Патент на изобретение №2237259
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОСЛЕДЕТЕКТОРНОЙ ОБРАБОТКИ ВОБУЛИРОВАННОЙ ПАЧКИ РАДИОИМПУЛЬСОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к средствам радиолокации и предназначено для обнаружения и классификации цели по признаку ее принадлежности к целям, находящимся в зоне однозначного измерения дальности импульсного радиолокатора, т.е. в рабочей зоне радиолокатора. Технический результат – повышение достоверности обнаружения цели и расширение функциональных возможностей путем классификации цели по принадлежности. Способ последетекторной обработки вобулированной пачки радиоимпульсов, основанный на некогерентно-весовом накоплении пачки из N импульсов, сопоставлении ее с набором образ-векторов, вычислении взаимокорреляционной функции и сравнении ее с порогом, снабжен операцией классификации цели по признаку ее принадлежности к цели, находящейся в рабочей зоне радиолокатора, осуществляемой путем минимизации функционала
Изобретение относится к средствам радиолокации и предназначено для обнаружения и классификации цели по признаку ее принадлежности к целям, находящимся в зоне однозначного измерения дальности импульсного радиолокатора, т.е. в рабочей зоне радиолокатора. Известен способ обработки пачки радиоимпульсов с неизвестными начальными фазами, при котором происходит последетекторное (некогерентное) накопление видеоимпульсов с неизвестными амплитудами, осуществляемое на экране радиолокационного индикатора при визуальном съеме данных [Теоретические основы радиолокации: Учебное пособие для вузов. /Под ред. Я.Д.Ширмана. – М.: Советское радио, 1970, с.156]. Накопление пачки видеоимпульсов основано на послесвечении экрана индикатора и используется только при визуальном съеме информации. По своему эффекту такой способ некогерентного накопления приближается к квадратичному, хотя, естественно, отличается от оптимального. При автоматизированном съеме данных для приближенной реализации некогерентного накопления пачки из N импульсов могут быть использованы электрическая запись на потенциалоскопе со считыванием или магнитная запись [Теоретические основы радиолокации: Учебное пособие для вузов. /Под ред. Я.Д.Ширмана. – М.: Советское радио, 1970, с.158]. Как и предыдущий способ, использование электрической или магнитной записи в устройствах обнаружения, строго говоря, не обеспечивает оптимальной обработки. Особенно широкое распространение для последетекторной обработки пачки радиоимпульсов находят устройства цифрового (двухпорогового) накопления с применением схем счета импульсов, превышающих порог [Теоретические основы радиолокации: Учебное пособие для вузов. /Под ред. Я.Д.Ширмана. – М.: Советское радио, 1970, с.158, 159]. В двухпороговых цифровых устройствах некогерентного накопления сигнал с выхода детектора подается на первую пороговую схему, осуществляющую бинарное квантование входного сигнала по амплитуде и квантование по времени. В результате квантования на выходе первого порогового устройства создается дискретная последовательность из нулей и единиц, подсчитываемых далее в пределах одного кольца дальности схемой счета импульсов. С учетом пропадания отдельных импульсов при квантовании по амплитуде в первом пороговом устройстве из-за флюктуаций или наложения противофазных шумов решение о наличии цели принимается, если налицо m или более импульсов из N возможных (логика m из N). Наличие m из N возможных импульсов проверяется при помощи второго порогового устройства. При числе импульсов m, меньшем числа импульсов в пачке N (m где хn – амплитуда n-го импульса в пачке из N импульсов на выходе детектора; an – весовой коэффициент для n-го импульса, Известно устройство последетекторной обработки пачки радиоимпульсов, реализующее способ некогерентно-весового суммирования амплитуд импульсов в пачке [Кузьмин С.З. Цифровая обработка радиолокационной информации. – М.: Советское радио, 1967, с.80; Теоретические основы радиолокации: Учебное пособие для вузов. /Под ред. Я.Д.