Обнаружитель сигналов Советский патент 1983 года по МПК G01S7/28 

.. Изобретение относится к радиолбка |Ции и может использоваться в многоча тотных импульсных радиолокационных станциях для обнаружения флуктуирующих сигналов на фоне аддитивной смеси белого шума и коррелированных пассивных помех с неизвестными коэффициентами корреляции и дисперсией. Известен обнаружитель сигналов, содержащий N приемников, N вычислителей , первый, второй и третий сумматоры, линию задержки, первый .перемножитель и блок вычитания, при этом выход каждого из N приемников соединён с входом одноименного вычисли теля, каждый из которых содержит линию задержки, пере множитель и основной квадратор . Однако известный обнаружитель сиг налов имеет низкую помехозащищенност при воздействии коррелированных пассивных помех. Цель изобретения - увеличение помехозащищенности при наличии коррелированных пассивных помех. Цель достигается тем, что в обнаружитель сигналов, содержащий N приемников, N вычислителей, первый, второй и третий, сумматоры, линию задержки, первый пере множите л ь k) блок вычитания , при этом выход каждого из N приемников соединен с входом одноименного вычислителя, каждый из вы ислителей содержит, линию задержю1, перемножитель и основной квадратор . введены второй перемножитель, первый квадратор и последовательно включенные . блок сложения, второй квадратор и пороговый блок, а в каждый из N вычислителей введен дополнительный квадратор, при этом первый выход каждого из N вычислителей соединен; с соответству-j ющим из N входов первого сумматора, выход которого через последовательно включенные первый перемножитель. 3Э блок вычитания и линию задержки соединен с первыми входами блока сложе ния и второго перемножителя, второй выход каждого из N вычислителей сое динен с соответствующим из N входов второго сумматора, выход которого че рез первый квадратор соединен с вторым, входом блока вычитания, третий выход каждого из N,вычислителей сое динен с соответствующим из N вхрдов третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, выход блока вычитания -соединен с вторыми входами блока сло жения и второго перемноштеля, выход которого соединен с вторым входом порогового блока . а в вычислителе выход линии задержки соединен с вхо дом основного квадратора и первым входом перемножителя, вход линии задержки соединен с входом дополнительного квадратора и вторым входом перемножителя, а входом и первым, вторым и третьим выходами вычислителя соответственно являются вход ли НИИ задержки, выход основного квадра тора, выход перемножителя yi выход дополнительного квадратора. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 - характеристики обнаружения (сплошные кривые предложенное устройство, прерывистые известное устройство; с/ш - отношение си гнал/коррелированная помеха по-мощности; D- вероятность правильного обнаружения; R- коэффициент корреляции пассивной помехи ; F - вероятность ложной тревоги; N - число частотных каналов; Кчисло соседних каналов дальности) ; на фиг. 3 - зависимость порогового сигнала Uyj (дБ) от величины коэффициента корреляции R. Обнаружитель сигналов содержит N приемников 1, N вычислителей 2, первый, второй и третий сумматоры 3-5, линию 6-Задержки , первый перемножитель 7, блок 8 вычитания, второй пере множитель 9, первый и второй квадраторы 10и 11 , блок 12 сложения, пороговый блок 13, каждь1й из N вычислителей 2 содержит линию 14 задержки, основной и дополнительный квадраторы 15 и 16 и перемножитель Обнаружительсигналов работает следующим образом. З Поступающие на вход устройства отраженные сложные многочастотные сигналы разделяются в N приемниках 1 по -частоте на составляющие субсигналы и в каждом приемнике производится усиление, детектирование, задержка сигналов с целью сжатия результирующего сигнала, а также его центрирование. Далее субсигналы поступают на входы N вычислителей 2. В вычислителях 2 субсигнапы поступают на линию 14 задержки, дополнительные квадраторы 16 и на вторые входы перемножителей 17, Задержанные в линиях 14 задержки на один период повторения субсигналы поступают на основные квадраторы 1Ь и на первые входы перемножителей 17. Таким образом, в момент времени соответствующий наблюдению определенной точки зондирующего пространства, на первых выходах каждого из N вычислителей 2 будут при|сутствовать соответствующие предыдущему периоду повторения квадраты отклонений значений субсигналов от среднего, iHa вторых - произведения отклонений значений субсигналов на средних в предыдущем и текущем периодах повто рения, на третьих - квадраты отклонений в текущем периоде повторения. В первом, втором и третьем сумматорах 3,4,5 производится сложение статистик, полученных по каждому субсигналу: в первом - квадратов отклонений в предыдущем периоде, во втором - произведений отклонений в предыдущем и текущем периодах, в третьем- квадратов отклонений в текущем периоде. Таким образом, сигналы на выходах блока суммирования пропорциональны ; на первом - оценке дисперсии сигнала в предыдущем периоде, на втором - оценке ковариации сигнала между предыдущим и текущим периодом, на третьем - оценке дисперсии сигнала в текущем периоде. Коэффициент пропорциональности для всех сигналов на выходах блока 8 одинаков и равен числу каналов приема. Поступающие на первый перемножитель 7 сигналы с выходов первого и третьего сумматоров 3 и 5 перемножаются между собой, а сигнал с выхода второго сумматора 4 возводится в квадрат в первом квадраторе 10 и подается на второй вход блока 8 вычитания, на первый вход которого подается сигнал с выхода первого перемножителя 7. Сигнал на выходе блока 8 кячитания р вен разности между сигналами на его первом и втором входах и пропорционален оценке определителя ковариацио ной матрицы сигнала для рассматривае мого случая наблюдения сигнала в дву периодах, определяемого выражением ьь, оценка дксперсии сигнала в предыдущем периоде повторения в данном элементе разреш л ния по дальности; 01.