качества обнаружения.

4.3. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ ЗА ОБЗОР

Вероятностью ложной тревоги за обзор Р лт3 называют веро­ятность того, что шумовые выбросы на входе устройства сравне­ния с порогом хотя бы один раз за один цикл обзора превысят порог обнаружения.

Установим связь вероятности ложной тревоги за обзор с веро­ятностью ложной тревоги в точке. Так как шумовые выбросы в разрешаемых объемах независимы, то вероятность ложной трево­ги за обзор можно определить следующим образом:

(4.7)

где - вероятность ложной тревоги в -м разрешаемом объеме;

Число разрешаемых объемов в зоне обнаружения. При одинаковых значениях вероятности ложной тревоги, рав­ных , во всех элементах разрешения из (4.6) следует

Если выполняется условие , то

и соотношение (4.7) с достаточной для практики точностью мож­но представить в виде

(4.8)

Понятие вероятности правильного обнаружения за обзор сов­падает с понятием вероятности правильного обнаружения в точке. Поэтому

4.4. ПЕРИОД ЛОЖНОЙ ТРЕВОГИ

Как уже отмечалось, вероятность ложной тревоги в точке и показатель ложных тревог связаны между собой соотношением (см. (4.5))

Используем записанное соотношение для выяснения связи ве­роятности ложной тревоги с периодом ложной тревоги. Для этого умножим правую часть соотношения (4.5) на (здесь-число импульсов в пачке, -длительность импульса на выходе приемника РЛС):

(4.9)

Произведение представляет собой время, затрачиваемое на просмотр одного разрешаемого объема зоны обнаружения (при равномерном обзоре). Поэтому знаменатель соотношения (4.9) можно трактовать (с учетом сущности понятия показатель ложной тревоги) как среднее значение интервала времени между двумя ложными тревогами. Этот интервал времени и называют периодом ложной тревоги :

(4.10)

С учетом (4.10)

(4.11)

Последнее соотношение может быть использовано для перехода от вероятности ложной тревоги в точке к периоду ложной трево­ги либо наоборот. Как следует из (4.11), для вычисления значения должны быть известны такие характеристики РЛС, как число импульсов в пачке и длительность импульса. Допустимое значение периода ложных тревог определяется требованием потребителя радиолокационной информации и зависит от назначения РЛС:

4.5. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ВЕРОЯТНОСТИ ПРАВИЛЬНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И ЛОЖНОЙ ТРЕВОГИ

Интегральной вероятностью правильного обнаружения и принято называть вероятность того, что выбросы смеси сигнала и шума, соответствующие выделенному разрешаемому объему зоны обнаружения, превысят порог обнаружения хотя бы один раз за m циклов обзора.

Вероятность того, что шумовые выбросы на входе устройства сравнения с порогом хотя бы один раз за т циклов обзора пре­высят порог обнаружения, называется интегральнойвероятностью ложной тревоги

Вероятность ложной тревоги определяется исходя из соображений допустимого потока ложных тревог в зависимости от обстановки в районе плаванья и «цены» тревоги. Обращаясь к рис. 3.1, можно констатировать: увеличивая вероятность ложных тревог (смещая порог принятия решения вправо) мы тем самым уменьшаем вероятность пропуска цели, но создаем определенную напряженность оператору РЛС, отвлекаем персонал на разрешение проблем, связанных с появлением ложных целей. Для определения приемлемого для оператора или системы, в которой работает РЛС в целом, потока ложных тревог, вводится понятие периода ложных тревог Т лт , как интервал времени, на протяжении которого вероятность возникновения хотя бы одной ложной тревоги становится равной 0,5. Тогда частота ложных тревог определится из соотношения. Она определяет, сколько ложных тревог в единицу времени, в среднем, на выходе прибора обнаружения при выбранном пороге принятия решения.

Количество элементов разрешения для типичной РЛС определяется из соотношения:

где – часть периода следования импульсов, на протяжении которого шум поступает на вход порогового устройства;

– длительность импульса.

Считая, что шумы через статистически независимые, тогда: – число независимых выборок шумов; F n – частота следования посылок; – число выборок независимых групп; – число выборок: ; – ширина диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости на выбранном уровне; – скорость обращения (сканирование) антенны (об/мин.; советов/с).

