Способ адаптивного многоканального обнаружения спектральных компонент импульсных радиосигналов Российский патент 2025 года по МПК G01S7/288 G01S13/04 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в обнаружителях сигналов систем радиомониторинга для решения задач обнаружения спектральных компонент импульсных радиосигналов.

Известен способ обнаружения спектральных компонент сигналов, представленный в статье [Уфаев В.А., Разиньков С.Н., Чикин М.Г. Обнаружение и идентификация сигналов в панорамных фазометрических радиопеленгаторах // Антенны. 2008. №3. С. 64-68], заключающийся в приеме сигналов двухканальным приемником, который поочередно подключается к парам выходов антенной системы (АС), выполнение быстрого преобразования Фурье (БПФ) в каналах приема, формировании решающей статистики - оценке квадрата модуля коэффициента пространственной корреляции напряжений на выходах пары каналов, не зависящей от значений коэффициентов передачи каналов, что позволяет вычислить порог обнаружения, обеспечивающий постоянную ложность тревоги, проверке выполнения решающего правила - сравнении решающей статистики с пороговым уровнем обнаружения, вычисляемым в соответствии с критерием Неймана-Пирсона, обеспечивающим постоянную вероятность ложной тревоги.

Недостаток данного способа применительно к задаче обнаружения импульсных радиосигналов заключаются в следующем.

Реализация способа предполагает, что наблюдение сигналов осуществляется двухканальным приемником, который поочередно подключается к парам выходов АС. Однако, в случае приема импульсных радиосигналов, необходимо обеспечить синхронный и однократный прием временных реализаций радиосигналов, так как ввиду неизвестного времени прихода отсутствует возможность накопления и совместной обработки временных реализаций, принятых в различные моменты времени. В частности, возможны ситуации, когда в части временных реализаций, принятых в различные моменты времени, импульсный сигнал отсутствует, что может привести к снижению достоверности обнаружения (характеризуемой появлением ложных обнаружений и пропусков сигналов). Это определяет нецелесообразность приема сигналов приемником, который поочередно подключается к парам выходов АС в случае обнаружения импульсных радиосигналов.

Указанный недостаток существенным образом ограничивает область применимости указанного способа и не позволяет использовать способ в современных (перспективных) системах радиомониторинга для обнаружения импульсных радиосигналов.

Известен способ обнаружения [Радзиевский В.Г., Уфаев В.А. Первичная обработка сигналов в цифровых панорамных обнаружителях-пеленгаторах. - Радиотехника, 2003, №7, с. 26-31], который включает выполнение следующих процедур.

1. Синхронный (когерентный) прием временных реализаций с выходов всех N (N>2) антенн АС в пространственных каналах обнаружителя-пеленгатора, одновременно попадающих в текущую полосу приема (анализа), когерентный перенос (гетеродинирование) на более низкую частоту, синхронное преобразование временных реализаций в цифровую форму, вычисление отсчетов преобразования Фурье оцифрованной реализации в каждом пространственном канале обнаружителя-пеленгатора.

2. По каждому nb-му спектральному отчету, nb =0 … Nb-1, быстрое преобразования Фурье временных реализаций вычисление канальных (i = 1 … N) амплитуд (модулей $$\left|{\dot{S}}_{nb}^{\left(i\right)}\right|$$) и энергий (квадратов модулей $${\left|{\dot{S}}_{nb}^{\left(i\right)}\right|}^2$$).

3. Формирование решающей статистики обнаружения $$Z_{nb}$$ для каждого nb-го спектрального отчета ([Радзиевский В.Г., Уфаев В.А. Первичная обработка сигналов в цифровых панорамных обнаружителях-пеленгаторах. - Радиотехника, 2003, №7, с. 26-31], формула 9):

$$Z_{nb}=\frac{{\left({\displaystyle \sum _{i=1}^N\left|{\dot{S}}_{nb}^{\left(i\right)}\right|}\right)}^2}{{{\displaystyle \sum _{i=1}^N\left|{\dot{S}}_{nb}^{\left(i\right)}\right|}}^2}$$ .

