Адаптивный ранговый обнаружитель

 

Союз Советских

Социалистически}т

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДИИПЬСТВМ (11) () (;у 2 1 . --", (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) ЗаявлеиоО(.07.75 (21) 2:1.53639 09

t:5=1) Ж. К, b С}1 б 7,:"ЭС е присоединение}т заявки Г"

Гввтдврвтвеввв! Й вви}}тет

Саввта Ne}!c}paa иср вв делам ввабретевей и втврь1ти (23) Прио1}пте-г (43) OпубликоB3H02,5.(}7,77, b!oлilетеi! b, " Ãî ? (4Б) Дата опубликования о}икании 10.11: i

Г

П. С. Акимов и В. С. Ефремов (72) Авторы изобретения

Московское ордена енина и ораеНа Т высшее т сн ческое училище им. Н, 3. Баумана (71) Заявитель (54) АЙАПТИВНЫЙ РАНГОВЫЙ ОБНАРУЖИТЕСЬ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах обнаружения сигнала на фоне помех, Известно устройство для ябнаружения сигнала в помехах с известными характеристиками, . содержатцее аналого цифровой процессор, генератор функции правдс подобия и блок принятия решений, осуществляющий последовательный анализ входных данных (1), lO

Заданнйе характеристики качества обнаружения у такого устройства обеспечивают ся лишь для вполне определенного вида пь» мех определенной интенсивности. Так изменение вида помехи нли ее мощности приво-. 16 дит к уменьшению вероятности правильно» го обнаружения и,резкому возрастанщо, вероятности ложной тревоги, что особенно

oBBc80 B oBcTeMBx автоматического обна» ружения.

Наиболее близок к изобретению адаптивный ранговый обнаружитель, содержаший блок принятия решения и последовательно включенные согласованный фильтр, основной детек- 26 тор и многоотводную линию запер; ".; ." F.. =T ходов которой соединеш т с соответстклоттлми

М входамн 00HGDHQpe блока вычислт т ип p=:.нГа сигнала, (М+1 ) - ый вход которого сое динен с входом многоотводной липни эа=держки (2).

Для вынесения решений о напичии итттт отсутствии сигнала после 1т.. испытаний об= и наружитель вычисляет величину Т" g r. г@ 1 где } = Е Й(Х -Y. ) - ранг отсчета ис3* 1i: пытуемого канала, т;е. число превышений отсчетом в испытуемом канале Х„величин отсчетов g - - a М дщ гих каналах, эа13. пятых с вероятностью близкой и единице только помехой; Ъ(2)= o zoo - функция (z o единичного скачка, вычисляемая схемами сравнения, Величина Т сравнивается с порогом С, установленным по заданной вероятности ложной тревоги, в блоке принятия решения для вынесения решения о наличии (Т > С) или отсутствии (Т С С) полезного сигнала в данном канале. Решение выносится последс}вательно для всех каналов, причем в каждом из них Образуется с атистяха Т. Число на 566218

3 блюдений при каждом опыте фиксировано и равно п .

Такой обнаружитель обеспечивает постоянство вероятности ложной тревоги вне зависимости 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 р 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 быть вынесено за число испытаний, меньшее ус» тановленного числа й,. Такой обнаружитель, таким образом, не позволяет решать задачу оптимального перераспределения энергии излучения в пространстве обзора. 20

Hemь изобретения - обеспечение заданной. вероятности правильного обнаружения независимо от вида функции распределения помех и ее параметров.

Это достигается тем, что в адаптивный ß5 ранговый обнаружитель, содержаший блок принятия решения и последовательно включенные согласованный фильтр, основной детектор и многоотводную линию задержки, М выходов которой соединены с соответ- 10 ствуюшими М входами основного блока вычисления ранга сигнала, (М+1 )-ый вход которого соединен с входом многоотводной линии задержки, введены дополнительный блок; вычисления ранга сигнала, генератор ожи- 35 даемого сигнала, сумматор,; дополнительный детектор, блок вычисления вероятности, перемножитель, блок вычитания и рецир куляционныи накопитель, при этом К выходов многоотводной линии задержки соедине- 40 ны с соответствующими М входами дополнительного блока вычисления ранга;сигнала, (М+1) -ый вход которого через пос ледовательно соединенные сумматоры и дополнит-льный детектор подключены к выхо 45 ду согласованнто фильтра, выход дополнительного блока вычисления ранга сигнала через блок вычисления вероятности соеди нен с первым входом перемножителя, выход которого соединен с блоком принятия ре- 50 шения, выход основного 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 перемнсжителя, а выход генератора ожидаемого счгнала соединен с вторым входом сумматора, а также тем, что блок вычисления вероятности содер- 60 жит делитель на два, К вЂ” разрядный регистр сдвига, первый сумматор, пери,ni блок вычитания, последовательно соединенный второй сумматор, делитель на К, второй блок вычи тания, делитель ня И, третий сумматор и.N — разрядный регистр сдвига, причем каждый из К выходов К - разрядного регистра сдвига соединен с соответствующим входом второго сумматора, пе рвый выход N — разряд» ного регистра сдвига соединен = вторыми Вхо» дами 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 вычитания и делителя на два являются соответственно первым и вторым выходами блока вычисления вероятности, а входы К и Й вЂ” разрядных регистров сдвига соединены между собой, Ня 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 соответствуюшими М входами основного блока 4 вычисления ранга сигнала (M+1) -ый, вход которого соединен с входом многоотводной линии задержки 3, блок 5 принятия решения, 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 последовательно 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 которого соединен с блоком 5 принятия решения, выход основного блока 4 вычисления ранга сигнала соединен с первым входом блока 11 вычитания, второй вход которого 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 соединен с выходом генератора 13 ожидаемого сигнала.