Если – вероятность того, что сумма шумовых выборок в превысит порог, то

Если, то, тогда

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Радиолокационные системы

Академия военно морских сил имени П С Нахимова.. А В Гончар Радиолокационные системы Учебное пособие Севастополь Г УДК Учебное пособие составлено в соответствии с..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Без внутриимпульсной модуляции
6.2.1. Одиночные радиоимпульсы Способы обзора пространства

Обработка частотно-модулированных радиоимпульсов
Особенности обработки частотно модулированных (ЧМ) сигналов рассмотрим на примере обработки линейно-частотно-модулированных радиоимпульсов (ЛЧМ), широко используемых в современных Р

Обработка фазоманипулированных радиоимпульсов
Рис. 6.11. Многоканальное устройство фильтровой обработки ФМ - радиоимпульса с неизвестной доплеровской частотой Рассмотрим согл

Дальность действия РЛС
Одна и основных задач при разработке и проектировании РЛС, а также при выборе из существующих РЛС наиболее пригодную для решения конкретных задач потребителя является определение ее максимальной да

Потери отношения сигнал-шум в реальных РЛС
Потери в антенне определяются распределением поля по поверхности (апертуре) антенны:. , где – коэффициент, учитывающий неравномерность распред

Зона видимости. Способы
Рис. 7.2. Зона видимости РЛС сканирования пространства и влияние их на дальность действия РЛС

Коэффициент направленного действия антенны
Обратимся еще раз к формуле (7.5). Здесь и – коэффициенты направленного действия антенны – указывается в формуляре на антенну или РЛС, является основной характеристикой антенны. Он

Учет формы диаграммы направленности антенны и способа обзора пространства
В выражении (7.5) множитель описывает форму диаграммы направленности антенны. В общем случае получить выражение для диаграммы направленности любой произвольной антенны – задача дост

Способы обзора пространства
В процессе проектирования РЛС одним из наиболее сложных и важных вопросов является обоснование и выбор способа сканирования пространства. Задача сводится к обеспечению просмотра зоны видимости (рис

Расчет числа импульсов в пачке
Для каждого конкретного выбранного способа сканирования пространства представляется важным знать количество лучей в пачке, так как в большинстве современных РЛС реализуется как коге

Поглощение радиоволн атмосферными газами
Рис 7.7. Зависимость коэффициента затухания радиоволн в воздухе от длины волны при t = 200 C Осно

Влияние гидрометеоров на распространение радиоволн
7.4.1. Характеристики тумана и дождя Таблица 7.2 Характеристики тумана и дождя Ви

Поверхностно распределенные цели
Морские условия весьма многообразно влияют на радиолокационное обнаружение. Из всего многообразия можно выделить три основных явления: – сигналы, отраженные целями, подвержены изменениям;

Свойства отражений от взволнованной поверхности моря
Зондирующий сигнал, отраженный от поверхности моря, создает значительные помехи РЛС и затрудняет обнаружение целей. На рис. 7.11 приведены фотографии индикатора кругового обзора РЛС «Океан» с центр

Свойства морской поверхности
Ветровые морские волны – основная причина возникновения флюктуационных мешающих отражений радиолокационного сигнала. Волны возникают под влиянием атмосферных воздействий. Реакция мо

Приемника РЛС
Отраженные сигналы могут поступать по главному, боковым и заднему лепесткам диаграммы направленности антенны. На рис 7.12 приведен порядок определения освещенной площадки главным лепестком антенны.

Учет влияния поверхности Земли
В качестве некоторой нормы атмосферы принята нормальная атмосфера с параметрами: давление Р=1013 мбар; температура t = 130 C; относительная влажность s

Основные виды помех активной радиолокации
Как и в любой радиотехнической системе, в радиолокации может существенно сказываться влияние различного рода помех. Роль помех в активной радиолокации может оказаться еще большей, ч

Защиты от них
Существуют два основных вида источников естественных маскирующих активных помех: дискретные и распределенные. К дискретным источникам помех относятся Солнце, Луна и радиозвезды. К р

И способы создания
Рис. 8.1. Влияние слабой (1) и сильной (2, 3) помехи на прохождение сигнала В качестве искусственных маскирующих

При воздействии маскирующих стационарных активных помех
При достаточном динамическом диапазоне приемника условие обнаружения цели в маскирующих стационарных активных помехах типа белого шума имеет вид, где Епр

Пассивные маскирующие помехи и способы их создания
Как уже указывалось выше, к естественным пассивным помехам относятся радиопомехи, создаваемые природными отражателями (местными предметами, водной поверхностью, гидрометеорами, севе

