Адаптивный ранговый обнаружитель

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬИВМ(23) Приоритет авдарствеаааЙ ааивтвтСаввта Ивнастрдв СССРва делан ааабретевайи втарапае убл иковаио 25,87,7 1 юллетеии Яо э 7 43 т О4 о) Д атв опубликования(72) Автори изобретения Трудсного 1",расно 1 Н, 3. Баумана ина н ордена оск овс ордена(54) АДАПТИВНЫЙ РАНГОВЫЙ ОБ июзадтт с соответстпуюплтмна вьчнц,.;.чт; ход которого соеодной липни эа=гоотводнуюторой соедн освоено тор и мноходов коМ входамга сигнал ппеныго блок -ый в одом многоо в инен Наиболее бл ный ранговый о инятия решени ные согласованньтению адаптивсодержаший блок ательно включен- основной детекок к изобр ару житель я н последо тй фильтр,Изобретение относится к радиотехникеи может использоваться в устройствах обнаружения сигнала на фоне помех,Известно устройство для ттбнаружениясигнала в помехах с известными характеристиками, . содержащее аналого цифровой процессор, генератор функции правдсподобия и блок принятия решений, осуществляющий последовательный анализ входныхданных )1,9Заданнйе характеристики качесгва обнаружения у такого устройсгва обеспечиваются лишь для вполне определенного вида пьметс определенной интенсивности. Так изменение вида помехи нли ее мощности приво-. тбдит к уменьшению вероятности правильного обнаружения и резкому возрастанщо,вероятности ложной тревоги, что особенноопасно в системах автоматического обнаружения. Для вынесения решений о напичпи илттотсутствии сигнала после т 1. испытаний об=инарукитедь вычисляет величину Т" Д т:.гвгде т = Е Ь(Х -у ) - ранг отсчета испытуемого канада, т;е. число превышенийотсчетом в испытуемом канале ) величииотсчетов т-в Мдщггих каналах, эа 13пятых с вероятностью близкой и единицетолько помехой; тт (7) = ос - функциякоединичного скачка, .вычисляемая схемамисравнения,Величина Т сравнивается с порогом С,установленным по заданной вероятности дожной тревоги, в блоке принятия решения длявынесения решения о наличии (ТС) илиотсутствии (ТС) полезного сигнала вом канале. Решение выносится последст- льно для всех каналов, причем в каждомх обизуется статистика Т. Число на3блюдеций при каждом опыте фиксировано и равно й .Такой обнаружитель обеспечивает посто. янство вероятнооти ложной тревоги вце за. висимости от вида и параметров Функции распределения помехи, но вероятность правильного обнаружения может изменяться в зависимости от конкретной помеховой обстановкиТак, например, при увеличении интенсивности помехи вероятность 0 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 тацовлецного числа й,. Такой обнаружцтель, таким образом, не позволяет решать задачу оптимальногоперераспределения энергии излучения в пространстве обзора, 20Цель изобретения - обеспечение заданной. вероятности правильного обнаружения независимо от вида функции распределения помех и ее параметров.Это достигается тем, что в адаптивный 25 ранговый обнаружитель, содержащий блок принятия решения и последовательно включенные согласованный фильтр, основной детектор и многоотводцую линию задержки, М выходов которой соединены с соответ 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 даемого сигнала, сумматор дополнительный детектор, блок вычисления вероятности, перемцожитель, блок вычитания и рецир" куляциоцныи накопитель, при этом К выходов многоотводной линии задержки соедице ны с соответствующими М входами дополнительного блока вычисления ранга;сигнала, (М+1) -ый вход которого через последовательно соединенные сумматоры и дополнит-льный детектор подключены к выхо 45 ду согласованного фильтра, выход дополнительного блока вычисления ранга сигнала .через блок вычисления вероятности соединен с первым входом перемножителявыход которого соединен с блоком принятия ре щения, 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 перемножителя, а выход генератора ожидаемого счгнала соединен с вторым входом сумматора, а также тем, что блок вычисления вероятности содер 4жит делитель на два, К - разрядный регистр сдвига первый сумматор, периьй блок вычитания, последовательно соединенный второй сумматор, делитель ца К, второй блок вычи тания, делитель ца, третий сумматор и.