СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЕРОЯТНОСТИ ЛОЖНОЙ ТРЕВОГИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2013 года по МПК G01S13/00 

Заявляемые технические решения относится к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для стабилизации вероятности ложной тревоги.

В современных РЛС широко используются сигналы достаточно большой длительности с внутриимпулъсной модуляцией [Справочник по радиолокации под ред. М.: Сколника, т.3, М.: Сов. радио, 1979, с.400, 402]. Увеличение длительности импульса позволяет увеличить энергию сигнала при сохранении импульсной мощности, а введение внутриимпульсной модуляции и сжатие импульса в фильтре сжатия обеспечивает разрешающую способность по дальности. Оптимальная обработка такого сигнала на фоне некоррелированного (белого гауссового) шума [Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д. Ширмана, «Советское радио», М., 1970, стр.110, 3-й абз. снизу, [1], Справочник по радиолокации под ред. М.: Сколника, т.3. М.: Сов. радио, 1979, с.400, 402], заключается в согласованной фильтрации принятого сигнала. При этом в задачах обнаружения радиолокационных сигналов существует требование обеспечения постоянства (стабилизации) вероятности ложной тревоги (ВЛТ).

Известен способ стабилизации ВЛТ при действии шумовой помехи (в т.ч. собственных шумов), заключающийся в автоматической регулировке усиления в приемном тракте РЛС, например, путем регулировки усиления по уровню шума в нерабочих интервалах между излученным и принимаемым сигналами (ШАРУ) [Справочник по радиолокации под ред. М. Сколника, т.3, М.: Сов. Радио, 1979, с.170]. В этом случае оптимальный прием при заданном уровне ВЛТ обеспечивает наибольшую вероятность обнаружения цели. Но при воздействии импульсной помехи система ШАРУ, в силу своей инерционности, не успевает отслеживать ее уровень [Там же, с.170]. В этом случае обеспечить требуемую ВЛТ не представляется возможным, т.к. на выходе фильтра сжатия образуется ряд шумовых выбросов, уровень которых может превышать установленный порог обнаружения, что вызовет ложные обнаружения цели и, соответственно, возрастание ВЛТ. Таким образом, известный способ обеспечивает стабилизацию уровня ВЛТ в условиях некоррелированного шума, но не обеспечивает заданный уровень ВЛТ при действии импульсной помехи. В этом заключается недостаток известного способа.

Наиболее близким к заявляемому способом является способ стабилизации ложной тревоги, основанный на сжатии принятого сигнала после ограничения. При этом, хотя принимаемый сигнал ограничивают на уровне значительно ниже уровня шумов, для широкополосного сигнала отношение сигнал/шум после ограничения и сжатия сигнала уменьшается незначительно (не превышает 1 дБ) по сравнению со сжатием сигнала без ограничения. [Там же, с.172, 173]. Этот способ обеспечивает защиту от импульсных помех и стабилизирует ВЛТ, поскольку уровень сжатого сигнала зависит только от степени соответствия фазовой структуры принятого сигнала фазовой структуре фильтра сжатия и не зависит от его мощности.

Известный способ стабилизации ложной тревоги может реализоваться с помощью устройства (фиг.1), содержащего канал обработки принятого сигнала с ограничением его амплитуды (канал с ограничением), включающий последовательно соединенные ограничитель 1, фильтр сжатия 2 и пороговое устройство 3, причем вход ограничителя 1 является входом устройства, а выход порогового устройства 3 - выходом устройства. Уровень порога в пороговом устройстве устанавливают исходя из обеспечения заданной ВЛТ при действии собственных шумов или внешней шумовой помехи.

Недостатком наиболее близкого способа и устройства, реализующего его, является то, что для частично перекрывающихся по времени эхо-сигналов возникает эффект подавления слабого сигнала более сильным и вероятность обнаружения слабого сигнала уменьшается при увеличении их относительного перекрытия [там же, с.173, второй абзац снизу]. Этот эффект приводит к пропуску малозаметных целей, входящих в состав групповой цели, что является неприемлемым. Для сохранения условий приема слабого сигнала необходимо было бы понизить порог обнаружения, но при этом возрастает ВЛТ из-за собственных шумов приемного тракта РЛС, что также неприемлемо.