Блок вычисления вероятности (см, фиг, 2} содержит делитель на два 14, К разрядный. регистр 15 сдвига, первый сумматор 16, 566218 г, +аУМ

П 11

Е v;—

i=-!

1 т9 ек и

} л — Я к,011

50 равная среднему значению 1 за К последних элементов разрешения, является оценкой среднего значения ранга смеси сигнала с помехой в данном периоде наблюдений. М

После сложения в сумматоре 16 с 2 и деления полученного резу тата в делите

4 е+к м ле иа два 14 величина -Х- F + +— 2) поступает на второй выход блока 9 вьечисле60 ни я вероятн ости, первьей блок 17 вычитацця, цослсдэвателт>цо сэеДиценцые второй сумматор 18 Делитель на К 19, второй блок 20 вычиташел, дели-. тель ня Р 2 1, 1 peтип су;,1 <атэр 22 ц разрядный, регистр 23 сднцт а, ее-1 еем каждый из К выходов К - разрядцог» . егпстра 15

СДВИГа СОЕДИНЕН С СэотЕЗЕтСтВУЮ.ЦИМ ВХОДОМ BTO"

po1" о сумматора 18, перезь1й выход N — разрядного регистра 23 сдвегга соедппец с вторыми входами второго блока 20 вычитация и Tðå= <0 тьего сумматора 22, вход первого блока 17 вычитания подключен K второму выходу

N — - разряднэгэ регистра 23 сдвига, вход и выход первого сумматора 16 соответственно подключены к второму выходу делителя на К 19 и входу делителя ца два

14, выходы первое о блока 17 вычитания и делителя на два 14 являются.сээтветствешеэ первым и вторым выходами блока . С ft вычисления вероятности, а входы К - разряд- ного 15 и N - разрядного 23 регистров сдвига соединены между собой. Предлагаемый обнаружитель работает следующим образом.

Исследуемый пр оцесс и осле оптим альп ой фильтрации в согласованном фильтре 1 и детектирования в основном детекторе 2 поступает на основной блок 4 вычисления ранга сигнала и многоотводцую линию задержки 3, отводы в которой выбраны так, чтобы отсчеты помехи, снимаемые с соседних элементов линии задержки, были независимы. Основной блэк 4 вычисления ранга сигнала производит вычисление ранга ис пытуемого канала дальности относительно

3". отсчетов М предыдуших каналов, в которых (иа-за существенной асимметрии радиэлокационного канала) присутствует одна помеха. Ранг г, (tI-ного периода на-. е+к блюдения, о + К вЂ” того канала дальности)

Р

) 40 поступает, на блок 1 1 вычитания, на вычитающий вход которого подается величина — 1 + 2) со BTopol" о выхода блэка 9

-e+II М

,qn 2)

\ —,Ф к вычисления вероятности, где 1 „„- является оценкой среднего значения ранга в 1 - том канале дальности для случая присутствия в нем ожидаемого сигнала (на что указьевает индекс 1). Эта оценка производится: в блоке S вычисления вероятности путем усреднения рангов каналов, в которых присутствует расчетный сигнал, пэ К предыдущим элементам дальности. Значения рангов каееалэв вычисляют ся в дополнительном блоке 6 вычисления ранга сигнала. Оценка среднего значения ранга характеризует вероятность превышения смеси сигнала с помехой помехи.

Результат вычитания в блоке 11 вычие+к е+к (е+к рр, таиия Т,Е, ВЕЛИЧИНа э П = 1 — 11 + 2) поступает в эепиокуляционцый накопитель

1l.2. гце складывается с суммой рацее за= е + к епесаццых велеечйц5 за tt 1 пре дыдущий церцэп наблюдений, Из рециркуляциэцц;ьгo цакрццтеля 12 суммами, Я. посту

t--1 I пает ца перемееожитель 10, второй вход которого соедицец с Первым веиходом блока

9 вь1чисцецця вероятности, на котором образуется Оцец.еа среднего значения ранга чоцытуем огэ, канала (для случая присутствия и н:-.I сигнала) за все предыдущие периоды наблюд-lHlll р, -- = (- означает усредпеМ (.in z нил по е анапам далецеэсти и по IiapH0glaM Ha== блюдеций).