Ширмана. – М.: Советское радио, 1970, с.157], состоящее из линии задержки с отводами, подключаемыми через весовые усилители с коэффициентами передачи аn к сумматору (число отводов линии равно числу N импульсов в пачке, а задержка между точками включения – периоду повторения импульсов). В некоторый момент времени на выходе сумматора в результате некогерентно-весового накопления получается сигнал, равный Известен способ обнаружения и классификации целей, основанный на сопоставлении пачки радиолокационных импульсов, представленной вектором, компонентами которого являются амплитуды импульсов с набором образ-векторов, компонентами которых являются устанавливаемые в соответствии с образом цели весовые коэффициенты, осуществляемым в результате вычисления их взаимокорреляционных функций (некогерентно-весовое накопление пачки импульсов) и сравнении результатов вычисления с порогами [Справочник по радиолокации. В 4-х томах. T.1. /Под ред. М.Сколника. – М.: Советское радио, 1976, с.211, 212], взятый в качестве прототипа. Известно устройство последетекторной обработки пачки радиоимпульсов, реализующее взаимокорреляционный способ обнаружения и классификации целей, состоящий в сопоставлении пачки радиолокационных импульсов, представленной вектором, компонентами которого являются амплитуды импульсов, с набором образ-векторов различных целей [Справочник по радиолокации. В 4-х томах. Т.1. /Под ред. М.Сколника. – М.: Советское радио, 1976, с.212], изображенное на фиг.1, выбранное в качестве прототипа. Типичное устройство, осуществляющее взаимокорреляционное обнаружение и классификацию целей, содержит набор из К последовательно соединенных корреляторов (некогерентно-весовых накопителей) и пороговых устройств по схеме фиг.1, на которые подается один и тот же испытуемый сигнал xn, n=1, 2,… , N. Решение о наличии или отсутствии цели конкретного класса, например, типа k принимается на основе сравнения результатов некогерентно-весового накопления Если Zk Способ и устройство последетекторной обработки пачки радиоимпульсов, выбранные в качестве прототипа, так же, как указанные выше аналогичные способы и устройства, решая задачу обнаружения (классификации) целей, не обеспечивают однозначного определения дальности и нуждаются для устранения неоднозначности в дополнительных устройствах, работа которых основана на использовании специального кодирования сигналов, излучаемых радиолокационной станцией. Одним из вариантов кодирования является использование нескольких частот повторения, т.е. вобуляция зондирующих импульсов. При приеме отраженного вобулированного сигнала, если цель находится в рабочей зоне, ограниченной максимальной однозначно измеряемой дальностью, пачка эхо-сигналов, соответствующих одному кольцу дальности, будет содержать все N импульсов. Для целей, находящихся за пределами рабочей зоны, вобуляция излучаемых импульсов приводит к чередованию наличия и пропуска импульсов в пачке эхо-сигналов. Количество пропущенных импульсов, а также размещение наличных импульсов в пачке, зависит от количества используемых частот повторения зондирующих импульсов. Основной задачей, решаемой предлагаемым способом последетекторной обработки вобулированной пачки радиоимпульсов с неизвестными начальными фазами, является построение обнаружителя-классификатора, устраняющего неоднозначность определения дальности до обнаруженной цели, обеспечивающего наибольшую вероятность правильного обнаружения цели при наперед заданной величине вероятности ложной тревоги и позволяющего классифицировать цели по признаку ее принадлежности к целям, находящимся в рабочей зоне радиолокационной станции. Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе последетекторной обработки вобулированной пачки радиоимпульсов с неизвестными начальными фазами, заключающемся в том, что осуществляют некогерентно-весовое накопление пачки и сравнивают полученную сумму с порогом, дополнительно с обнаружением осуществляют классификацию цели по признаку ее принадлежности к целям, находящимся в рабочей зоне радиолокатора. При этом пачку, состоящую из N импульсов, интерпретируют как N-мерный вектор А) функционал Еk минимален для k=j, т.е. Б) векторное произведение Если одно из приведенных условий не выполняется, то принимают решение d0 том, что анализируемая пачка импульсов классифицируется как принадлежащая либо цели, находящейся за пределами рабочей зоны радиолокатора (не выполняется условие А), либо шуму (не выполняется условие Б). В предлагаемом устройстве, реализующем предлагаемый способ обработки вобулированной пачки радиоимпульсов, указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее последовательно включенные некогерентно-весовой накопитель и пороговое устройство (ПУ) с порогом Вход у БУВ1 соединен с выходом ПЗУ1 и входом у БУВС, выход которого Предлагаемые способ и устройство последетекторной обработки вобулированной пачки радиоимпульсов решают