4. По каждому спектральному отсчету сравнение решающей $$Z_{nb}$$ статистики с пороговым уровнем обнаружения, вычисляемым в соответствии с критерием Неймана-Пирсона и обеспечивающим требуемую постоянную вероятность ложной тревоги. В случае превышения порога - принятие решения о том, что данный спектральный отсчет является сигнальным.

В соответствии с приведенным описанием, применительно к задаче обнаружения импульсных радиосигналов, способ имеет следующие недостатки.

1. Решающая статистика (1) способа справедлива в предположении, когда антенны обнаружителя-пеленгатора являются идентичными и ненаправленными, а их диаграммы направленности имеют единичную амплитуду, независящую от направления прихода радиоволны ИРИ и описываются функциями

$${\dot{G}}_n^l=\exp \left(i\frac{2\pi R}{{\lambda }_n}{\phi }_l\left(\theta \right)\right)$$ ,

где $$R$$ - радиус антенной системы;

$${\lambda }_n$$ - длина волны излучения;

$${\phi }_l\left(\theta \right)$$ - фазирующая функция, зависящая от конфигурации антенной системы;

$$\theta$$ - азимут направления на источник.

В общем случае при наличии взаимных влияний в АС, а также в случае использования антенных элементов другого типа, решающая статистика (1) становится несправедливой, что приводит к ухудшению показателей эффективности способа.

2. Выражение (1) для решающей статистики обнаружения не учитывает наличие межканальной корреляции спектральных отсчетов сигналов, обусловленных наличием в реальных условиях внешних помех.

3. Обнаружение осуществляется только по результатам измерения амплитуд спектральных компонент временных реализаций и не учитывает межканального соотношения фаз этих компонент, что не позволяет использовать всю информацию о сигнале, содержащуюся как в амплитуде, так и в фазе спектральных отсчетов. Данное обстоятельство не позволяет использовать в полной мере имеющиеся возможности многоканального когерентного приема сигналов, что приводит к преднамеренному ухудшению потенциально достижимых показателей эффективности обнаружения.

В целом указанные недостатки значительно ограничивают область применимости указанного способа и достижимые показатели эффективности обнаружения данным способом импульсных радиосигналов в современных (перспективных) системах радиомониторинга.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому является способ адаптивного пространственно-многоканального обнаружения спектральных компонент сигналов источников радиоизлучения по патенту РФ №2696022, G01 S 5/04, принятый за прототип.

Способ-прототип включает следующие процедуры.

1. Многократный последовательный во времени синхронный (когерентный) прием временных реализаций с выходов всех антенн АС в пространственных каналах обнаружителя-пеленгатора, одновременно попадающих в текущую полосу приема (анализа).

2. Когерентный перенос (гетеродинирование) на более низкую частоту, синхронное преобразование временных реализаций в цифровую форму, вычисление отсчетов быстрого преобразования Фурье каждой оцифрованной реализации в каждом пространственном канале обнаружителя-пеленгатора.

3. По каждому спектральному отчету вычисление канальных и взаимных (межканальных) энергий быстрого преобразования Фурье каждой из принятых временных реализаций.

4. Накопление энергий путем суммирования их значений, вычисленных по каждой из принятых временных реализаций, и формирование нормированной матрицы $${\dot{Q}}^{\left(nb\right)}$$ взаимных энергий, равной произведению $${\dot{\Lambda }}^{-1}{\dot{W}}^{\left(nb\right)}$$ накопленной матрицы $${\dot{W}}^{\left(nb\right)}$$ взаимных энергий и матрицы $${\dot{\Lambda }}^{-1}$$, обратной к матрице корреляции $$\dot{\Lambda }$$ аддитивного шума.

5. Формирование решающей статистики обнаружения (1), представляющей собой отношение следа (суммы диагональных элементов) квадрата нормированной матрицы взаимных энергий к квадрату следа данной матрицы:

$${\Xi }_{nb}=\frac{\text{Tr}\left({\dot{Q}}^{\left(nb\right)}{\dot{Q}}^{\left(nb\right)}\right)}{{\left[\text{Tr}\left({\dot{Q}}^{\left(nb\right)}\right)\right]}^2}=\frac{{\displaystyle \sum _{i=1}^N{\displaystyle \sum _{j=1}^N{\left|{\left({\dot{Q}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,j}\right|}^2}}}{{\left({\displaystyle \sum _{j=1}^N{\left({\dot{Q}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,i}}\right)}^2}$$ , (1)

