СПОСОБ КЛАССИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ ПО МЕЖЧАСТОТНОМУ КОРРЕЛЯЦИОННОМУ ПРИЗНАКУ В ОДНОКАНАЛЬНЫХ РЛС Российский патент 2023 года по МПК G01S7/02 G01S7/292 

Предлагаемый способ относится к радиотехнике, в частности к цифровой обработке радиолокационных сигналов. Задача классификации коррелированных сигналов по дискретным выборкам конечного объема возникает во многих технических приложениях. Весьма актуальна, например, задача распознавания типов целей. В работе [1] показано, что для классификации отраженных сигналов обнаруженных объектов по их продольному размеру можно использовать характер флюктуаций отраженных сигналов на разных несущих частотах, оценивая межчастотный коэффициент корреляции.

где - оценка модуля межчастотного коэффициента корреляции, N - число накоплений по независимым выборкам (обзорам РЛС). Z1_j=x1_j+iy1_j, Z2_j=x2_j+iy2_j комплексные выборки классифицируемых эхо сигналов обнаруженного объекта на входе, принятых в двух частотных каналах на разных несущих частотах. В частности, в основе этого сигнального признака классификации лежит взаимосвязь значения межчастотного коэффициента корреляции с линейными размерами объекта. Чем больше размер объекта, тем меньше межчастотный коэффициент корреляции. Однако способ по формуле (1) обладает недостатком, который проявляется в том, что формируемый межчастотный корреляционный признак чувствителен к мощности принимаемых сигналов. Этого недостатка лишен другой способ классификации обнаруженных объектов по их продольному размеру [2], в котором две выборки наблюдения, принятые на двух разнесенных несущих частотах, перемножаются и их произведение накапливается от обзора к обзору для каждого элемента дальности с обнаруженным объектом и теперь уже нормированный модуль накопленного произведения сравнивается с порогом (2).

Полученная таким образом оценка модуля межчастотного коэффициента корреляции, соответствующая оценке максимального правдоподобия, сравнивается с порогом, на основании чего принимается решение о наличии обнаруженного объекта с большим продольным размером (порог не превышен) или малого продольного размера (порог превышен). Хотя данный способ позволяет осуществлять классификацию объектов по межчастотному корреляционному признаку, однако его использование требует применение двухканальной РЛС с одновременным излучением радиоимпульсов на двух несущих частотах.

С целью расширения области применения способа классификации по межчастотному корреляционному признаку в одноканальных РЛС предлагается способ классификации обнаруженных объектов по их продольному размеру, отличающийся тем, что с целью использования одноканальной РЛС последовательно во времени излучаются на разных несущих частотах радиоимпульсы, которые, отражаясь от обнаруженной цели, обрабатываются следующим образом. Первые отраженные сигналы подвергаются задержке с целью выравнивания их по времени со вторыми отраженными сигналами для последующего формирования оценки максимального правдоподобия модуля межчастотного коэффициента корреляции.

Таким образом, предлагаемый способ раскрывает новые функциональные возможности классификации по межчастотному корреляционному признаку за счет последовательного по времени излучения радиоимпульсов на двух несущих частотах, выравнивания по времени принятых эхо сигналов и расчета на их основе модуля межчастотного коэффициента корреляции. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "существенные отличия".

Для того, чтобы сформировать межчастотный коэффициент корреляции, в известном способе прототипе используют операции в соответствии с формулой (2). Решение о том, что объект протяженный принимается, если

В отличие от прототипа в предлагаемом способе комплексные выборки классифицируемых эхо сигналов обнаруженного объекта на входе, принятые в двух частотных каналах на разных несущих частотах с разносом по времени, отличаются тем, что дополнительная задержка первого отраженного сигнала может приводить к его дополнительной незначительной декорреляции по времени сигнала, которой можно пренебречь из-за малой длительности задержки между последовательно излученными радиоимпульсами.

Проиллюстрируем работу предлагаемого способа и прототипа на конкретном примере, прибегнув к моделированию с помощью системы MATLAB [2], см. раздел 3.3 на странице 48.