- оценка дисперсии сигнала в текущем периоде повторения в данном элементе разрешения д по дальности; R- оценка межпериодного коэффициента корреляции в данно элементе разрешения по дальности . С выхода блока 8 вычитания сигнал поступает на вход линии 6 задержки, второй вход второго перемножителя 9 и на второй вход блока 12 сложения. Задержанный на один элемент разрешения по дальности сигнале выхода линии .6. задержки поступает на первый вход блока 12 сложения и на первый вход второго перемножителя 9, с выхода блока 12 сложения сигнал подается на второй квадратор 11. Сигнал на выходе второго перемножителя 9 определяется выражением и,(-.),(0 ла где Q - оценка дисперсии сигнала пре дыдущёго периода в предыдущем элементе разрешения по дальд ности; С - оценка дисперсии сигнала теку щего периода в предыдущем эле менте разрешения по дальности К - оценка межпериодного коэффиц ента корреляции в предыдущем элементе разрешения по дальности. Сигнал на выходе второго квадрато ра 11 определяется выражением шхЧ..С1- а)Ха; Отношение сигналов (2) и (1) в сл чае, когда параметры помехи Си R в обоих элементах разрешения по дальности одинаковы, имеет распределение не зависящее от значений этих параметров моменты распределения величины постоянные, зависящие только от количества каналов приема N. ... Сигнал с выхода второго перемножителя 9 подается на второй вход порогового блока 13 и является управляющим. Порог решения определяется величиной управляющего напряжения и постоянным коэффициентом пропорциональности, определяемым количеством каналов приема и заданной величиной вероятности ложных тревог. Сигнал с выхода второго квадратора 11 подается на первый вход порогового блока 13, в котором сравнивается с порогом. Наличие в одном из просматриваемых соседних элементов дальности полезного сигнала от цепи изменяет значения параметров (У и R помехи в данном элементе разрешения, распределение вероятностей отнощения напряжений (2),и (1) изменяется, становится зависимым от параметров 0 и R, причем в этом случае моменты распределения возрастают и происходит превышение порога сигналом, при этом на выходе порогового блока 13 появляется сигнал, по которому судят о наличии сигнала., Сравнительный анализ известного и предложенного устройств показал (фиг, 2 и фиг. 3), что средний выигрыш по помехозащищенности при использовании предложенного устройства составляет 7, 9 дБ, для случая использования двух () временных каналов. Фориула изобретения Обнаружитель сигналов, содержащий N приемников, вычислителей, первый, второй и третий сумматоры, линию задержки, первый перемножитель и блок вычитания, при этом выход каждого из N приемников соединен с входом одноименного вычислителя, каждый из вычислителей содержит линию задержки , перемножитель и основной квадратор, отличающийся тем, что с целью увеличения помехозащищенности при наличии корррелированных пассивных, помех, введены второй пеpe в oжитeль, первый квадратор и последовательно включенные блок сложения, вторбй квадратор и пороговый блок, а в каждый из N вычислителей Vвведен дополнительный квадратор, при этом первый выход каждого из N вычислителей соединен с соответствующим из N входов первого сумматора, выход которого через последовательно включенные первый перемножитель, блок вычитания и линию задержки соединен с первыми входами блока сложения и второго перемножителя, второй выход каждого из N вычислителей соединен с соответствую1Ш м из N входив второго сумматора, выход которого через, первый квадратор сое,динен с вторым входом блока вычитания, третий выход каждого из N вычислителей соединен с соответствующим из N входов третьего румматора, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, выход блока вычитания соединен с вто рыми входами блока сложения и второго перемножителя, выход которого соединен с вторым входом порогового блока, а в вычислителе выход линии задержки соединен с входом основного квадратора и первым входом перемножителя, вход линии задержки соединен

с входом дополнительного квадратора и вторым входом пере множителя, а вхог, дом и первым , вторым и третьим выходами вычислителя соответственно являются вход линии задержки, выход

основного квадратора, выход перемножителя и выход дополнительного квадратора.

Источники информации, приудтые во внимание при экспертизе

1.Патент США N 4047172,

кл. ,1. R, опублик. 06.09.77 (прототип).

т

с/ш

ff6

/(г

- о

.f5

-11

ff.2 ff, ff.ff ff.8 /

о

0Vf.J