одну и ту же задачу – обнаружение пачки импульсов с максимальной вероятностью правильного обнаружения при заданной вероятности ложной тревоги и классификация целей по признаку их принадлежности к целям, находящимся в рабочей зоне радиолокатора, что свидетельствует о соблюдении требования единства изобретения. На фиг.1 изображена структурная схема устройства (прототип), реализующего выбранный в качестве прототипа способ обработки сигналов; на фиг.2 – структурная схема предлагаемого устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ; на фиг.3 – временные диаграммы выходных сигналов блока управления (БУ), синхронизирующего работу составных частей предлагаемого устройства. Предлагаемый способ последетекторной обработки вобулированной пачки радиоимпульсов осуществляют в результате вычисления меры сходства N-мерного вектора векторные произведения , k=1, 2,… , К; – масштабные множители – значения функционала Факт обнаружения цели устанавливают в результате проверки выполнения условия Предлагаемое устройство содержит некогерентно-весовой накопитель, выполненный в виде блока умножения векторов (БУВ1) 1, вход х которого является входом устройства, выход соединен через мультиплексор (МП) 2 с входом порогового устройства (ПУ) 3, а вход у – с выходом постоянного запоминающего устройства (ПЗУ1) 4, хранящего набор образ-векторов целей Предлагаемое устройство, реализующее заявляемый способ, работает следующим образом (на фиг.2 стрелками с двойными линиями показаны пути передачи векторных сигналов). На вход устройства (объединенные входы х блоков 1 (БУВ1) и 8 (БВВ)) поступает пачка импульсов, представленная вектором Работа блоков 1 (БУВ1), 5 (БУВС), 6 (БСУ), 8 (БВВ), 9 (БУВ2) тактируется сигналами с выхода а блока 12 (БУ). На фиг.3а управляющие сигналы с выхода а блока 12 (БУ) изображены в зависимости от моментов дискретного времени tk и представляют собой последовательность импульсов (за К управляющих сигналов в моменты времени t1, t2, t3, … , tj, … , tK вычисляются все К значений функционала Еk, необходимые для определения принадлежности вектора Тактирование блоков 2 (МП) и 10 (БВН) производится сигналами с выхода b блока 12 (БУ), временное положение которых определяется моментом времени окончания вычислений всех К значений функционала Еk (на фиг.3b – это моменты времени tK, t2K и т.д. при дальнейшем анализе поступающих векторов Вычисленные значения Еk поступают в блок 10 (БВН), на выходе которого формируется сигнал, равный 1, если минимальное значение функционала Еk достигается для k=K, т.е., если вектор Сигналы с выходов устройства 3 (ПУ) и блока 10 (БВН) поступают на соответствующие входы схемы 11 (СС), на выходе которой формируется сигнал, равный 1, если Предлагаемые способ и устройство позволяют наряду с обнаружением цели производить ее классификацию, что делает процесс обнаружения цели более достоверным и надежным. Формула изобретения
1. Способ последетекторной обработки вобулированной пачки радиоимпульсов с неизвестными начальными фазами, заключающийся в том, что для пачки, состоящей из N импульсов, представляющей N-мерный вектор где – масштабный множитель, минимизирующий функционал Еk. 2. Устройство последетекторной обработки вобулированной пачки радиоимпульсов с неизвестными начальными фазами, содержащее некогерентно-весовой накопитель и пороговое устройство, отличающееся тем, что некогерентно-весовой накопитель выполнен в виде блока умножения векторов (БУВ1) и в устройство введены постоянные запоминающие устройства (ПЗУ1 и ПЗУ2), блоки умножения и вычитания векторов (БУВ2 и БВВ соответственно), блоки умножения вектора на скаляр (БУВС) и скалярного умножения (БСУ), блок выбора номера образ-вектора (БВН), схема совпадения (СС), мультиплексор (МП) и блок управления (БУ), входом устройства являются объединенные входы x БУВ1 и БВВ, входы у которых соединены соответственно с выходами ПЗУ1 и БУВС, выход БВВ соединен с объединенными входами x и у БУВ2, выход которого через БВН соединен с одним из входов СС, другой вход которой через последовательно соединенные МП и ПУ – с выходом БУВ1, а выход является выходом устройства, выход БУВ1, кроме того, соединен с входом х БСУ, вход у которого соединен с выходом ПЗУ2, а выход – с входом х БУВС, все управляющие входы s БУВ1, БУВ2, БВВ, БУВС, БСУ объединены между собой и подключены к выходу а БУ, выход b которого соединен с объединенными управляющими входами s МП и БВН. РИСУНКИ
),> |
||||||||||||||||||||||||||