Основные направления защиты РЛС от маскирующих активных помех
Анализ уравнения противорадиолокации показывает, что основные направления защиты РЛС от маскирующих активных помех связаны с использованием амплитудных, поляризационных, частотных и

Методы некогерентной и когерентной компенсации помех
Для улучшения пространственной селекции сигнала на фоне помех, приходящих с отдельных направлений, кроме мер, перечисленных выше, могут быть также исп

Практические схемы автокомпенсаторов
Квадратурный автокомпенсатор В таком автокомпенсаторе формирование весового (управляемого) напряжения осуществляется на видеочастоте. В этой связи представим компле

Основные различия сигналов целей и пассивных маскирующих помех
Сигналы, отраженные от целей, и пассивные маскирующие помехи в общем случае имеют различные статистические характеристики. Для сигналов и помех, распределенных по нормальному закону

Оптимальное обнаружение сигнала на фоне пассивной помехи
в виде стационарного небелого шума Небелый шум, как известно, характеризуется неравномерным распределением спектральной плотности мощности по оси часто

Фильтров подавления
Рис. 8.22. Схема однократного череспериодного вычитания Принципы построения входящих в состав оптимального фильтра оп

Модели движения целей
Наблюдаемые радиолокационные цели: наземный транспорт, корабли, самолеты, космические аппараты и другие объекты – могут двигаться по самым разнообразным траекториям, имеющим, как правило, случайный

Экстраполяция траекторных параметров
Оценка траекторных параметров движения цели в соответствии с общей структурной схемой ВО проводится в блоке О (рис. 9.2) по отсчетам, отобранным в ходе операции селекции и относящим

Алгоритм селекции отсчетов по минимальному отклонению от центра строба
Алгоритм селекции отсчетов по минимальному отклонению от центра строба обычно применяется в двухэтапной процедуре стробирования. Этот предназначен для работы в случаях, когда в стробе появляется

Алгоритмы сопоставления и привязки отсчетов к траекториям
в многоцелевой ситуации Рис. 9.8. Вариант многоцелевой ситуации Это одна из самых трудных

Общие положения
В современных радиолокационных системах требуемые вероятностные и точнстные характеристики обеспечиваются лишь после проведения этапа ВО. При этом в отличие от первичной обработки п

Вероятность ложного обнаружения траектории
Структура простейшего алгоритма завязка – обнаружение – сброс «2 из m» + «l из n» – «s» в виде направленного графа приведена на рис. 9.9. Направленный гр

Вероятность правильного обнаружения траектории
При поступлении на вход обнаружителя отсчетов, полученных от некоторой цели, логика работы алгоритма остается той же, что и в случае ложных отсчетов. Траектория цели обнаруживается при выполнении у

Систем
В первом разделе данного учебного пособия были рассмотрены основные вопросы теории построения радиолокационных систем. Изложенный в нем материал представляется достаточным для поним

Современных активных РЛС
Существенный прогресс в развитии элементной базы, расширение ранее существовавших и появление новых областей применения РЛС привели к коренному пересмотру как принципов построения,

И возможности создания современных корабельных РЛС
При выборе путей создания радиолокационных систем следует учитывать результаты анализа тенденций развития радиолокационных систем и следующие особенности, обусловленные применением

Тактические характеристики РЛС
К тактическим характеристикам РЛС относятся назначение, сектор или зона работы, время обзора этого сектора, качественные показатели обнаружения объекта, число измеряемых координат и

Число измеряемых координат и параметров движения объекта и точность этих измерений
В РЛС противовоздушной и особенно противоракетной обороны требуется измерение как всех трех координат летательного аппарата, так и их первых, а иногда и вторых производных. В РЛС наблюдени

Когерентные доплеровские РЛС с непрерывным излучением
Возвращаясь к главе 2, в частности, к рис 2.8, можно еще раз констатировать, что в общем, отраженном от объекта сложной формы, сигнале существенной может быть когерентная составляющ

Когерентно-импульсные РЛС
Рассмотренные выше РЛС с непрерывным излучением представляют собой в каком-то смысле чисто доплеровские, или когерентные РЛС. Несколько по-иному решается задача когерентного накопле

РЛС с внешней когерентностью
Как уже отмечалось, к РЛС с внутренней когерентностью предъявляются жесткие требования к стабильности напряжения источника питания и частоты генераторов. Поэтому часто используют режим работы с вне

Временной когерентной обработки сигналов
Комплексная амплитуда напряжения сигнала на выходе линейной части приемника (при условии отсутствия пространственных помех) записывается в виде, (11.2) где

Исходные предпосылки
В соответствии с общей теорией приема, оптимальная временная обработка принимаемого на фоне стационарного белого шума сигнала u(t) сводится к вычислению корреляционног

Во временной области
Так как принимаемые радиолокационные сигналы перед дискретизацией преобразуются в две квадратурные составляющие, то реализация ЦСФ должна производиться в двух квадратурных каналах.