Осуществим классификацию протяженного объекта, используя две выборки наблюдений с межчастотным коэффициентом корреляции равным R=0. Корреляционный порог R_ПОР в расчетах будем менять от 0,1 до 0,9. Число независимых накоплений (обзоров) возьмем N=4, 8 и 16. Было проведено моделирование с помощью системы MATLAB [3] для разных значений порога R_пор и числа обзоров N=4, 8 и 16 (см. Фиг. 1, 2 и 3), соответственно, где приведена зависимость вероятности правильной классификации протяженных объектов от порога для прототипа (звездочки) и для предложенного способа (кружочки). Единственное отличие программы предложенного способа от прототипа в [2] - это добавление модифицированных первых задержанных частично декоррелированных выборок.

Результаты моделирования позволяют сделать вывод о возможности использования распознавания по межчастотному корреляционному признаку в одноканальных РЛС.

Дополнительная задержка отраженных сигналов, излученных первыми в одноканальных РЛС, расширяет область применения классификации по межчастотному корреляционному признаку.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСТОЧНИКОВ, ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ПРИ ОФОРМЛЕНИИ ЗАЯВКИ

1. Bartenev V. Radar objects classification using inter frequency correlation coefficient. Report on the International conference RADAR 2016. China, Oct. 2016

2. Бартенев В.Г. «Модельно-ориентированное проектирование программируемых радиотехнических устройств. Практический курс». Горячая линия-Телеком, М., 2019.

3. Потемкин В.Г. «Справочник по MATLAB. Анализ и обработка данных», http://matlab.exponenta.ru/ml/book2/chapter8/

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ ЗАЯВКИ

Фиг. 1. Зависимость вероятности правильной классификации протяженных объектов от порога для N=4 в одноканальном классификаторе (кружочки) и в двухканальном классификаторе (звездочки).

Фиг. 2. Зависимость вероятности правильной классификации протяженных объектов от порога для N=8 в одноканальном классификаторе (кружочки) и в двухканальном классификаторе (звездочки).

Фиг. 3. Зависимость вероятности правильной классификации протяженных объектов от порога для N=16 в одноканальном классификаторе (кружочки) и в двухканальном классификаторе (звездочки).

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к цифровой обработке радиолокационных сигналов. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности использования распознавания по межчастотному корреляционному признаку в одноканальных радиолокационных станциях (РЛС).В заявленном способе осуществляют формирование оценки модуля межчастотного коэффициента корреляции на основе двух выборок наблюдений, принятых за несколько обзоров на двух несущих частотах РЛС, и сравнение этой оценки с порогом в каждом элементе дальности. При непревышении порога в анализируемом элементе дальности объекту присваивают признак объекта с большим продольным размером. При этом используют одноканальную РЛС, посредством которой последовательно по времени излучают радиоимпульсы на разных несущих частотах, производят задержку первых отраженных радиосигналов с выравниванием их по времени со вторыми отраженными радиосигналами и формируют оценку модуля межчастотного коэффициента корреляции, сравнивая её с порогом для классификации объекта. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Радиолокационный способ классификации объектов по межчастотному корреляционному признаку, заключающийся в том, что формируют оценку модуля межчастотного коэффициента корреляции на основе двух выборок наблюдений, принятых за несколько обзоров на двух несущих частотах радиолокационной станции (РЛС), и сравнивают эту оценку с порогом в каждом элементе дальности с присвоением при непревышении этого порога в анализируемом элементе дальности признака объекта с большим продольным размером, а в случае превышения оценкой модуля межчастотного коэффициента корреляции этого порога в анализируемом элементе дальности присваивают признак объекта с малым продольным размером, отличающийся тем, что в способе используют одноканальную РЛС, посредством которой осуществляют последовательное по времени излучение радиоимпульсов на двух разных несущих частотах, производя задержку первых отраженных радиосигналов на первой несущей частоте с выравниванием их по времени со вторыми отраженными радиосигналами на второй несущей частоте, и далее формируют оценку модуля межчастотного коэффициента корреляции для классификации обнаруженных объектов по продольному размеру.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что задержанные выборки наблюдений первых отраженных радиосигналов, принятые за несколько обзоров РЛС, соответствуют выборкам наблюдений вторых отраженных радиосигналов для того же элемента дальности, принятых за те же несколько обзоров РЛС.