Ранговый обнаружитель

то предложенное устройство реализует оптимальное ранговое правило обнаружения и, следовательно, обеспечивает наиболь шую среди всех ранговых обнаружителей вероятность обнаружения сигнала при фиксированном уровне ложных тревог.Вычисление вероятности реализации произвольного вектора Йк может быть выИзобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокационных, радионавигационных и связных системах для обнаружения сигналов известной формы на фоне помех,Цель изобретения состоит в снижении потерь рангового обнаружителя в величине порогового сигнала при использовании выборок малого объема из наблюдаемой смеси сигнала и шума,Для достижения цели в ранговый обнаружитель, содержащий вычислитель рангов, вход которого является входом устройства, введены тп компарзторов, и) запоминающих блоков ранговых векторов, имеющих наибольшие вероятности реализации при наличии сигнала, блок ИЛИ, при этом первые входы и компараторов обьединены и соединены с выходом вычислителя рангов, вторые входы и) компараторов подключены к выходу соответствующих запоминающих блоков ранговых векторов, а выходы и) компараторов подключены к соответствующим входам блока ИЛИ, выход которого является выходом устройства,Сущность изобретения состоит в том, что предложенное устройство осуществляет сравнение наблюдаемого рангового вектора Ву непосредственно с каждым из фиксированных известных векторов Вк, где М-1 гл, вероятности реализаций которых при условии наличия сигнала имеют наибольшие значения. Это позволяет избежать применения используемой в прототипе операции вычисления ранговой статистики и связанных с этой операцией потерь информации, неизбежно возникающих при переходе от многомерного рангового вектора к одномерной статистике,Каждый из векторов В) представляет собой определенную перестановку чисел от 1 до и.Если векторы Вь, с которыми производится сравнение наблюдаемого вектора Ву, . имеют наибольшие вероятности реализации при наличии сигнала и, кроме того, число а этих векторов связано с заданным значением вероятности ложной тревоги со- отношением полнено численными методами на основеиспользования известных процедур. Этивычисления не связаны с работой устройстви могут быть выполнены заранее путем5 оценки значений интегралафф-фф10,)",) д)п) и У УУУ где у 1),уф - вектор порядковых статистикнаблюдаемой выборки у) ,.у, полученный15 путем расположения элементов наблюдаемой выборки в порядке возрастания:Щу,9/уф - плотности распределения вероятности наблюдаемой выборки, соответствующие порядковым статистикам.20 Существует другой способ вычислениявероятности реализации ранговых векторов, основанный на использовании формулы Хефдимга,Результаты вычислений и позволяют25 отобрать из всех возможных реализаций Вуте и) реализаций й), для которых Р)(В максимальны.Вышеуказанная совокупность признаков не известна из патентной и технической30 литературы в радиотехнике и, следовательно, обладает новизной,Среди известных материалов не обнаружены технические решения, позволяющие снизить . потери рангового35 обнаружителя до потенциального предела,обеспечиваемого оптимальным ранговым -правиАоМ, при малом объеме выборки. Этопозволяет считать; что предложенное техническое решение дает положительный эф 40 фект и обладает существенными отличиями.На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема предложенного устройства.Ранговый обнаружитель содержит вы 45 числитель 1 рангов, вход которого являетсявходом устройства, и) компараторов 2, и)запоминающих устройств 3 ранговых векторов В 1,ВЛ), имеющих наибольшие вероятности реализации при наличии сигнала,50 блок ИЛИ 4, Первые входы и) компараторов 2 соединены с выходом вычислителя 1рангов, вторые входы и) компараторов 2подключены к выходам и) запоминающихустройств 3, а выходы в компараторов 2соединены с и) входами блока ИЛИ 4, выход которого является выходом устройства.Вычислитель рангов может быть реализован с помощью известных схемных решений,1820731 Техническая реализация компараторов2; запоминающих устройств 3 и блока ИЛИ4 общеизвестна,В каждом иэ запоминающих устройств3 хранится одно значение рангового вектора В -(ВоВь), вычисленное заранее припроектировании обнаружителя, которое может бытьпредставлено в виде многоразрядного числа, Размерность этого числаопределяется произведением количества 10элементов в выборке и на число разрядово(п), необходимое для представления одного элемента рангового вектора в принятойсистеме счисления, такую же размерностьимеют и числа, представляющие ранговые 15векторы Ви ВьМногоразрядные компараторы сравнивают числа одинаковой размерности, представляющие векторы Ву и В. Прииспользовании двоичной системы счисления многоразрядные компараторы 2 и ввходовый блок ИЛИ 4 реализуются натиповых элементарных ячейках И,ИЛИ и НЕочевидным образом,Ранговый обнаружитель работает следующим образом.Выборка из смеси сигнала и шума т-(у 1.у) с выхода приемника радиолокационной станции или другой информационнойсистемы (на чертеже не.показан) поступает 30на вход вычислителя 1 рангов. Путем, например, попарного сравнения элементов илидругими известными способами в вычислителе рангов осуществляется вычислениерангов ВУ 1 ВУ, элементов наблюдаемой выборки, совокупность которых образует ранговый вектор Ву. Этот вектор с помощью акомпараторов 2 сравнивается с каждым из апостоянных векторов, образующих наборВ 1,Вп. В состав этого набора включены векторы Вь реализация которых при наличиисигнала имеет наибольшую вероятность. Формула изобретения45РАНГОВЫЙ ОБНАРУЖИТЕЛЬ.Ранговый обнаружитель, содержащий вычислитель рангов, вход которого является входом устройства, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь в 50 величине порогового сигнала при ис-. пользовании выборки малого объема, в него введены в компараторов, в запоПри совпадении наблюдаемого вектора Ву с одним из векторов набора В 1,ВП на выходе соответствующего компаратора 2 возникает отклик, который через блок ИЛИ 4 вызывает отклик и на выходе всего устройства, свидетельствующий о наличии сигнала на входе.Ввиду того, что набор Вь, М 1гп, содержит векторы, реализация которых при наличии сигнала наиболее вероятна, предложенный ранговый обнаружитель является наилучшим среди всех ранговых обнаружителей. Величина выигрыша, достигаемого при его использовании, зависит от вида обнаружителя, с которым производится сравнение, характеристик сигнала и помехи, объема выборки и других факторов. Так, например, расчетами на ЭВМ было установлено, что в задаче обнаружения линейно возрастающего сигнала на фоне аддитивного гауссовского шума при объеме выборки и " 5 потери оптимального рангового обнаружителя по сравнению с оптимальным (в классе всех возможных) линейным обнару- жителем составляют от 4-7 (Г - 0,008, вероятность обнаружения О " 0,1-0,9) до 0,6-1,2 дБ (Р = 0,25, О - 0,3 - 0,9). Указанные потери во многих. случаях оказываются вполне приемлемыми для практики, при этом целесообразность применения рангового обнаружителя обуславливается наличием фиксации уровня ложных тревог в широких классах распределений помех и его повышенной устойчивостью к изменениям законов распределения действующих помех,В то же время известные ранговые обнаружители, как уже отмечалось, при малом объеме выборки имеют значительно большие потери и для их снижения до приемлемого уровня требуют увеличения объема выборки до 60-80 элементов,мина ющих блоков ран говых векторов, блок ИЛИ, при этом первые входы е компараторов объединены и соединены с выходом вычислителя рангов, вторые входы в компараторов подключены к выходу соответствующих запоминающих блоков ранговых векторов, а выходы в ком параторов подключены к соответствующим входам блока ИЛИ, выход которого является выходом устройства.