В частотной области
Рассмотрим теперь особенности дискретной свертки типа согласованной фильтрации в частотной области. В соответствии с теорией дискретного представления непрерывных функций, ограничен

Общие положения
Под СДЦ понимают выделение сигналов движущихся целей из них смеси с помехами и шумами, принимаемой приемником РЛС. Типичными задачами СДЦ являются: обнаружение самолетов на фоне отр

Коррелированной помехи
Как известно, оптимальный обнаружитель когерентной пачки радиоимпульсов на фоне белого шума представляет собой последовательно соединенные согласованный с пачкой фильтр, детектор и

И влияющие на нее факторы
Для оценки качества работы систем СДЦ обычно используются следующие характеристики. 1. АЧХ режекторного фильтра и канала доплеровской частотной селекции.

Одноканальные методы автосопровождения по угловым координатам
Системы автоматического сопровождения по угловым координатам в ряде радиолокационных систем являются основными. Это в космической локации, в системах наведения оружия и т.д. Автоматическое

Угловых координат
Получившие широкое распространение одноканальные методы пеленгации, отличаясь сравнительной простотой, не всегда обеспечивают достаточную точность измерения. Основной причиной являются искажения ог

В моноимпульсных системах
Широкое применение в моноимпульсных системах находит суммарно-разностная обработка колебаний, принимаемых различными каналами. При такой обработке образуются сумма и разность двух колебаний. Чтобы

Двухканальных систем
Произвольное угломерное устройство (амплитудное или фазовое) может быть использовано для получения сигнала рассогласования (сигнала ошибки) следящей системы при автосопровождении по

И методы определения координат
Пассивная локация осуществляет обнаружение и измерение координат воздушно-космических, наземных и надводных объектов, создающих излучения. Источниками излучения могут быть работающи

Корреляционные методы обработки сигналов
Практическая реализация методов пассивной локации связана с необходимостью отождествления, т. е. установления соответствия между сигналами, принятыми в различных пунктах от одного и

Определения координат излучающего объекта
Пусть пункты приема и источники радиоизлучения расположены в плоскости хОу (рис. 14.6). Положение i-го пункта характеризуется вектором, истинное положение пеленгуемого объек

Сигнала при корреляционной обработке
На вход коррелятора при наличии сигнала поступают случайные колебания: каждое в виде аддитивной смеси полезного сигнала и помехи. Все эти колебания считаем

Естественных и близких к ним электромагнитных излучений
Под естественным излучением будем понимать тепловое хаотическое излучение объектов, а также участков местности и пространства. Эффект неравномерного теплового излучения радиоволн участками

Принцип действия радиолокационной системы с активным ответом
Подобные системы еще называют системами вторичной радиолокации. Основное отличие ее от радиолокации с пассивным ответом следует из самого наименования: вместо пассивного ответа, обр

Устранение влияния боковых лепестков антенны
Мощность излучения по боковым лепесткам антенны запросчика в горизонтальной плоскости оказывается вполне достаточной для запроса ответчиков, удаленных на большое расстояние от запро

В рлс с активным ответом
Измерение азимута в РЛС с активным ответом основано на использовании обнаружителя с движущимся окном. Для серии последовательных запросов фиксируется несколько ответных сигналов одн

Система активного ответа с адресным запросом
В рассмотренной системе с активным ответом запрашиваются все цели, находящиеся в пределах ДН антенны запросчика. В результате возникает перегрузка системы лишними запросами и ответа

Принцип построения РЛС с синтезированной апертурой антенны
Подобный тип РЛС моно реализовать, разместив антенну на носителе, обладающем большой скоростью, позволяющей получить синтезированную апертуру протяженностью десятки и даже сотни кил