й - разрядный регцстр сдвига, причем каж. дый из К выходов К - разрядного регистра сдвига соединен с соответствующим входом второго сумматора первый выход Н - разряд ного регистра сдвига соединен: вторыми вхсьдами второго блока вычитания и третьего сумматора, вход первого блока вычитания подключен к второму выходу Й - 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 - разрядных регистров сдвига соединены между собой,На фиг. 1 дана структурная электрическая схема предлагаемого обцаружителя;на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока вычисления вероятности.Предлагаемьй обнаружитель (см. фиг, 1) содержит последовательно включенные согласованный фильтр 1, основной детектор 2 и многоотводную линию задержки 3, М выходов которой соединены с соответствую- шими М входами основного блока 4 вычисления ранга сигнала (М+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 соответствуюшимя М входами дополнительного блока 6 вычисления ранга сигнала, (М+1) -ый вход которого через последовательно соединенные сумматор 7 н 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 перемцожителя 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,г , + О,у Ми 11Т ;.; тефк ирК О Ч50равная среднему значению г 11 за К последних элементов разрешения, является оценкой среднего значения ранга смеси сигнала с помехой в данном периоде наблюдений. МПосле сложения в сумматоре 16 с 2и деления полученного резу тата в делите4 е+к мле на два 14 величина -у- Р - ) поступает на второй выход блока 9 вйчисле О ция вероятности,первый блок 17 вычитания, иослсдовательцосоединенные второй сумматор 18, делительна К 19, второй блок 20 вычцташ 1 л, дели-.тель на Р 21 ретин слм,1 тэр 22 иразрядный, регистр 23 сдвит а, пр 1 чем каждый из К зыходов К - ра:зрядиэ; э егпстра 15сдвига соединен с соответствую.цил 1 входом второго сумматора 18, первый выход М - разрядного регистра 23 сдвига сэедипец с вторымивходами второго блока 20 вычитания и тре.- 0тьего сумматора 22, вход первого блока 17вычитания пэдключец к тзторэму выходуН - разрядцэгэ ргистр 23 сдвига, входи выход первого сумматора 16 соответственно подключены к второму выходу делителя на К 19 и входу делителя ца два14, выходы первого блока 17 вычцтацияи делителя на два 14 являются.соответственно первым и вторым выходами блока.вычисления вероятности, а входы К - разрядного 15 и М - разрядного 23 регистровсдвига соединены между собой.Предлагаемый обнаружитель работаетследующим образом.Исследуемый процесс после оптимальнойфильтрации в согласованном фильтре 1 идетектирования в основном детекторе 2поступает на основной блок 4 вычисленияранга сигнала и многоотводцузо линию задержки 3, отводы в которой выбраны так,чтобы отсчеты помехи, снимаемые с соседних элементов пинии задержки, были независимы. Основной блок 4 вычисления ранга сигнала производит вычисление ранга испытуемэго канала дальности относительно3".отсчетов М предыдущих каналов, в которых (иа-за существенной асимметрии радиэлокационцэго канала) присутствует одна помеха. Ранг г, (к-ного периода на-,е+кблюдения, о + К - того канала дальности)Р 1) 4 Опоступает, на блок 11 вычитания, на вычитающий вход которого подается величина- тф + 2 / со Второго выхода блока 9т е+к м,1 п 2 l- Фквычисления вероятности, где - является оценкой среднего значения рангав ь - том канале дальности для случая присутствия в нем ожидаемого сигнала (на что указывает индекс 1). Эта оценка производится в блоке 9 вычисления вероятности путем усреднения рангов каналов, в которых присутствует расчетныйсигнал, пэ К предыдущим элементам дальности. Значения рангов каналов вычисляют.ся в дополнительном блоке 6 вычисленияранга сигнала, Оценка среднего значенияранга характеризует вероятность превышения смеси сигнала с помехой помехи,Результат вычитания в блоке 11 вычие+к е+к(- е+к м 1тания, т.е. величина 5 и =т - 2 2/поступает в оепиокуляциоццый накопитель 12. гце складывается с сумллэй ранее за.ф". е+к писанных величйц 5, за О -1 пре= дыдущий период наблюдений, И;зрециркуляциэииэтэ накопителя 12 суммаЕ; 5 поступает ца перемцэжитель 10, второй вход которого соединен с первым выходом блока 9 вычиспеция вероятности, ца котором образуется эцецеа среднего значения ранга чоцытуемого кацапа для случая присутствияв нем сигнала) за все предыдущие периоды ,цаблюде,ц.д р, - . = ( - означает усредцеМ (й 2 нил пэ кацапам дальности и по периодам на.=- блюдений).На выходе перемцожителя 10 получаем индексы К, К опускаем);Можно показать, чтэ величина Е являет ся ицфоомациоццым аналогом отношения правдоподобия случайной величины Т, гд соответствующие величины заменены их оценками Р и 711 1 п, измеренными по двум классифицированным выборкам.