Десятичастотный ранговый обнаружитель радиолокационных сигналов

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ДЕСЯТИЧАСТОТНЫЙ РАНГОВЫЙ ОБНАРУЖИТЕЛЬ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Автор Никитенок Виктор Иванович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(56) Теоретические основы радиолокации / Под ред. Я.Д. ШИРМАНА. - Москва Советское радио, 1970. - С. 271-273,525-527.2034308 1, 1995.2095826 1, 1997.2108594 1, 1998.2170444 1, 2001.2204146 2, 2003.2005180491 1, 2005.2000098022 , 2000.(57) Десятичастотный ранговый обнаружитель радиолокационных сигналов, содержащий параллельные частотные каналы, каждый из которых выполнен в виде последовательно подключенных частотного фильтра, квадратичного детектора и каскада стробирования межпериодный сумматор, блок вычисления инверсий, первый вход которого подключен к первым выходам каскадов стробирования, второй вход - ко вторым выходам каскадов стробирования, а выход - ко входу межпериодного сумматора первое и второе пороговые устройства, соединенные с выходом межпериодного сумматора. Изобретение относится к радиолокационной технике, а более конкретно - к устройствам автоматического радиолокационного обнаружения, и может быть использовано для автоматического обнаружения десятичастотных радиолокационных сигналов в условиях изменения статистических характеристик шума. Известна десятичастотная радиолокационная станция (РЛС) с перестройкой частоты от импульса к импульсу 1. Она предназначена для обнаружения целей на фоне мешающих отражений (помех) от местных предметов. Изменение несущей частоты РЛС от импульса к импульсу достигается путем непрерывной механической перестройки 14598 1 2011.08.30 магнетрона передатчика. Полный цикл изменения несущей частоты равен десяти периодам повторения импульсов. В соответствии с этим отраженные сигналы принимаются десятиканальным приемником, выходные сигналы которого линейно суммируются. Обнаружение сигнала не является автоматическим. Наиболее близким к заявляемому техническим решением является оптимальный обнаружитель многочастотного сигнала 2, 3, включающий последовательно соединенные параллельные частотные каналы, каждый из которых состоит из последовательно подключенных частотных фильтров и квадратичных детекторов, межканальный сумматор,межпериодный сумматор и первое пороговое устройство. Количество импульсов , принимаемых от цели в каждом цикле обзора, обычно исчисляется десятками 4. В этих условиях на вход частотных каналов поступает последовательность из -групп импульсов,каждая из которых состоит из 10 импульсов с разными частотами заполнения. Условие независимости сигналов всех частотных каналов обеспечивается. Оптимальное обнаружение последовательностиимпульсов состоит в оптимальной обработке каждой в отдельности р-групп (р) десятичастотных импульсов (это выполняют параллельные частотные каналы, каждый из которых состоит из последовательно подключенных частотных фильтров и квадратичных детекторов, и межканальный сумматор), некогерентном накоплении р/10 видеоимпульсов - результатов этой обработки (в межпериодном сумматоре) и сравнении с порогом обнаружения (в первом пороговом устройстве) 2, 3. При превышении порога принимается решение о наличии сигнала, в противном случае об его отсутствии. Условная вероятность ложной тревогизависит от выбора порога чем ниже порог, тем выше . Значение порога выбирается по допустимому уровнюсогласно критерию Неймана - Пирсона 2. Если расчетные допущения относительно интенсивности шума не выполняются, то оптимальный (параметрический) обнаружитель может быть полностью неэффективным частота ложных тревог слишком высока 5. Например, оценка изменения вероятностидля одного десятичастотного сигнала 3(1)(порог / 2) 1 (порог / 2) 1 /(1)1,где порог - уровень порога обнаружения (в единицах дисперсии шума), показывает следующее. При заданной вероятности 10-7 неконтролируемое увеличение интенсивности шума на 5-20 может привести к увеличению вероятностиот 3,8 до 190 раз, т.е. более чем на два порядка. Это является существенным недостатком оптимального обнаружителя. Задачей изобретения является обеспечение стабильности условной вероятности ложной тревоги при изменении статистических характеристик шума. Поставленная задача достигается тем, что десятичастотный ранговый обнаружитель радиолокационных сигналов содержит параллельные частотные каналы, каждый из которых выполнен в виде последовательно подключенных частотного фильтра, квадратичного детектора и каскада стробирования межпериодный сумматор, блок вычисления инверсий,первый вход которого подключен к первым выходам каскадов стробирования, второй вход - ко вторым выходам каскадов стробирования, а выход - ко входу межпериодного сумматора первое и второе пороговые устройства, соединенные с выходом межпериодного сумматора. