Обнаружитель оптических сигналов Советский патент 1992 года по МПК H04B10/00 

Изобретение относится к оптическим системам связи и локации, а именно к оптическим непараметрическим обнаружителям, обеспечивающим постоянство заданной вероятности ложной тревоги в условиях аддитивного входного шума с неизвестным распределением при априорно известных нескольких его квантилях.

Цель изобретения - повышение вероятности правильного обнаружения.

На чертеже изображена структурная схема обнаружителя оптических сигналов.

Обнаружитель оптических сигналов содержит N оптических линз 1, N фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) 2, N аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 3, N элементов И 4, N блоков 5 сравнений, регистр 6 сдвига, сумматор 7, функциональный делитель 8, решающий блок 9, вторую линию 10 задержки, третью линию 11 задержки, генератор 12 тактовых частот, первый

таймер 13, элемент ИЛИ 14, первую линию 15 задержки, второй таймер 16.

Обнаружитель реализует следующий алгоритм работы.

В каждом из трактов приема оптических сигналов с номером j (где , a N равно числу априорно известных квантилей шума), включающих последовательно соединенные оптическую линзу 1, ФЭУ2 и АЦПЗ, формируется выборка xij объемом k независимых отсчетов смеси сигнала с шумом ().

Определяется решающая статистика

u I 2 2 c(x,)-2j)(1) Kl и 1

где zj - известные значения квантилей шума с уровнями вероятности Pj (Pj Pj+i);

IS

VI

N

oo ю о

сГхп-z. i1 при с I X J Z| t JO при xij z ;

(2)

Статистика и сравнивается с постоянным порогом

. ф;,1(Рлт),(3)

где Рлт - заданная вероятность ложной тревоги;. .

(.)-функция, обратная нормированной функции нормального распределения;

N

Z(1-Pj) - математическое ожидаJ-1ние и при наличии в тракте только шума;

1 N

-г 2 Pj(1-Pj)- дисперсия и при к j 1

наличии в тракте только шума,

В случае принимается решение о наличии сигнала, иначе - о его отсутствии.

Работа обнаружителя происходит следующим образом.

Генератор 12 по своему второму выходу выдает непрерывную последовательность тактовых импульсов, поступающую на тактовые входы АЦПЗ и на сигнальный вход таймера 13. Под воздействием этих импульсов на выходе АЦПЗ каждого тракта формируется выборка xij смеси сигнала с шумом (или чистого шума), поступающая на сигнальный вход соответствующего блока 5 сравнения.

Таймеры состоят из элемента И, триггера и счетчика до заданного числа импульсов с автосбросом. При подаче на управляющий вход импульса запуска таймер на своих выходах обеспечивает выдачу заданного числа импульсов из последовательности, поступающей на его сигнальный вход, формирование импульса, длительность которого соответствует этому числу импульсов, и выдачу импульса, соответствующего концу сформированного временного интервала. Поэтому начало процесса обнаружения будет определяться импульсом, поданным на пусковой вход обнаружителя, который одновременно является первым входом элемента ИЛИ 14. С выхода последнего импульс поступит на управляющий вход таймера 13, а через линию 15 задержки - на управляющий вход таймера 16. Счетчик таймера 13 настроен на счет к импульсов. В результате на второй выход таймера 13 поступят k тактовых импульсов из последовательности второго выхода генератора 12, а на первый выход- положительный импульс, длительность которого соответствует k импульсам. На такое время с помощью указанного положительного импульса по второму входу будут открыты все элементы И 4.

В результате с выходов элементов И 4 на сигнальные входы соответствующих им блоков 5 сравнения, в которые по установленным входам заранее введены значения

соответствующих им квантилей zj, последовательно поступят по k выборочных значений xij. В блоках 5 сравнения ЁЫПОЛНЯВТСЯ единичная функция (2), причем моментсрав- нения определяется очередным тактовым

0 импульсом, поступающим на тактовые входы блоков 5 сравнения с второго выхода таймера 13. Результаты сравнения каждого отсчета с соответствующим ему квантилем с выходов блоков 5 сравнения устанавлива5 ются через информационные входы в соответствующих им разрядах регистра 6 сдвига.