Величина 1, сравнивается с двумя по 6рэгами, устацовлеццыми по заданным вроятностям ошибок по последовательному алгоритму в блоке Б принятия решешя,На вход К - разрядного регистра 15е (см, Фиг. 2) поступает ранг кацапа, 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)езаписывается в первые ячейки К-разрядного регистра 15 сдвига. Через К тактовых импульсов в регистое окажутся записаннымие е+ е+квеличины , Р, Р , соответствующие К последним элементам дальности, которые суммируются в сумматоре 18 и делятся на К в делителе на К 19, иа выходе которого величина7 кок Величина рьычисляется по рекуррент ому правилу для среднего значения и равна- як8 И е+к ик+ г1 й Д п 1 п"1 р 1причем среднее значение ранга за пределу шие 0 - 1 период хранится в Й -разрядном регистре 23 сдвига, имеющем число ,ячеек,Ц, равное числу элементов разре- щ щения всего устройства.Блок 17 вычитания осуществляет вычитае+к М иие из . постоянного числа.- и, такимобразом, на первом выходе блока 9 вычис ,пения вероятности появляется величина 1 к Р - у используемая, как и величина - (+,"+ е) на втором выходе, для вычисления значения Х, .Предлагаемый обнаружитель позволяет гарантировать заданное качество обнаруже ния при априори неизвестной функции распре деления помехи или при изменяющейся по. меховой обстановке с минимальными энер гетическими затратами, что особенно важ но в условиях радиопротиводействия. 25ф о р м .у л а. и з о 6 р е т в н и я1. Адаптивный ранговый обнаружитель, содержащий блок принятия решения и пос- ледовательно включенные согласованный30 фильтр,. основной детектор и многоотвоаную линкю задержки, М выходов, которой соединены с соответствующими М аходами основного блока вычисления ранга сигнала, (М+1) -ый вход которого соединен с вхоЗ 5 дом многоотвадной линии задержки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения заданной вероятности правиль ного обнаружения независимо от вида функ ции распределения помех и ве параметров, 40 введены дополнительный блок вычисления ранга сигнала, генератор ожидаемого сигнала, сумматор, дополнительный детектор, блок вычисления вероятности,перемножитвль; блок вычитания и рециркуляпионный накопи Ф тель, при этом К выходовмногоотводной линии задержки соединены с соответствую шими М входами дополни"гвльного блока вычисления ранга сигнала (М+1) -ый выход которого. через последовательно сов60 диненные сумматор и дополнительный де тектор подключен к выходу согласованно го фильтра выход дополнительного блока вычисления ранга сигнала через блок вычисления вероятности соединен с первым входом перемножителя, выход которого соединен с блоком принятия решеши, вы.- ход основного блока вычисления ранга сигналасоединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с вторым выходом блока вычисления вероятности, выход блока вычитанип через рециркуляционный накопитель соединен с вторым входом перемножителя, а выход генератора ожидаемого сигнале соединен с вторым входом сумматора.2. Адаптивный ранговый обнаружитель по и. 1, о т л и ч а ю щ и й 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 Й, третий сумматор и К- разрядный регистр сдвига, причем каждый из К выходов К-разрядного регистра сдвига соединен с соответствующим входом второго сумматора, первый выход И - разрядного регистра сдвига соединен с вторыми входами второго блока вычитания и третьего сумматора, вход первого блока вычитания подключен к второму выходу М - разрядного регистра сдвига, вход и выход первого сумматора соответственно" подключены к второму выходу делителя на К и входу дешлеля на два, выходы первого блока вычитания и делителя на два являются соответственно первым и вторым выходами блока вычисления вероятности, а входы К и й - разрядных регистров сдвига соединены между собой.Источники информации, принятыв во вниманив при экспертизе".1. Патент США М 3281834,кл. 343-б, 28.1 ОЯ 6.2. Хансен, Ользвн Непараметрическов обнаружение сигналов с использованием обобщенного знакового критерия, фЗарубежная радиоэлектроника, И 9, 1972, с. 28-41, рис. 2.566218 Фи 8. юьс г,2 Составителв Е, ПогибловРедактор Л. Гребенникова Техред Н. Бабурка К орректо Демчи Заказ 2428/32 Тираж 717 П одлисное ЦНИИПИ Государс комитета Совета Министров ССС 13035, М филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,твенн ого о делам а, Жизобретений и открытий