Техническим результатом (решаемой задачей) является устранение этого недостатка, а именно обеспечение требуемого уровня ВЛТ в условиях воздействия импульсных помех при обеспечении возможности обнаружения групповых целей.

Эта задача решается на основе совместного использования канала обработки принятого сигнала с ограничением его уровня и линейного канала, то есть канала без ограничения уровня принятого сигнала.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе стабилизации вероятности ложной тревоги, заключающемся в сжатии сигнала в первом фильтре сжатия после ограничения принятого сигнала, в сравнении уровня сжатого сигнала с первым порогом, согласно изобретению, кроме того производят сжатие принятого сигнала во втором фильтре сжатия и сравнивают уровень сжатого сигнала со вторым порогом, принимают решение об обнаружении цели, если превышены оба порога.

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройство, содержащее канал с ограничением, включающий последовательно соединенные ограничитель, первый фильтр сжатия и первое пороговое устройство, согласно изобретению, дополнительно введены линейный канал, включающий последовательно соединенные второй фильтр сжатия и второе пороговое устройство, и схема совпадения «и», причем вход ограничителя и вход второго фильтра сжатия соединены и являются входом устройства, выход первого порогового устройства соединен с первым входом схемы совпадения «и», а выход второго порогового устройства соединен со вторым входом схемы совпадения «и», выход которой является выходом устройства.

Суть заявляемого способа заключается в следующем. Наличие канала с ограничением позволяет подавить импульсную помеху независимо от ее мощности, что обеспечивает стабилизацию ВЛТ в условиях действия импульсной помехи. Стабилизацию же ВЛТ при действии шумовой помехи обеспечивает линейный канал, что позволяет понизить порог обнаружения в канале с ограничением, допуская в нем увеличение ВЛТ при действии шумовой помехи.

Таким образом, заявляемый способ, основанный на сочетании линейной обработки принятого сигнала и обработки с ограничением, обеспечивает стабилизацию ВЛТ как при действии шумовой помехи, так и импульсной, снижает при этом вероятность пропуска слабого сигнала на фоне сильного (за счет снижения порога обнаружения в канале с ограничением), что делает возможным обнаружение групповых целей. Этим достигается заявленный технический результат.

Изобретения иллюстрируются следующими чертежами.

На фиг.1 показана схема устройства, реализующего наиболее близкий способ стабилизации ВЛТ. Устройство содержит последовательно соединенные ограничитель 1, фильтр сжатия 2, пороговое устройство 3.

На фиг.2. показана схема устройства, реализующего предлагаемый способ стабилизации ВЛТ. Устройство содержит ограничитель 1, первый фильтр сжатия 2, первое пороговое устройство 3, второй фильтр сжатия 4, второе пороговое устройство 5, схему совпадения «и» 6, при этом ограничитель 1, первый фильтр сжатия 2, первое пороговое устройство 3 последовательно соединены, второй фильтр сжатия 4 и второе пороговое устройство 5 последовательно соединены, причем вход ограничителя и вход второго фильтра сжатия 4 соединены и являются входом устройства, выход первого порогового устройства 3 соединен с первым входом схемы совпадения «и» 6, а выход второго порогового устройства 5 соединен со вторым входом схемы совпадения «и» 6, выход которой является выходом устройства.

Устройство может быть выполнено на стандартных микросхемах [Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Т.В. Тарабрина, М.: «Радио и связь», 1984].

Устройство работает следующим образом. Принятый сигнал поступает одновременно на два канала обработки - с ограничителем и линейный канал (без ограничителя). В первом фильтре сжатия производится сжатие сигнала после его ограничения, а во втором фильтре сжатия производится сжатие непосредственно принятого сигнала. Соответствующие сжатые сигналы поступают на первое и второе пороговые устройства При этом порог в канале с ограничением устанавливают исходя из допустимой вероятности ложного обнаружения при действии импульсных помех, а в линейном канале - исходя из допустимой вероятности ложного обнаружения при действии непрерывной шумовой помехи. Сигналы с выходов пороговых устройств подаются на схему совпадения «и». Если соответствующие сигналы, подаваемые на пороговые устройства, превысили соответствующие пороги, схема совпадения «и» выдает решение об обнаружении цели, чем и достигается заявляемый технический результат.