где $${\dot{Q}}^{\left(nb\right)}={\dot{\Lambda }}^{-1}{\dot{W}}^{\left(nb\right)}$$;

$${\dot{W}}^{\left(nb\right)}$$ - матрица взаимных энергий сигналов, «накопленная» по серии из K > 1 измерений, с элементами

$${\left({\dot{W}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,j}={\displaystyle \sum _{k=1}^K{\dot{S}}_{nb,k}^{\left(i\right)}{\left({\dot{S}}_{nb,k}^{\left(j\right)}\right)}^{*}}$$ , (2)

$${\dot{S}}_{nb,k}^{\left(i\right)}$$ - комплексный отсчет (с порядковым номером nb = 0 … Nb-1) быстрого преобразования Фурье k-й временной реализации, принятой в $$i$$-м пространственном канале обнаружителя-пеленгатора (совпадающий с номером антенны АС, подключенной ко входу канала);

$$i,j=$$ 1 … N - порядковые номера пространственных каналов обнаружителя-пеленгатора;

k=1 … К - порядковый номер принятой временной реализации;

$$\dot{\Lambda }$$ - матрица коэффициентов межканальной корреляции аддитивного шума (при отсутствии корреляции шума матрица является диагональной единичной); $${(\cdot )}^{\text{H}}$$ - оператор эрмитова сопряжения,

$${(\cdot )}^{-1}$$ - обратная матрица,

$$Tr(\cdot )$$ - оператор следа матрицы.

6. Сравнение решающей статистики (1) с пороговым уровнем обнаружения, вычисляемым в соответствии с критерием Неймана-Пирсона и обеспечивающим требуемую постоянную вероятность ложной тревоги; принятие решения об обнаружении сигнала в случае превышения статистикой порогового уровня.

В соответствии с приведенным описанием, применительно к задаче обнаружения импульсных радиосигналов, способ-прототип имеет следующие недостатки.

1. Способ-прототип предполагает последовательный во времени синхронный (когерентный) прием нескольких временных реализаций - не менее двух. В случае приема импульсных радиосигналов, ввиду неизвестного времени прихода, отсутствует возможность накопления и совместной обработки временных реализаций, принятых в различные моменты времени. В частности, возможны ситуации, когда в части временных реализаций, принятых в различные моменты времени, импульсный сигнал отсутствует, что может привести к снижению достоверности обнаружения (характеризуемой появлением ложных обнаружений и пропусков сигналов). В случае приема одной временной реализации способ-прототип является неработоспособным, так как в этом случае его решающая статистика равна единице.

2. Способ-прототип основан на приеме временных реализаций с выходов не менее двух антенн. Применительно к задаче обнаружения импульсных радиосигналов без их последующего пеленгования (в результате совместной обработки принятых временных реализаций) открывается возможность уменьшения числа антенн до одной, что позволит снизить массу, габариты и стоимость обнаружителя. Однако, в случае одной антенны, данный способ не является работоспособным.

Указанные недостатки существенным образом ограничивают эффективность применения указанного способа в современных (перспективных) системах радиомониторинга для обнаружения импульсных радиосигналов.

Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является обеспечение адаптивного многоканального обнаружения спектральных компонент импульсных радиосигналов по результатам приема одной временной реализации.

Для решения поставленной задачи в способе адаптивного многоканального обнаружения спектральных компонент импульсных радиосигналов, включающем синхронный - когерентный, прием временных реализаций в пространственных каналах обнаружителя, одновременно попадающих в текущую полосу приема - анализа; когерентный перенос - гетеродинирование, на более низкую частоту, синхронное преобразование временных реализаций в цифровую форму, вычисление отсчетов быстрого преобразования Фурье каждой оцифрованной реализации в каждом пространственном канале обнаружителя; по каждому спектральному отчету вычисление канальных и взаимных - межканальных, энергий быстрого преобразования Фурье каждой из принятых временных реализаций; формирование нормированной матрицы $${\dot{Q}}^{\left(nb\right)}$$ взаимных энергий; формирование решающей статистики обнаружения; сравнение решающей статистики с пороговым уровнем обнаружения, вычисляемым в соответствии с критерием Неймана-Пирсона и обеспечивающим требуемую постоянную вероятность ложной тревоги; принятие решения об обнаружении сигнала в случае превышения статистикой порогового уровня, согласно изобретению,

