Адаптивный ранговый обнаружитель Советский патент 1977 года по МПК G01S7/30 

(54) АДАПТИВНЫЙ РАНГОВЫЙ ОБНАРУЖИТЕЛЬ блюденнй при каждом опыте фиксировано и равно П . Такой обнаружитель обеспечивает посто янство вероятности ложной тревоги вне зависимоста от вида и параметров функции распределения помехи, но вероятность правильного обнаружения может изменяться в зависимости от конкретной помеховой обстановки Так, например, при увеличении интенсивности помехи вероятность обнаружения может измениться до недопустимо малой величины. Уменьшение же интенсивности помехи приводит к неоправданной затяжке процедуры обнаружения, так как решение о наличии сигнала могло бы бы вынесено за число испытаний, меньшее yc ановленного числа П.. Такой обнаружитель, таким образом, не позволяет решать зада.Чу Оптимальногоперераспределения энергии излучения в пространстве обзора. Цель изобретения - обеспечение задаН ной. вероятности правильного обнаружения независимо от вида функции распределения помех и ее параметров. Зто достигается тем, что в адаптивный ранговый обнаружитель, содержащий блок принятия решения и последовательно включенные согласованный фильтр, основной детектор и многоотводную линию задержки, М выходов которой соединены с соответствующими М входами основного блока вычисления ранга сигнала, (М+1)-ый вход кото рого соединен с входом многоотводной лшши задержки, введены дополнительный блок,вычисления ранга сигнала, генератор ои идаемого сигнала, сумматор, j дополнительный детектор, блок вычисления вероятности, перемножитель, блок вычитания и рециркуляциоггный накопитель, при этом К выходов многоотводной линии задержки соединены с соответствующими М входами дополнительного блока вычисления ранга ;сигнала, (М+1) -ый вход которого через пос- ледоватепьно соединенные сумматоры и дополнитльный детектор подключены к выходу соглассеанного фильтра, выход дополнительного блока вычисления ранга сигнала .через блок вычисления вероятности соединен с первым входом перемножителя, Bbixoj которого соединен с блоком принятия решения, выход осн(Ж110го блока вычисления ранга сигнала соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с вторым выходом блока вычисления вероятности, выход блока вычитания через рециркуляционный накопитель соединен с вторым входом перемножителя, а выход генератора ожидаемого сигнала соединен с вторым входом сумматора, а также тем, 1ТО блок вычисления вероятности содерторого соединен с блоком 5 принятия решения, выход основного блока 4 вычисления ранга сигнала соединен с первым входом блока 11 вычитания, второй вход кото60 рого соединен с вторым выходом блока 9 вычисления вероятности, выход блока 11 вычитания через рециркуляционный накопитель 12 соединен с вторым входом перемножителя 10, а второй вход сумматора 7

55 соединен с выходом генератора 13 ожидаемого сигнала.