Цифровая обработка сигналов РСА
При аналоговой обработке в РСА с использованием фотопленки информация извлекается с большим запаздыванием относительно момента записи (до нескольких часов). Цифровая обработка сигна

Космические РЛС с синтезированной апертурой
Космическим средствам разведки придают все большее значение и военные, и гражданские специалисты. Применение на борту космического аппарата РЛС с синтезированной апертурой расширяет возможности раз

Проект lightSAR
Цель проекта lightSAR – создание недорогой аппаратуры, имеющей малые массу и объем, для высокоточных наблюдений за поверхностью земли. Аппаратура будет установлена на спутнике, выс

Краткое описание некоторых РЛС
Ранее в данном учебном пособии были рассмотрены основные вопросы теории построения и структурные решения при создании радиолокационных систем. Изложенный материалы представляются достаточными для п

Общие данные
Судовая навигационная РЛС «Океан» является двухдиапазонной и работает на волнах 3,2 и 10 см. Кроме того, в зависимости от типа комплектации (варианта) станция может быть однодиапазо

Антенно-волноводное устройство
Двухдиапазонная антенна типа А представляет собой конструкцию зеркального типа, показанную на рис. 17.1 Антенна имеет общий отражатель (зеркало) с поверхностью раскрыва 750

Канал свч на волне 3,2 и 10 см
АПЧ АПЧ УПЧ

Передающее устройство
Передатчик РЛС «Океан» 3,2 и 10 см состоит из модулятора и магнетронного генератора (рис. 17.6). В состав модулятора входят: ЛЗ

Приемное устройство
8 УПЧ Д ВУ

Общие данные
Навигационная радиолокационная станция МР-244 «Экран» устанавливается на морских и речных судах, береговых постах контроля судоходства и обеспечивает: – радиолокационное от

Передающий тракт
Передающий тракт обеспечивает генерирование СВЧ зондирующих импульсов и формирование ряда служебных импульсов, синхронизирующих работу других трактов и устройств с моментами излучен

Приемный тракт
Приемный тракт обеспечивает преобразование отраженных СВЧ-сигналов в сигналы промежуточной частоты, их усиление на промежуточной частоте и детектирование. В приемном тракте осуществ

Режим обзора пространства и зоны обнаружения РЛС
Далее нами будут рассмотрены в качестве примера две РЛС воздушного наблюдения. Предварительно следует напомнить некоторые особенности подобных РЛС. Как правило, РЛС воздушного наблю

Генераторы СВЧ многокаскадных передающих устройств
Генератор СВЧ многокаскадных передающих устройств предназначен для усиления входного маломощного высокочастотного сигнала до уровня, необходимого для излучения. В качестве таких ген

Импульсные модуляторы
Импульсные модуляторы предназначены для управления колебаниями генераторов СВЧ. В РЛС используется анодная модуляция, при которой управление работой генераторов производится путем м

Высокочастотный тракт
Высокочастотный тракт обеспечивает передачу с минимальными потерями электромагнитной энергии от передающего устройства к антенному. Он представляет собой сложный комплекс высокочаст

Схемы помехозащиты РЛС
Устройства защиты от помех не являются универсальными. Каждое из них эффективно может использоваться против определенного вида помех. В РЛС обнаружения применяются различные схемы и

Параметры и структура излучаемого сигнала
РЛС работает в S-диапазоне рабочих частот 2900 – 3130 мГц. Количество фиксированных рабочих частот в пределах указанного диапазона определяется исходя из ширины полосы частот радиоизлучения,

Энергетические характеристики
Энергетические характеристики РЛС определяются энергетическими характеристиками передающего устройства, антенно-фидерной системы, приемного устройства и цифровой обработки сигналов.

Характеристики помехозащищенности
Защита РЛС от пассивных помех строится с учетом опыта разработки и испытаний РЛС подобного класса, а также на основе данных, полученных путем полунатурного моделирования с использов

Точностные характеристики определения координат целей
Выбранные для реализации в РЛС параметры и структура излучаемого сигнала, современные методы обработки радиолокационной информации, а также большой динамический диапазон, достигаемы

Выбор и обоснование структурной схемы
С учетом изложенного выше, реализация приведенных ТТХ возможна в рамках структурной схемы, приведенной на рис. 19.2 и 20.2. 20.2.1. Передающее устро

Приемное устройство
Структурно, рис. 20.2, 20.4 приемное устройство состоит из многоканального (по количеству сформированных антенной горизонтальных каналов) аналогового приемного устройства, многоканальной аналого-ци

