Патент на изобретение №2172962
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ МНОГОКАНАЛЬНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И ОЦЕНИВАНИЯ ЧИСЛА ПРОСТРАНСТВЕННО-КОРРЕЛИРОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Реферат: Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для обнаружения и оценивания числа пространственно-коррелированных источников излучения в радиопеленгационных, радиолокационных, гидролокационных, геофизических и других многоканальных системах пассивной и активной локации, в которых используются антенные решетки. Достигаемым техническим результатом является повышение точности определения числа пространственно-коррелированных источников излучения и достоверности обнаружения по собственным значениям выборочных корреляционных матриц сигналов с выходов N датчиков антенной решетки. Цель достигается тем, что N – М последних собственных значений выборочной корреляционной матрицы подают на экстраполятор, находят оценки “шумовых” составляющих для М первых собственных значений и перед сравнением с порогами из М первых собственных значений вычитают оценки “шумовых” составляющих, а пороги для М первых собственных значений получают путем умножения нормированных порогов на среднюю мощность шумов в каналах, которая рассчитывается по экстраполирующей функции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для обнаружения и оценивания числа пространственно-коррелированных источников излучения в радиопеленгационных, радиолокационных, гидролокационных, геофизических и других многоканальных системах пассивной и активной локации, в которых используются антенные решетки. Известен способ оценивания числа пространственно-коррелированных источников излучения [1], при котором сигналы источников излучения принимают датчиками антенной решетки, вычисляют выборочную корреляционную матрицу (ВКМ) сигналов с датчиков антенной решетки, вычисляют собственные значения (СЗ) ВКМ и упорядочивают их в порядке убывания, по полученным значениям СЗ ВКМ формируют информационный критерий Акаике (ИКА) [1]:  где m – параметр критерия Акаике (m=1,.., N-1); N – число датчиков антенной решетки;  n – собственное значение ВКМ;n – номер СЗ ВКМ (n = 1,…, N). Число источников излучения М определяют по минимальному значению критерия (1). Недостатком способа Акаике является недостаточная точность определения числа источников излучения М [1, с. 446] и недостаточная достоверность обнаружения. Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому изобретению является способ оценивания числа пространственно-коррелированных источников излучения [2] , при котором сигналы источников излучения принимают N датчиками антенной решетки, вычисляют ВКМ сигналов с датчиков антенной решетки, вычисляют СЗ ВКМ. Процедуру оценки числа пространственно-коррелированных источников излучения рассматривают как пошаговый процесс, на n-ом шаге которого производится сравнение n-го СЗ с порогом. Если СЗ больше порога, то принимают решение о том, что число источников излучения больше чем n-1, и с порогом сравнивается следующее СЗ. В противном случае, процесс останавливается и принимается решение о том, что число источников излучения равно n-1 [2]. Пороговое значение для первого СЗ рассчитывают с использованием функции распределения первого СЗ ВКМ [2] матрицы размерности N. Пороговые значения для второго и последующих СЗ ВКМ рассчитывают с использованием неравенства, дающего некоторую оценку функции распределения (М+1)-го СЗ матрицы размерности N через функцию распределения первого СЗ матрицы размерности (N-M): F1( ,N-M) FM+1(,N), (2)где F1 ( , N – M) – функция распределения первого СЗ ВКМ матрицы размерности (N-M);FМ+1 ( , + N) – функция распределения (М+1)-го СЗ ВКМ матрицы размерности N.
Недостатком этого способа является недостаточная точность определения числа источников излучения и недостаточная достоверность обнаружения.
Для повышения точности определения числа источников излучения и достоверности обнаружения предлагается способ многоканального обнаружения и оценивания числа пространственно-коррелированных источников излучения. Его суть заключается в следующем:1. Принимают сигналы с N датчиков антенной решетки, вычисляют ВКМ, вычисляют СЗ ВКМ, упорядочивают СЗ ВКМ в порядке убывания. 2. М первых СЗ ВКМ подают на вычитающие устройства, (N-M) последних СЗ ВКМ подают на устройство экстраполяции и получают оценки “шумовых” составляющих  для М первых СЗ. По экстраполирующей функции рассчитывают среднюю мощность шумов в каналах  3. Умножают нормированные значения порогов на полученное значение средней мощности шумов в каналах  вычитают из первых М СЗ n соответствующие оценки “шумовых” составляющих  и сравнивают полученные значения  с порогами.