Блок вычисления вероятности (см, фиг. 2 содержит делитель на два 14, К разрядный, регистр is сдвига, первый сумматор 16, жят делитель на два, К - разрядный регистр сдвига, первый сумматор, первый блок вычитания, последовательно соединенный второй сумматор, делитель на К, второй блок вычи- тания, делитель на t , третий сумматор и .W разрядный регистр сдвига, причем каждый из К выходов К - разрядного регистра сдвига соединен с соответствующим входом второго сумматора, первый выход N -разрядного регистра сдвига соединен о вторыми входами второго блока вычитания и третьего сумматора, вход первого блока вычитания подключен к второму выходу N - разрядного регистра сдвига, вход и выход первого сумматора соответственно подключены к второму выходу делителя на К и входу делителя на два, выходы первого блока вычнтанйя и делителя на два являются соответственно первым и вторым выходами блока вычисления вероятности, а входы К и N - разрядных регистров сдвига соединены между собсй. На фиг. 1 дана структурная электрическая схема предлагаемого обнаружителя; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока вычисления вероятности. Предлагаемый обнаружитель (см. фиг. 1) содержит последовательно включенные согласованный фильтр 1, основной детектор 2 и многоотводную линию задержки 3, М выходов которой соединены с соответствующими М входами основного блока 4 вычисления ранга сигнала (М+1)-ь1й i вход которого соединен с входом многоотводной линии задержки 3, блок 5 принятия рещения, при этом К выходов многоотводной линии задержки 3 соединены с соответствующими М входами дополнительного блока 6 вычисления ранга сигнала, (М+1) -ый вход которого через последжательно соединенные сумматор 7 и дополнительный детектор 8 подключен к выходу согласованного фильтра 1, выход дополнительного блока 6 вычисления ранга .сигнала через блок 9 вычисления вероятности соединен с первым входом перемножителя 10, выход копервый блок 17 вычитания, гюслодовагега н соединенные второй сумматор 1.8, делитель на К 19, второй блок 2 О вычитаичя, дели™ тепь на Л 21, третий сумматор 22 и разрядпьп,регистр 23 сдвига, пртгчем каж дый из К выходов К - раз15ядиил-о г:,егпстра 1 сдвига соединен с соответствуюаигм входом в рог-о сумматора 18, первый выход N - разря ного регистра 23 сдвига соединен с вторым входами второго блока 20 вычитания и тре тьего су матора 22, вход первого блока 1 вычитания подключен к второму выходу N - разрядного регистра 23 сдвига, вход и выход первого сумматора 16 соотве тственно подключены к второму выходу де пителя на К 19 и входу делителя на два 14, выходы первого блока 17 вычитания и делителя на два 14 являются.соответ ствеЕпю первым и вторым выходами блока -вычисления вероятности, а входы К разря ного 15 и N - разрядного 23 регистров сдвига соединены между собой. Предлагаемый обнаружитель работает следующим образом. Исследуемый процесс после оптимальной фильтрации в согласованном фильтре 1 и детектирования в основном дет-екторе 2 поступает на основной блок 4 вычисления ранга сигнала и многоотводную линию задержки 3, отводы в которой выбраны так, чтобы отсчет ы помехи, с 1имаемые с соседних элементов линии задержки, были независимы. Основной блсж 4 вычисления ран га сигнала производит вычисление ранга ис пытуемого канала дальности относительно отсчетов М предыдущих каналов, в которых (из-за существенной асимметрии радиолокационного канала) присутствует одна помеха. Ранг г .( -Horo периода на-, блюдения, 6 К - того канала дальности) поступает, на блок 11 вычитания, на вычитающий вход которого подается величина ) со второго выхода блока 9 вычисления вероятности, где является оценкой среднего значения ранга в t - том канале дальности для случая присутствия в нем ожидаемого сигнв па (на что указывает индекс 1). Эта опенка производится в блоке 9 вычисления вероятности путем усреднения рангов каналсе, в которых присутствует расчетный сигнал, по К предыдущим элементам дальности. Значения рангов ка таяов вычисляются в дополнительном блоке 6 вычисления ранга сигнала. Оценка среднего значения ранга характеризует вероятность превыще- кия смеси сигнала с помехой помехи. Результат вычитания в блоке 11 вычи- ,,e-vK е+к i / MN тания, Т.8. величина 5 f -р -Fv-in поступает в репнокуляционЕшгй накопитель 12. где складывается с суммой ранее за-пноанпых вели4ilHS заЯ -1 предыдупий перноп наблюдений. Из рециркуляlUiDHHoro н.акопптеля 12 сумма.Н поступает на перемножитель Ю, второй вход которого соединен с первым выходом блсжа 9 вычисления вероятности, на котором образуется оценка среднего значения ранга чопытуемого. канала (для случая присутст.опя нем сигнала) за все предыдущие периоды абпюдетн , - ---- ( - означает усредпэ ие по каналам дальности и по периодам v.блюдеиий). На выходе перемиожителд 10 получаем (индексь В, К , опускаем) nlNn .