Цифровая диаграммообразующая система
Цифровая диаграммообразующая система (далее – ЦДОС) – функциональное устройство антенны первичного радиолокатора РЛС, предназначенное для формирования диаграммы направленности (ДН)

РЛС воздушного наблюдения корабельного базирования
№ п/п Тип РЛС и ее краткая характеристика Размеры антенны, м Пиковая мощность, мВт Длительность импульса, мкс

РЛС воздушного наблюдения наземного базирования
№ п/п Тип РЛС и ее краткая характеристика Длинна волны, м Зона обзора: По азимуту, гр По углу места, гр

Биографические сведения о некоторых выдающихся ученых и инженерах-создателях радиолокационных систем
Ге?нрих Ру?дольф Герц (22 февраля 1857 – 1 января 1894, Бонн) Г

Александр степанович попов
(16 марта 1859 – 13 января 1906 А.С. Попов родился 16 марта 1859 г. в поселке Турьинские Рудник

Юрий Борисович Кобзарев
(8 декабря 1905 – 25 апреля 1992) Юрий Борисович Кобзарев – доктор технических наук, академик Российской академии наук, выдающийся ученый в области радиоте

Кристиан Хюльсмайер
(1881 – 1835) Изобретатель радара Кристиан Хюльсмайер (Christian Huelsmeyer) родился 25 декабря 1881 г

Михаил Михайлович Лобанов
(19 марта 1901 – 2 марта 1984) Михаи?л Миха?йлович Лоба?нов – советский военный инженер, одна из ключевых фигур в становлении и развитии ра

Павел Кондратьевич Ощепков
(25 марта 1928 – 1 декабря 1992) Родился в 1908 году в деревне Зуевы Ключи Сарап

Библиографический список
1 Труды Института радиоинженеров – ТИРИ (Proceedings of the IRE) [М.: ИЛ, 1962/Две части (1517 c.)]. 2. Электроника: прошлое, настоящее, будущее /Пер. с анг. под р

Основными качественными показателями радиолокационного обнаружения являются условные вероятности правильного обнаружения D и ложной тревоги F. Эти вероятности связаны между собой следующим образом

где q – отношение сигнал-шум по мощности.

Важным требованием в процессе обнаружения является поддержание постоянства заданного уровня ложной тревоги

где U 0 – порог обнаружения;

– среднее квадратическое значение шума на выходе линейной части приемника.

Под ложной тревогой понимается факт превышения порога обнаружения выбросами шума (помехами) в одном и том же разрешаемом объеме зоны обнаружения. Вероятностью ложной тревоги за обзор называют вероятность того, что шумовые выбросы на входе устройства сравнения с порогом хотя бы один раз за один цикл обзора превысят порог обнаружения. Вероятность того, что шумовые выбросы на входе порогового устройства хотя бы один раз за т циклов обзора превысят порог обнаружения, называется интегральной вероятностью ложной тревоги.

Вероятность правильного обнаружения – вероятность того, что выбросы смеси сигнала и шума, соответствующие одному и тому же разрешаемому объему зоны обнаружения, превысят порог обнаружения.

Отношение U 0 /s ш в выражении для вероятности ложной тревоги называется нормированным порогом обнаружения. Небольшое изменение нормированного порога приводит к значительным изменениям вероятности ложной тревоги. Его увеличение на 1 дБ (1,12 раза) приводит к уменьшению вероятности F в 10 раз. Любая нестабильность порога обнаружения или изменение уровня шума на выходе приемника нежелательны.

Для стабилизации уровня ложных тревог необходимо обеспечить постоянство значения нормированного порога обнаружения. Возможны два подхода в решении названной задачи. В первом случае проводится оценка уровня шума и соответственно меняется уровень порога обнаружения. Формируется адаптивный порог обнаружения. Во втором случае порог обнаружения фиксированный. Тогда, для стабилизации уровня ложных тревог, необходимо поддерживать постоянным уровень шума на выходе приемника.

Формирование адаптивного порога обнаружения поясняется с помощью устройства, упрощенная структурная схема которого изображена на рис.4.25.