осуществляют однократный синхронный - когерентный, прием временной реализации с выхода одной антенны в пространственных каналах обнаружителя; используют в качестве нормированной матрицы взаимных энергий $${\dot{Q}}^{\left(nb\right)}$$ произведение $${\dot{\Lambda }}^{-1}{\dot{W}}^{\left(nb\right)}{\dot{\Lambda }}^{-1}$$, где $${\dot{W}}^{\left(nb\right)}$$ - матрица взаимных энергий, полученная по результатам однократного приема временной реализации сигналов; решающая статистика обнаружения представляет собой отношение суммы всех элементов нормированной матрицы $${\dot{Q}}^{\left(nb\right)}$$ взаимных энергий к сумме диагональных элементов этой матрицы:

$${\Xi }_{nb}=\frac{{\displaystyle \sum _{i=1}^N{\displaystyle \sum _{j=1}^N{\left({\dot{Q}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,j}}}}{{\displaystyle \sum _{i=1}^N{\left({\dot{Q}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,i}}}$$ ,

$${\left({\dot{W}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,j}={\dot{S}}_{nb}^{\left(i\right)}{\left({\dot{S}}_{nb}^{\left(j\right)}\right)}^{*}$$ ,

$${\dot{S}}_{nb}^{\left(i\right)}$$ - комплексный отсчет (с порядковым номером nb = 0 … Nb-1) быстрого преобразования Фурье принятой временной реализации в $$i$$-м пространственном канале обнаружителя;

$$i,j=$$ 1…N - порядковые номера пространственных каналов обнаружителя;

$$\dot{\Lambda }$$ - матрица коэффициентов межканальной корреляции аддитивного шума (при отсутствии корреляции шума матрица является диагональной единичной);

$${(\cdot )}^{-1}$$ - обратная матрица.

Предлагаемый способ адаптивного многоканального обнаружения спектральных компонент импульсных радиосигналов заключается в выполнении следующих процедур.

1. Однократный синхронный (когерентный) прием временной реализации с выхода одной антенны в пространственных каналах обнаружителя, одновременно попадающих в текущую полосу приема (анализа).

2. Когерентный перенос (гетеродинирование) на более низкую частоту, синхронное преобразование временной реализации в цифровую форму, вычисление отсчетов быстрого преобразования Фурье каждой оцифрованной реализации в каждом радиоприемном канале обнаружителя.

3. По каждому спектральному отчету вычисление канальных и взаимных (межканальных) энергий быстрого преобразования Фурье.

4. Формирование нормированной матрицы $${\dot{Q}}^{\left(nb\right)}$$ взаимных энергий, равной произведению $${\dot{\Lambda }}^{-1}{\dot{W}}^{\left(nb\right)}{\dot{\Lambda }}^{-1}$$, где $${\dot{W}}^{\left(nb\right)}$$ - матрица взаимных энергий, полученная по результатам однократного приема временной реализации сигналов с элементами

$${\left({\dot{W}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,j}={\dot{S}}_{nb}^{\left(i\right)}{\left({\dot{S}}_{nb}^{\left(j\right)}\right)}^{*}$$ , (3)

$${\dot{S}}_{nb}^{\left(i\right)}$$ - комплексный отсчет (с порядковым номером nb = 0 … Nb-1) быстрого преобразования Фурье принятой временной реализации в $$i$$-м пространственном канале обнаружителя;

$$i,j=$$ 1…N - порядковые номера пространственных каналов обнаружителя;

$$\dot{\Lambda }$$ - матрица коэффициентов межканальной корреляции аддитивного шума (при отсутствии корреляции шума матрица является диагональной единичной);

$${(\cdot )}^{-1}$$ - обратная матрица.

5. Формирование решающей статистики обнаружения, представляющей собой отношение суммы всех элементов нормированной матрицы $${\dot{Q}}^{\left(nb\right)}$$ взаимных энергий к сумме диагональных элементов этой матрицы:

$${\Xi }_{nb}=\frac{{\displaystyle \sum _{i=1}^N{\displaystyle \sum _{j=1}^N{\left({\dot{Q}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,j}}}}{{\displaystyle \sum _{i=1}^N{\left({\dot{Q}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,i}}}$$ , (4)

где $${\dot{Q}}^{\left(nb\right)}={\dot{\Lambda }}^{-1}{\dot{W}}^{\left(nb\right)}{\dot{\Lambda }}^{-1}$$.