Поясним работу устройства в различных условиях действия помех.

1. При действии импульсной помехи.

Сигнал на выходе второго фильтра сжатия 4 превысит порог обнаружения второго порогового устройства 5 и поступит на вход 2 схемы совпадения 6, но сигнал на выходе первого фильтра сжатия 2 будет ниже уровня первого порогового устройства 3 и на входе 1 схемы совпадения 6 сигнал будет отсутствовать, поэтому на выходе схемы совпадения сигнала обнаружения не будет и, следовательно, ложное обнаружение цели не произойдет.

2. При действии шумовой помехи.

Так как уровень первого порогового устройства 3 снижен, то сигнал на выходе первого фильтра сжатия 2 может его превысить и поступит на первый вход схемы совпадения 6, но сигнал на выходе второго фильтра сжатия 4 будет ниже уровня второго порогового устройства 5 и на входе 2 схемы совпадения 6 сигнал будет отсутствовать, поэтому сигнал обнаружения на ее выходе будет отсутствовать. Ложное обнаружение цели не произойдет.

3. При действии эхо-сигнала на фоне сильного.

В линейном канале на выходе второго фильтра сжатия 4 сигнал превысит уровень второго порогового устройства 5 и поступит на вход 2 схемы совпадения 6. На выходе первого фильтра сжатия 2 сигнал, несмотря на то что он подавлен более сильным сигналом, так же превысит пониженный уровень порога первого порогового устройства 3 и поступит на вход 1 схемы совпадения 6. В результате на ее выходе появятся сигналы обнаружения как сильного сигнала, так и слабого сигнала, т.е. пропуск слабого сигнала на фоне сильного не произойдет и цель со слабым сигналом будет обнаружена.

Таким образом достигается заявленный технический результат.

Заявляемые технические решения относятся к области радиолокации. Достигаемый технический результат - обеспечение требуемого уровня вероятности ложной тревоги в условиях воздействия импульсных помех при обеспечении возможности обнаружения групповых целей. Изобретение основано на совместном использовании канала обработки принятого сигнала с ограничением его амплитуды и линейного канала, то есть канала без ограничения амплитуды принятого сигнала. Указанный технический результат достигается тем, что в заявленном способе осуществляют сжатие сигнала в первом фильтре сжатия после ограничения принятого сигнала, сравнение уровня сжатого сигнала с первым порогом, сжатие принятого сигнала во втором фильтре сжатия и сравнение уровня сжатого сигнала со вторым порогом, принятие решения об обнаружении цели, если превышены оба порога. Устройство, реализующее способ, содержит: канал с ограничением, включающий последовательно соединенные ограничитель, первый фильтр сжатия и первое пороговое устройство; линейный канал, включающий последовательно соединенные второй фильтр сжатия и второе пороговое устройство; схему совпадения «и», причем вход ограничителя и вход второго фильтра сжатия соединены и являются входом устройства, выход первого порогового устройства соединен с первым входом схемы совпадения «и», а выход второго порогового устройства канала соединен со вторым входом схемы совпадения «и», выход которой является выходом устройства. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ стабилизации вероятности ложной тревоги, заключающийся в сжатии сигнала в первом фильтре сжатия после ограничения принятого сигнала, в сравнении уровня сжатого сигнала с первым порогом, отличающийся тем, что, кроме того, производят сжатие принятого сигнала во втором фильтре сжатия без ограничения принятого сигнала и сравнивают уровень сжатого сигнала со вторым порогом, принимают решение об обнаружении цели, если превышены оба порога.

2. Устройство стабилизации вероятности ложной тревоги, содержащее канал с ограничением, включающий последовательно соединенные ограничитель, первый фильтр сжатия и первое пороговое устройство, отличающееся тем, что дополнительно введены линейный канал, включающий последовательно соединенные второй фильтр сжатия и второе пороговое устройство, и схема совпадения «и», причем вход ограничителя и вход второго фильтра сжатия соединены и являются входом устройства, выход первого порогового устройства соединен с первым входом схемы совпадения «и», а выход второго порогового устройства канала соединен со вторым входом схемы совпадения «и», выход которой является выходом устройства.