Сигнал, поступающий на обнаружитель, одновременно подается на блок оценки вероятности ложной тревоги. Получаемая оценка F * сравнивается с пороговым уровнем F 0 и вырабатывается такое напряжение регулирования, при котором оценка F * остается постоянной величиной. В средствах радиолокации кругового обзора с целью повышения быстродействия схемы и качества стабилизации вероятности ложной тревоги в зависимости от ориентации диаграммы направленности и временной задержки относительно излученного импульса с блока памяти могут подаваться оценки F * , полученные на предыдущем периоде обзора.

При неизвестной интенсивности помехи нельзя установить уровень порога, обеспечивающего заданное качество обнаружения сигнала. Один из путей оптимизации обработки – организация ее на основе измерения и учета уровня помехи. Оценка уровня помехи может быть реализована по принципу максимума правдоподобия. Оценивание облегчается, если выборка помехи классифицированная – на нее не наложен сигнал.

Адаптация к интенсивности помех может быть реализована в «скользящем окне» при линейном детектировании. При этом используются отсчеты помехи, предшествующие обнаруживаемому сигналу, и следующие за ним с совокупным сглаживанием всех этих отсчетов. Структурная схема такой обработки изображена на рис.4.26.

Принятые в полосе частот Df и продетектированные колебания проходят линию задержки на время 2т/Df с 2т+1 отводами. Сигнальное напряжение, снимаемое со среднего отвода, задержано дополнительно на т/Df. Его амплитуду делят на усредненную амплитуду напряжения помехи. В момент максимума сигнала его амплитуда к амплитуде шума не добавляется: сглаживаются только амплитуды шума до и после максимума сигнала.

Совокупное сглаживание в «окне» 2т>25 повышает точность измерения, а значит и качество адаптации к стационарным помехам. Если же 2т?25 сглаживание оказывается недостаточным. Возрастают ошибки определения порогового уровня. С другой стороны, удлинение «окна» нежелательно по двум причинам. Это, во-первых, может нарушить адаптацию при нестационарности помехи. Уровень порога, во-вторых, неоправданно повышается при попадании в расширенное окно сигналов, отраженных более чем от одной цели.

При оценивании уровня шума в окрестностях сигнала от некоторого воздушного объекта интенсивные отражения от других объектов, попадающие в расширенное «окно», действуют как импульсные помехи. Влияние последних ослабляется при ранговой обработке. Переход к рангам иногда используют только для оценивания дисперсии шумовой помехи в условиях многоцелевых ситуаций и выставления после этого уровня порога в аналоговом тракте обработки.

Наиболее часто оценка мощности помех осуществляется путем усреднения мощности помех по элементам дальности, что дает известные преимущества по быстродействию системы адаптации. Общая идея такой оценки и стабилизации уровня ложной тревоги при обнаружении показана на рис.4.27.

Изображенная на рис.4.27 система осуществляет нормировку статистики квадрата входной реализации х 2 (мощности), полученного с помощью квадратичного детектора, к уровню средней мощности помех w. Результирующая величина х 2 /w сигнала всегда нормирована и не зависит от уровня помех.

В последнее время осуществлены многочисленные разработки обнаружителей движущихся целей, учитывающие негауссовость помехи, наличие одновременных отражений от гидрометеоров и поверхности и т.д. Примером может служить адаптивная система со стабилизацией уровня ложных тревог, структура которой изображена на рис.4.28.

Регистр сдвига РС1 записывает уровень отраженных сигналов и помех в ячейки дальности с последующим усреднением значений сигналов ячеек в районе, прилегающем к ячейке с целью. Порог Т 1 формируется умножением среднего значения уровня помехи на коэффициенты К 2 и К 3 . Величина К 2 извлекается из постоянного запоминающего устройства на основании сигнала счетчика ложной тревоги на регистре РС2, который функционирует следующим образом. Умножением на коэффициент К 1 формируется порог T 2 для амплитудного компаратора АК2. На второй вход компаратора подается сигнал с ячейки РС1, в которой заведомо имеется только сигнал помехи. При превышении помехой порога Т 2 формируется единица, при непревышении – нуль, которые записываются в регистр РС2, а затем считываются сумматором. Величина К 3 выбирается из условия обеспечения заданной вероятности ложной тревоги при обнаружении на фоне шума. Порог Т 1 вводится в амплитудный компаратор АК1, где осуществляется обнаружение сигнала цели со средней ячейки РС1.

Стабилизация уровня ложных тревог (СУЛТ) реализуется специальными устройствами, один из вариантов которых приводится ниже.