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема десятичастотного рангового обнаружителя. Десятичастотный ранговый обнаружитель радиолокационных сигналов включает параллельные частотные каналы 1-11-10, каждый из которых состоит из последовательно подключенных частотных фильтров 2, квадратичных детекторов 3 и каскадов стробирования 6, блок вычисления инверсий 7, межпериодный сумматор 4, первое 5 и второе 8 пороговые устройства. Десятичастотный ранговый обнаружитель радиолокационных сигналов работает следующим образом. 14598 1 2011.08.30 На вход частотных каналов 1-11-10 поступает последовательность из р-групп импульсов (рМ/10), каждая из которых состоит из 10 импульсов с разными частотами заполнения. В каждом частотном канале частотные фильтры 2 пропускают на выход только импульсы согласованной частоты. На выходе квадратичных детекторов 3 формируются видеоимпульсы, амплитуда которых пропорциональна квадратам амплитуд входных импульсов. На выходах каскадов стробирования 6 наблюдаются видеоимпульсы от элементов разрешения по дальности, в одних - чистый шум, в других - смесь сигнала с шумом. Эти видеоимпульсы являются элементами двух выборок 1(1, 210 р - общее количество импульсов последовательности - элементов выборок), поступающих на блок вычисления инверсий 7. Блок вычисления инверсий 7 последовательно для каждой р-групп из десяти (10) значений отсчетов 1 и 2 формирует видеоимпульсы, амплитуды которых соответствуют значениям статистик двухвыборочного рангового критерия Манна-Уитни 6, 711(12 ),10 где (12)1, 12 0, 12 - счетчик числа инверсий (имеет место одна инверсия, если в общем вариационном ряду, составленном из 1 и 2, 1 появляется позднее 2, т.е. 12). Ранговый алгоритм обработки (2) изначально обеспечивает постоянное значение условной вероятности ложной тревоги в классе стационарных шумов с независимыми дискретами 2. Последовательность выходных видеоимпульсов блока вычисления инверсий 7 с периодом, кратным 10, поступает на межпериодный сумматор 4. На его выходе формируется видеоимпульс, амплитуда которого соответствует значению суммы 8/ 2( )/ 2 1,(3) гдер/2 р/2. Этот видеоимпульс поступает на первое 5 и второе 8 пороговые устройства. Наличие двух пороговых устройств вызвано тем, что видеоимпульсы, обусловленные смесью сигнала с шумом, могут присутствовать на выходе одного из двух каскадов стробирования. Значения порогов обнаружения определяются выражениями для первого порогового устройства 5(4) 12 / 23 / 6 Ф 1 (1/ 2),для второго порогового устройства 8. Пороговое 2 устройство 5 или 8 вырабатывает решение 1 или 2 о наличии сигнала, если соответственно 1 или 2. Если 1 или 2 - решение 1 или 2 об отсутствии сигнала. Использование двух порогов позволяет определить, в каком элементе разрешения РЛС по дальности имеется цель. Значения порогов (4) и (5) не зависят от интенсивности шума,обеспечивая тем самым стабильный уровень условной вероятности ложной тревоги. Таким образом, десятичастотный ранговый обнаружитель радиолокационных сигналов обеспечивает постоянство условной вероятности ложной тревоги при изменении статистических характеристик шума. где Ф-1 - функция, обратная интегралу вероятности Ф Источники информации 1. Патент , МПК 01 7/30, 03.07,1968. 2. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М. Радио и связь, 1981. - С. 13,14, 69, 324. 14598 1 2011.08.30 3. Теоретические основы радиолокации / Под ред. Я.Д. Ширмана. - М. Радио и связь,1970. - С. 272, 525-527. 4. Вишин Г.М. Многочастотная радиолокация. - М. Воениздат, 1973. - С. 31. 5. Справочник по радиолокации. Том 1. Основы радиолокации Пер. с англ. Я.С. Ицхоки. - М. Сов. радио, 1976. - С. 205. 6. Уилкс С. Математическая статистика Пер. с англ. / Под. ред. Ю.В. Линника. - М. Наука, гл. ред. ф.-м. лит., 1967. - С. 465-468. 7. Кендалл ., Стьюарт А. Статистические выводы и связи Пер. с англ. / Под. ред. А.И. Колмогорова. - М. Наука, гл. ред. ф.-м. лит., 1973. - С. 659- 667. 8.--/.( 6-10, 2004, ). . 1., 2004. - Р. 175-177. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4