6. Сравнение решающей статистики (4) с пороговым уровнем обнаружения, вычисляемым в соответствии с критерием Неймана-Пирсона и обеспечивающим требуемую постоянную вероятность ложной тревоги; принятие решения об обнаружении сигнала в случае превышения статистикой порогового уровня.

Предлагаемый способ адаптивного многоканального обнаружения спектральных компонент импульсных радиосигналов лишен перечисленных выше недостатков способа-прототипа, а именно:

1. В отличие от способа-прототипа, предлагаемый способ является работоспособным при однократном приеме временной реализации. Применительно к случаю приема и обнаружения импульсных радиосигналов, это позволяет избежать совместной обработки нескольких временных реализаций, которая может привести к снижению достоверности обнаружения (характеризуемой появлением ложных обнаружений и пропусков сигналов).

2. В отличие от способа-прототипа, предлагаемый способ предполагает использование одной антенны, подключенной ко входам многоканального радиоприемного устройства. Это позволяет преодолеть априорную неопределённость, обусловленную отсутствием информации о направлении на источник импульсного радиосигнала, а также позволяет за счет уменьшения числа антенн до одной снизить массу, габариты и стоимость обнаружителя.

Технический результат способа обеспечивается тем, в результате однократного приема временной реализации за счет использования одной антенны, подключенной к многоканальному радиоприемному устройству, и формирования решающей статистики обнаружения по формуле (4) обеспечивается возможность учета различия в соотношении амплитуд и разностях фаз сигнальной и помеховой составляющих радиосигналов в радиоприемных каналах обнаружителя.

Элементы матрицы (3), находящиеся вне ее главной диагонали, характеризуют амплитуды и фазы электрического поля падающей радиоволны с плоским волновым фронтом, возмущенные аддитивным внутренним шумом многоканального радиоприемного устройства обнаружителя. Элементы главной диагонали данной матрицы характеризуют распределение энергии сигнальной и шумовой составляющих по каналам многоканального обнаружителя.

Решающая статистика предлагаемого способа инвариантна к структуре и характеристикам направленности антенны, интенсивности аддитивного внутреннего шума многоканального радиоприемного устройства, основана на однократном приеме временной реализации и не предполагает пеленгование источника импульсного сигнала до принятия решения об обнаружении сигнала.

Блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа представлена на фиг. 1, где обозначено:

1 - антенна;

2 - блок многоканального приема временной реализации и переноса на более низкую частоту;

3 - блок оцифровки временных реализаций;

4 - блок вычисления преобразования Фурье временных реализаций;

5 - блок вычисления канальных спектров;

6 - блок вычисления взаимных спектров;

7 - блок формирования нормированной матрицы взаимных энергий;

8 - блок вычисления суммы элементов нормированной матрицы взаимных энергий;

9 - блок вычисления суммы диагональных элементов нормированной матрицы взаимных энергий;

10 - блок вычисления решающей статистики;

11 - блок сравнения решающей статистики с порогом.

Устройство (обнаружитель) содержит последовательно соединенные блок приема временных реализаций и переноса на более низкую частоту 2, блок оцифровки временных реализаций 3 и блок вычисления преобразования Фурье временных реализаций 4, два выхода которого соединены с входами блока вычисления канальных спектров 5 и блока вычисления взаимных спектров 6 соответственно. Выходы блоков 5 и 6 подключены к соответствующим входам блока формирования нормированной матрицы взаимных энергий 7, два выхода которого соединены соответственно с входами блока вычисления суммы элементов нормированной матрицы взаимных энергий 8 и блока вычисления суммы диагональных элементов нормированной матрицы взаимных энергий 9. Выходы блоков 8 и 9 подсоединены к соответствующим входам блока вычисления решающей статистики 10, выход которого соединен с входом блока сравнения решающей статистики с порогом 11, выход которого является выходом устройства.

При этом N входов блока приема временных реализаций 2 подключены к выходу антенны 1.