Можно показать, что величина Z , являет ся информационным аналогом отноше 1ия правдоподобия случайной вел1{чины Т, где соответствующие величины заменены их оцегасами F - -tw измеренными по двум классифицированным выборкам. Величина Z , сравнивается с двумя по рогами, установленными по заданным вероятностям ошибок по последшательному алг№° ритму в блоке 5 принятия рещеш1я. На вход К - разрядного регистра 15 (см. фиг. 2) поступает ранг канала, в котором присутствует, смесь ожидаемого сигнала с действующей помехой, с выхода дополнительного блока 6 вычисления ранга сигнала. С приходом импульса сдвига (период следования которого равен длительности интервала разрещения) ..jзаписывается в первые ячейки К-разрядного регистра 15 сдвига. Через К тактовых импульсов в регистре окажутся записан Ш1МИ Е +т е+к-ч йеличины v, ,...., f . , соответствующие К последним элементам дальности, которые суммируются в сумматоре 18 и делятся на К в делителе на К 19, на выходе которого величина КН gti К .2:г равная среднему значению Р за К последних элементе разрещения, 5шлявтся оцен- ксй среднего значения ранга смеси сигнала с помехой в данном перисдв наблюдений.М После сложения в сумматора 16 с 2 и деления полученного результата в делителе на два 14 величина -j-ff у/ поступает на второй выход блсжа 9 вычислв. НТВ я вероятности. г. Веянчива fi ьычнсляется ncj рвкурре праЬнлу для среднагчэ значения и равн причем среднее значение ранга за предвижущие П - 1 период хранится в .N -разрядном регистре 23 сдвига, имеющем число .ячеек ,{4 , равное числу элементов разре« шення всего устройства. Блок 17 вычитания осуществляет вычита .вне из , постоянного едсла .4 и, таки обрааом, на первом выходе блока 9 вычио.ления вероятности появляется величина ){) и АЛ р - -j-, используемая, как и величина г- (.) втором выходе, для вычисле ния значения Z . Предлагаемый обнаружитель позволяет гарантировать заданное качество обнаружения при априори неизвестной функции распр деления помехи или при изменяющейся по меховой обстановке с минимальными энер гетнческими затратами, что особенно важ« НО в условиях радиопротиводействия. . Ф о р мул а; 9 3 С) 6 р т.е н к я . , 1. Адаптивный рангсдаый обнаружитель, содержащий блок принятия решения и последовательно включенные согласованный фрльтр, - основной детектор и многоотводную линию задержки, М выходе ; которой соединены с ссххгветствуюшими М входами ocf BHpro блсжа вычисления ранга сигнала, (М+1) -ый вход которого соединен с Bxtvдом многоотводной лиши эаяержкИ| отличающий с я тем, что, с целью обеспечения заданной вероятноЬти правильного обнаружения независимо от вида функции распределения помех и ее параметре, введены д ж олнительный блок вычисления ранга сигнала, генератор ожидаемого си1. нала, сумматор, дополнительный детектор, блок вычисления вероятности,леремножнтеп бл(ж вычитания и рециркуляционный накопитель, при этом К выходе многоотводной линии задержки соединены с соответствующими М входами дополнительного блока вычисления ранга сигнала ДМ+1) -ый выхоА которого.через последовательно сое- даненнью сумма-тор и дополнит-ел-ьнь й д0 тектор подключен s выходу согласованного фильтра выход допопи.ытельм-ого блока вычисления ранга сигнала через блок вы чнслення вероятнсют-й соединен с первым входом перемножнтеля, выход которого соединен с блоком прНЕютия решешя, основного блока вычисления ранга сигнала; соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого соедииен с вторым выходом блока вычисления вероятности, выход блока вычитания через рециркуляционный накопит-ель соеданен с вторым входом перемножитоля, а выход генератора ожвдаемого сигнала соединен с вторым входом сумматора. 2. Адаптивный ранговый обнаружитель по п, 1, отличающийся i-eM,что блок вычисления вероятности содержитделитель на два, .К- разрядный регистр сдвига, первый сумматор, первый блек вычитания, , последовательно соединенные второй сумматор, делитель на К, второй блок вычитания, делитель на 1 , третий сумматор и N разрядный регистр сдви га, причем каждый из К выходов К-разрядного регистра сдвига соединен с соответствующим входом второго сумматора, первый выход N - разрядного регистра сдвига соединен с вторыми входами второг блсжа вычитания и третьего сумматора, вход первого блока вычитания подключен к второму выходу N -разрядного регистра сдвига, вход и выход первого сумматора СООГРветственно- подключены к второму выходу делителя на К и входу делителя на два, выходы первого блсжа вычитания и делителя на два являются соответственно первьтм и вторым выходами блока вычисления вероятности, а входы К и N - разрядных регистров сдвига соединены между собой. Источники информации, принятые во внимание при етсспертизе 1.Патент США Ns 3281834, кл. 343-5, 25.io.ee. 2.Хансен, Ользен Непараметрическое обнаружение сигналов с использшанием обобщенногоЗнакового критерия, Зарубежная радиоэлектроника , № 9, 1972, с. 28-41, рис. 2.

12

Вх

I ; М

1 М M-1

2 , /

.