С первого выхода генератора 12 на сигнальный вход таймера 16 поступает после0 довательность тактовых импульсов с частотой следования, в N раз превышающей частоту импульсов второго выхода генератора 12, Пусковой импульс обнаружителя, задержанный линией 15 задержки на время,

5 соответствующее времени одного сравнения и установки его результатов в разрядах регистра 6, запускает по управляющему входу таймер 16. счетчик которого настроен на N-k импульсов. В результате с второго тай0 мера 16 на тактовый вход регистра 6 поступят N k импульсов, по N импульсов на каждый из k циклов сравнения. После каждого цикла сравнения с помощью N этих импульсов результаты сравнения переме5 щаются из регистра б сдвига в сумматор 7, где в итоге формируется двойная сумма из выражения (1).

Закончив выдачу всей группы импульсов, таймер 16 по своему первому выходу

0 выдает импульс, соответствующий концу формирования двойной суммы, который поступает на входы линий 10,11 задержки, на второй вход элемента ИЛИ 14 и на второй вход сумматора 7, разрешая последнему вы5 дачу накопленной двойной суммы. Эта сумма после деления на k в делителе 8 в виде сформированного значения решающей статистики (1) поступает в решающий блок 9. Импульс с выхода линии 10 задержки по

0 третьему входу сумматора 7 сбрасывает его а ноль. Задержанный линией 11 задержки на время деления в делителе 8 и время установки значения статистики в блоке 9 им- пульс поступает на тактовый вход

5 решающего блока 9, определяя момент решения. Значение порога, определенное в соответствии с (3), заранее по установленному входу вводится в решающий блок 9. С выхода элемента ИЛИ 14 импульс, соответ ствующий концу формирования двойной

сумму, поступает на управляющий вход таймера 13 и на вход линии 15 задержки, после чего весь процесс повторяется.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Обнаружитель оптических сигналов, содержащий тракт приема оптических сигналов в составе последовательно соединенных оптической линзы, фотоэлектронного умножителя и аналого-цифрового преобразователя, а также последовательно соединенные регистр сдвига, сумматор, функциональный делитель и решающий блок, второй вход которого является установочным, а выход является выходом обнару- жения оптических сигналов, N блоков сравнения, первые входы которых являются установочными, а выходы подключены к соответствующим входам регистра сдвига, отличающийся тем, что, с целью повышения вероятности правильного обнаружения, введены N-1 трактов приема оптических сигналов, N элементов И, генератор тактовых частот, первый и второй таймеры, первая, вторая и третья линии за- держки, а также элемент ИЛИ. причем первый вход элемента ИЛИ является пусковым

входом, а выход подключен к управляющему входу первого таймера и входу первой линии задержки, выход которой подключен к управляющему входу второго таймера, сигнальный вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых частот, а первый выход подключен к входам второй и третьей линий задержки, вторым входам сумматора и элемента ИЛИ, второй выход второго таймера подключен к тактовому входу регистра сдвига, выход второй линии задержки подключен к третьему входу сумматора, выход третьей линии задержки подключен к тактовому входу решающего блока, второй выход генератора тактовых частот подключен к сигнальному входу первого таймера и тактовым входам аналого- цифрового преобразователей каждого тракта приема оптических сигналов, выходы которых подключены к первым входам соответствующих элементов И, выходы которых подключены к сигнальным входам соответствующих блоков сравнения, вторые входы элементов И соединены с первым выходом первого таймера, втброй выход которого подключен к тактовым входам N блоков сравнения.

Изобретение относится к оптическим системам связи и локации, обеспечивающим постоянство заданной вероятности ложной тревоги в условиях неизвестного шума. Целью изобретения является повышение вероятности правильного обнаружения. Цель достигается путем введения генератора тактовых импульсов (12), первой

Й-

1

н