Устройство для реализации заявляемого способа работает следующим образом.

Блок 2 осуществляет однократный синхронный (когерентный) прием временной реализации с выхода одной антенны в пространственных каналах обнаружителя, одновременно попадающих в текущую полосу приема (анализа). Затем блок 3 синхронно преобразует принятые временные реализации в цифровую форму. В блоке 4 для каждой оцифрованной реализации в каждом радиоприемном канале обнаружителя происходит вычисление отсчетов преобразования Фурье $${\dot{S}}_{nb}^{\left(i\right)}$$, где nb порядковый номер спектрального отсчета.

По результатам вычисления канальных спектров в блоке 5 и взаимных спектров в блоке 6, в блоке 7 происходит формирование нормированной матрицы взаимных энергий

$${\dot{Q}}^{\left(nb\right)}={\dot{\Lambda }}^{-1}{\dot{W}}^{\left(nb\right)}{\dot{\Lambda }}^{-1}$$ ,

где $${\left({\dot{W}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,j}={\dot{S}}_{nb}^{\left(i\right)}{\left({\dot{S}}_{nb}^{\left(j\right)}\right)}^{*}$$ - матрица взаимных энергий,

$${\dot{\Lambda }}^{-1}$$ - матрица, обратная к матрице корреляции аддитивного шума.

По результатам работы блока 7 параллельно в блоках 8 и 9 для каждого спектрального отчета nb происходит вычисление суммы элементов нормированной матрицы взаимных энергий

$$A={\displaystyle \sum _{i=1}^N{\displaystyle \sum _{j=1}^N{\left({\dot{Q}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,j}}}$$

и суммы диагональных элементов нормированной матрицы взаимных энергий

$$B={\displaystyle \sum _{i=1}^N{\left({\dot{Q}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,i}}$$

соответственно.

В блоке 10 выполняется вычисление решающей статистики по каждому спектральному отсчету nb

$${\Xi }_{nb}=\frac{A}{B}$$ .

В блоке 11 по каждому спектральному отчету происходит сравнение решающей статистики $${\Xi }_{nb}$$ с пороговым уровнем обнаружения.

В случае превышения порога - принятие решения об обнаружении сигнала.

Анализ характеристик предлагаемого способа адаптивного многоканального обнаружения спектральных компонент импульсных радиосигналов был проведен в пакете моделирования Matlab. На фиг. 2-4 представлены результаты моделирования.

Имитировался однократный синхронный прием временной реализации с выхода одной антенны в пространственных каналах обнаружителя, одновременно попадающих в текущую полосу приема. Временная реализация представляет собой комплексные отсчеты в виде суммы гауссовского шума и помехи с фиксированной амплитудой и случайной начальной фазой.

В рассматриваемом случае обнаружения импульсного радиосигнала, ввиду неизвестного времени его прихода, отсутствует возможность накопления и совместной обработки временных реализаций, принятых в различные моменты времени. В случае приема одной временной реализации соотношения амплитуд и разности фаз спектральных компонент сигнальных и помеховых составляющих могут быть различимы лишь в том случае, если все радиоприемные каналы подключены к одной и той же антенне.

За счет приема радиосигнала одной антенной в каждом элементарном частотном канале (ЭЧК) амплитуда и фаза сигнальной составляющей временной реализации одинаковы во всех радиоприемных каналах.

Напротив, амплитуда и фаза помеховой составляющей в общем случае отличаются в различных радиоприемных каналах, так как их источником, в основном, является внутренний шум радиоприемных трактов.

На фиг. 2 на комплексной плоскости проиллюстрирован физический принцип предлагаемого способа, представлены отсчеты аддитивной смеси шума и сигнала при отношении сигнал/шум 3 дБ.

На фиг. 3, 4 приведены зависимости значения решающей статистики $${\Xi }_{nb}$$ предлагаемого способа обнаружения nb-го спектрального отсчета обнаруживаемого импульсного сигнала при различном числе каналов радиоприемного устройства (N=2,3,5) и отношении сигнал/шум (2 дБ - фиг. 3 и 15 дБ - фиг. 4). Как видно из результатов моделирования, эффективности предлагаемого способа увеличивается с ростом количества каналов обнаружителя.