4. Если все пороги превышены, то принимают решение о том, что число источников равно М и процедуру оценивания заканчивают.
Для более точного оценивания числа источников излучения предложенный способ используют в виде пошаговой процедуры. На первом шаге экстраполяцию делают по одному последнему шумовому СЗ при M=N-1. Если пороги для первых М СЗ не превышены, то процедуру экстраполяции выполняют по двум последним шумовым СЗ при M=N-2, и так далее до М=1. Если порог не превышен при М=1, то принимается решение об отсутствии источников излучения.
Функциональная схема устройства, осуществляющего заявляемый способ обнаружения и оценивания числа пространственно-коррелированных источников излучения, приведена на чертеже.
В заявляемом устройстве экстраполяция выполняется с использованием экспоненциальной функции вида где  константа;L – число временных отсчетов, используемых при расчете ВКМ; k – параметр, который рассчитывается из условия минимизации ошибки  После нахождения значения k выполняется расчет “шумовых” составляющих для М первых СЗ по формуле (3) при n = 1,…, М. Средняя мощность шумов в каналах рассчитывается как среднее значение экстраполирующей функции по всем N собственным значениям  Пороги для М первых собственных значений получаются путем умножения нормированных порогов на среднюю мощность шумов в каналах (5). Из М первых CЗ n вычитаются соответствующие оценки “шумовых” составляющих  и полученные значения  сравниваются с порогами.
Нормированные пороговые значения рассчитываются для единичных средних мощностей шумов в каналах. Для расчета используются многомерные нормальные функции распределения СЗ ВКМ: где  – флюктуационная составляющая n-го СЗ ВКМ; – среднее значение флюктуационной составляющей; n – дисперсия флюктуационной составляющей.
Средние значения и дисперсии флюктуационных составляющих вычисляются методом имитационного моделирования алгоритма, реализующего заявленный способ. Моделирование выполняется по шумовым реализациям без сигналов источников излучения. Исследование проводится для заданных значений числа датчиков антенной решетки N и числа временных отсчетов L. Полученные средние значения и дисперсии флюктуационных составляющих СЗ ВКМ хранятся в виде таблицы. Пороговые значения по каждому СЗ рассчитываются на основании (6) исходя из заданного значения вероятности ложной тревоги.
Заявляемый способ многоканального обнаружения и оценивания числа пространственно-коррелированных источников излучения повышает точность определения числа источников излучения и повышает достоверность обнаружения.
Источники информации1. Марпл.-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. Формула изобретения
n выборочной корреляционной матрицы, упорядочивают упомянутые собственные значения n в порядке убывания, сравнивают их с пороговыми значениями, отличающийся тем, что перед сравнением с пороговыми значениями из М первых упомянутых собственных значений n, где М = N -1, N – 2, … до N – М = 1, вычитают соответствующие оценки шумовых составляющих  упомянутых собственных значений n, которые рассчитывают путем экстраполяции по (N – M) последним упомянутым собственным значениям n, пороговые значения для М первых упомянутых собственных значений n получают путем умножения нормированных пороговых значений на среднюю мощность шумов в каналах, которую рассчитывают как среднее значение экстраполирующей функции по всем N упомянутым собственным значениям n, если все пороговые значения превышены полученными значениями  то принимают решение о том, что число обнаруженных пространственно-коррелированных источников излучения равно М, если пороговое значение не превышено при М = 1, то принимают решение об отсутствии пространственно-коррелированных источников излучения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для экстраполяции по (N – М) последним упомянутым собственным значением n’ используется экспоненциальная функция вида  – константа,L – число временных отсчетов, используемых при расчете выборочной корреляционной матрицы упомянутых сигналов, k – параметр, который рассчитывают из условия минимизации ошибки  , по критерию наименьших квадратов по (N-М) последним, упомянутым собственным значениям n {
РИСУНКИ
QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения
Лицензиар(ы): Тарасов Геннадий Алексеевич, Кабаков Игорь Викторович, Незванов Александр Юрьевич
Вид лицензии*: ИЛ
Лицензиат(ы): Закрытое акционерное общество “БЛИКС”
Договор № РД0045306 зарегистрирован 29.12.2008
Извещение опубликовано: 10.02.2009 БИ: 04/2009
* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия
|
||||||||||||||||||||||||||