Для определения среднего уровня шума в устройстве СУЛТ формируется скользящее в пределах рабочей дальности окно анализа протяженностью 16 ДД, разделенное на две части по 8 ДД (рис.4.29).

Окно анализа (расположенное симметрично относительно дискрет i±2, где i=10, 11, 12, … Д макс /ДД) последовательно перемещается по всей рабочей дальности. Для любого текущего положения окна анализа производится суммирование значений шума в пределах этого окна и деление результата на 16.

Полученное таким образом значение используется далее для определения адаптивного порога U ПО.

Организация скользящего окна обеспечивается использованием двух ОЗУ емкостью по 8 восьмиразрядных слов каждое.

Временное запаздывание информации, накопленной ОЗУ2 по отношению к информации ОЗУ1, на время, соответствующее 4 ДД, создается регистровой линией задержки. Информация, накопленная каждым запоминающим устройством, непрерывно обновляется путем замены старой на вновь поступающую, что создает эффект движения окна анализа. Данные, хранящиеся в каждом ОЗУ, суммируются с последующим их объединением и отбрасыванием четырех младших разрядов, что эквивалентно делению на 16. Полученное таким образом значение обновляется по мере движения окна анализа через время, соответствующее 8 ДД.

Сформированный в перемножителе порог U ПО поступает на компаратор 2, куда поступает цифровой сигнал с регистровой линии задержки. В случае превышения сигналом U ПО формируется выходной сигнал обнаружение СУЛТ.

В случае формирования фиксированного порога обнаружения необходимо включение в тракт обработки схем, обеспечивающих стабилизацию уровня шума. Такими схемами могут быть различные автоматические регулировки усиления приемников.

Использование схемы временного регулирования усиления (ВАРУ) позволяет регулировать лишь средние значения пассивных помех и отражений от «местных предметов» в зависимости от дальности до объекта. В отсутствии названных отражений и действии напряжения ВАРУ (в канале только шум), в начале дистанции образуется «шумовая яма», в пределах которой нарушаются условия оптимального обнаружения.

Системы инерционных автоматических регулировок усиления (ИАРУ) и шумовых автоматических регулировок усиления (ШАРУ) инерционны и фиксируют уровень помехового фона лишь в среднем. Усилители с нелинейными амплитудными характеристиками исключают значительные выбросы сигналов, в определенной степени стабилизируют уровень ложных тревог, однако полностью эту задачу не решают. Вместе с тем возможно реализовать стабилизацию уровня ложных тревог при фиксированных порогах обнаружения. Поясняется это структурной схемой, изображенной на рис.4.30.

Подобное устройство многоканально. Входной сигнал подается одновременно на ряд пороговых устройств (ПУ 1 – ПУ n ). Напряжения порогов U 01 – U 0 n различны по величине. Увеличение числа ложных тревог на выходе включенного канала фиксируется в схеме адаптивного выбора канала, в результате чего осуществляется переключение на другой канал с большей величиной порога обнаружения.

Стабилизация уровня ложных тревог может быть реализована по принципу автоматического регулирования порога срабатывания компаратора. Структура стабилизатора изображена на рис.4.31.

Выходной сигнал приемника, представляющий собой смесь шума, помех и сигналов, отраженных от воздушных объектов, сравнивается в компараторе с выходным напряжением интегратора. При превышении сигналами порога срабатывания компаратора, на его выходе образуются импульсы с уровнем «ЛОГ1», которые являются импульсами обнаружения. Пиковый детектор выделяет огибающую последовательности импульсов, которая после сглаживания и интегрирования поступает на второй вход компаратора в качестве опорного напряжения.

При увеличении уровня шума или интенсивности помеховых сигналов увеличивается количество превышений ими порога. Это в свою очередь приведет к увеличению напряжения на выходе интегратора, а, следовательно, к росту опорного напряжения на компараторе (увеличивается порог срабатывания). Таким образом обеспечивается постоянство числа срабатываний компаратора по шумам или помехам. Начальная установка порога обеспечивается подачей специального напряжения.

Стабилизация уровня ложных тревог может быть достигнута при формировании постоянного порога обнаружения. В этом случае необходимо обеспечить стабилизацию уровня шума (например, с помощью схемы ШАРУ) таким образом, чтобы нормированный порог обнаружения оставался величиной постоянной. Тракт обработки с использованием ШАРУ в качестве стабилизатора уровня ложных тревог изображен на рис.4.32.