Поэтому, несмотря на отсутствие априорной информации о форме (законах амплитудной и фазовой модуляции) импульсного сигнала, и однократном приеме временной реализации за счет использования одной антенны, подключенной к многоканальному радиоприемному устройству, обеспечивается возможность учета в различии амплитуд и фаз сигнальной и помеховой составляющих.

Предлагаемый способ обеспечивает обнаружение импульсных радиосигналов, инвариантен к структуре и характеристикам направленности антенны, интенсивности аддитивного внутреннего шума многоканального радиоприемного устройства и основан на однократном приеме временной реализации.

Достигаемый технический результат - повышение достоверности обнаружения спектральных компонент импульсных сигналов ИРИ.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в обнаружителях сигналов систем радиомониторинга для решения задач обнаружения спектральных компонент импульсных радиосигналов. Технический результат заключается в повышении достоверности обнаружения спектральных компонент импульсных радиосигналов по результатам приема одной временной реализации. Заявленный способ обнаружения импульсного радиосигнала осуществляют в условиях отсутствия априорной информации о форме - законах амплитудной и фазовой модуляции, и при однократном приеме временной реализации за счет использования одной антенны, подключенной к многоканальному радиоприемному устройству, что обеспечивает возможность учета в различии амплитуд и фаз сигнальной и помеховой составляющих. 4 ил.

Способ адаптивного многоканального обнаружения спектральных компонент импульсных сигналов, включающий синхронный когерентный прием временных реализаций в пространственных каналах обнаружителя, одновременно попадающих в текущую полосу приема/анализа, когерентный перенос - гетеродинирование, на более низкую частоту, синхронное преобразование временных реализаций в цифровую форму, вычисление отсчетов быстрого преобразования Фурье каждой оцифрованной реализации в каждом пространственном канале обнаружителя, по каждому спектральному отчету вычисление канальных и взаимных - межканальных, энергий быстрого преобразования Фурье каждой из принятых временных реализаций, формирование нормированной матрицы $${\dot{Q}}^{\left(nb\right)}$$ взаимных энергий, формирование решающей статистики обнаружения, сравнение решающей статистики с пороговым уровнем обнаружения, вычисляемым в соответствии с критерием Неймана-Пирсона и обеспечивающим требуемую постоянную вероятность ложной тревоги, принятие решения об обнаружении сигнала в случае превышения статистикой порогового уровня, отличающийся тем, что осуществляют однократный синхронный когерентный прием временной реализации с выхода одной антенны в пространственных каналах обнаружителя, используют в качестве нормированной матрицы взаимных энергий $${\dot{Q}}^{\left(nb\right)}$$ произведение $${\dot{\Lambda }}^{-1}{\dot{W}}^{\left(nb\right)}{\dot{\Lambda }}^{-1}$$ , где $${\dot{W}}^{\left(nb\right)}$$ - матрица взаимных энергий, полученная по результатам однократного приема временной реализации сигналов, решающая статистика обнаружения представляет собой отношение суммы всех элементов нормированной матрицы $${\dot{Q}}^{\left(nb\right)}$$ взаимных энергий к сумме диагональных элементов этой матрицы:

$${\Xi }_{nb}=\frac{{\displaystyle \sum _{i=1}^N{\displaystyle \sum _{j=1}^N{\left({\dot{Q}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,j}}}}{{\displaystyle \sum _{i=1}^N{\left({\dot{Q}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,i}}}$$ ,

$${\left({\dot{W}}^{\left(nb\right)}\right)}_{i,j}={\dot{S}}_{nb}^{\left(i\right)}{\left({\dot{S}}_{nb}^{\left(j\right)}\right)}^{*}$$ ,

$${\dot{S}}_{nb}^{\left(i\right)}$$ - комплексный отсчет (с порядковым номером nb = 0…Nb-1) быстрого преобразования Фурье принятой временной реализации в $$i$$-м пространственном канале обнаружителя;

$$i,j=$$ 1…N - порядковые номера пространственных каналов обнаружителя;

$$\dot{\Lambda }$$ - матрица коэффициентов межканальной корреляции аддитивного шума (при отсутствии корреляции шума матрица является диагональной единичной);

$${(\cdot )}^{-1}$$ - обратная матрица.