На вьехэпе перемцожитепя 10 получаем (индексье P., к „опускаем):

Можно показать, чтэ величина Z являет ся информационным аналогом отношения правдоподобия случайной велнчинь| Т, гд» соответствующие величины заменены их оценками 1 и Т

11 1П измеренными по двум классифицированным выборкам.

Величина Z . сравнивается с двумя noti рэгами, устацовлецпыми по заданным вероятностям ошибок по последовательному алгоритму в блоке 5 принятия решеш я.

На вход К вЂ” разрядного регистра 15 е (см. фиг. 2) поступает ранг Е „„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 разрешения) t „„ е записывается в первые ячейки К-разрядного регистра 15 сдвига. Через К тактовых импульсов в регистэе скажутся записанными

Е Е. ек-<

ВЕЛИЧИНЫ I П,, ° ., „. COOTÂ&ÒÑÒÂ Þ щие К последним элементам дальности; которые суммируются в сумматоре 18 и делятся на К в делителе на К 19, на выходе которого величина

7 он с

Величина „ьычисляется па рекуррент ому правилу для среднего значения и равна я к, 8 И е+к EtK

1n h 1rf i1l 4 1ПI причем среднее значение ранга за предку шие fi - 1 период хранится в Й -разрядном регистре 23 сдвига, имеющем число ,ячеек,g равное числу элементов разре- щ щения всего устройства.

Блок 17 вычитания осуществляет вычитае+к М иие из,, . постоянного числа. - и, таким

° образом, на первом выходе блока 9 вычис

;пения вероятности появляется величина 1к г„„-.у используемая, как и величина (5 c+x+ T) на втором выходе, для вычисления значения Z, Предлагаемый обнаружитель позволяет гарантировать заданное качество обнаруже- 30 ния при априори неизвестной функции расцределения помехи или при изменяющейся по. меховой обстановке с минимальными анер гетическими затратами, что особенно важ» но в условиях радиопротиводействия. 25

Ф о р м .у л а. и з о б р е т, е н и я

1. Адаптивный ранговый обнаружитель, содержащий блок принятия решения и пос ледовательно включенные согласованный 30 фильтр,- основной детектор и многоотводную линию задержки, М выходов, которой соединены с соответствующими М 6ходам8 осн >вного блока вычисления ранга сигнала, (М+1) -ый вход которого соединен с вхо; 35 дом многоотвадной линии задержки, о тл и ч а ю ш и и с я тем,. что, с целью обеспечения заданной вероятности правиль ного обнаружения независимо от вида функ ции распределения помех и эе параметров, 40 введены дополнительный блок вычисления ранга сигнала, генератор ожидаемого car нала, сумматор, дополнительный детектор, блок вычисления вероятности, перемиожитэль: блок вычитания и рециркуляционный накопи 4 тель, при этом К выходов многоотводной линни задержки соединены с соответствую шими М входами дополни"гэльиого блока вычисления ранга сигнала (М+1) -ый выход которого, через последовательно сое» Э диненные сумматор и дополнительный Ае тектор подключен к выходу согласованного фильтра, выход дополнительного блока вычисления ранга сигнала через блок вычисления вероятности соединен с первым входом прремножителя, выход которого соединен с блоком принггия решения, вы= ход основного блока вычисления ранга сигнала соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с вторым выходом блока вычисления вероятности, выход блока вычитанил через рециркуляционный накопитель соединен с

BTopbIM BxoQDM перемножителя, а выход генератора ожидаемого сигналц соединен с вторым входом сумматора.

2. Адаптивный ранговый обнаружитель по и. 1, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что блок вычисления вероятности содержит делитель на два,.К разрядный регистр сдвига, первый сумматор, первый блок вычитания,, последовательно соединенные второй сумматор, делитель на К, второй блок вычитания, делитель на И, третий сумматор и N - разрядный регистр сдвига, причем каждый из К выходов К-разрядного регистра сдвига соединен с соотвеч ствующим входом второго сумматора, первый выход И - разрядного регистра сдвига соединен с вторыми входами второго блока вычитания и третьего сумматора, вход первого блока вычитания подключен K второму выходу М - разрядного регистра сдвига, вход и выход первого сумматора соответственно" подключены к второму выходу делителя на К и входу делителя иа два, выходы первого блока вычитания и делителя на два являются соответственно первым и вторым выходами блока вычисления вероятности, а входы К и N - разрядных регистров сдвига соединены между собой.

Источники информации, принятыми во вниманив при экспертизе".

1. Патент США М 3281834,кл. 343-6, 25.10.66.

2. Хансен, Ользен Непараметрическоэ обнаружение сигналов с использованием обобщенного:знакового критерия, Зарубежная радиоэлектроника, % 9, 1972, с. 28-41, рис. 2.

566218

Фиг. 1

Импульс

И

Составителв Е., Погиблов

Редактор Л. Гребенникова Техред Я. Бабурка К орректор

Заказ 2428/32 Тираж 717 П одписное

UHHHflH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035» Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4