Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 111

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

Литература

1. Справочник по гидроакустике / [Евтютов А.П., Колесников А.Е., Корепин Е.А.. и др.]. — [2-е изд., перераб. и доп.]. Л.: Судостроение, 1988. — 552 с.

2. Акустические подводные низкочастотные излучатели / [Римский-Корсаков А.В., Ямщиков В.С., Жулин В.И., Рехтман В.И.]. Л.: Судостроение, 1984. — 184 с.

3. Балакирев В. А. Параметрическое усиление акустических колебаний в магнитной жидкости / В.А. Балакирев // Математика, природознавство, технічні науки : доповіді НАН України 2003.— №2. — С. 78—84.

4. Егоров А. М. Возбуждение гидроакустических колебаний импульсными сильноточными релятивистскими электронными пучками / А. М. Егоров, А.Г. Пономарев, О.Л. Рак, В.Т. Уваров // Импульсные процессы в механике сплошных сред : V междунар. науч. школа-семинар: тезисы докл. Николаев. — 2003. — С. 106—107.

5. Блум Э.Я. Магнитные жидкости / Э.Я. Блум, А.О. Цеберс. М.: Знание, 1989. —

254 с.

СРРСН'2008

1-ч . 2 - 2 3 0

АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ОБ ОБНАРУЖЕНИИ В ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМАХ

Седышев С.Ю., Гуцев Р. А. Учреждение образования «Военная академия Республики Беларусь» Республика Беларусь, 220057, Минск-57, кафедра радиолокации и приемо-передающих

устройств. Тел.+375172874379, E-mail: sedgor@yandex.ru The report considered the optimum device characteristics constructing a decision about the discovery of optimal for optical electronic systems with television-type signal Gaussian statistics.

Введение. В задачах обнаружения сигналов на фоне помех в оптико-электронных системах (ОЭС) телевизионного типа наиболее распространенным критерием оптималь­ности является критерий Неймана - Пирсона (КНП). При его использовании средний риск принятия ошибочных решений минимизируется при дополнительном условии фик­сации вероятности ложной тревоги за счет выбора соответствующего порога обнаруже­ния [4, 5]. Достигаемый в этом случае минимум (условный) среднего риска не может быть меньше безусловного минимума, который обеспечивает байесовский критерий. Следовательно, процесс принятия решения об обнаружении по КНП не является строго оптимальным в целом [6,6].

Цель доклада - показать возможность совершенствования устройства принятия ре­шений об обнаружении сигнала в ОЭС за счет использования формирователя порога об­наружения, оптимального по критерию минимума среднего риска (КМСР).

Адаптивное устройство принятия решения об обнаружении. В работах [6,6] по­казано, что для нахождения оптимального по КМСР порога обнаружения необходимо ре­шить уравнение

/0 pn(Z*) = pcn(Z*) (1)

относительно Z*, где /0 - весовой множитель.

Реальный ПЗС-приемник излучения (ПИ) принимает фотоны полезного сигнала и фона, интенсивность которых распределена по закону Пуассона. В результате накопления законы распределения полезного сигнала и фона трансформируются и принимают нор­мальное распределение [1]. Используя статистику выходного сигнала ПИ, описанную гаус-совским распределением, плотности распределения вероятностей при наличии и отсутст­вии полезного сигнала будут выглядеть следующим образом

pn(Z) = (1/72^•а2)• exp(-(Z-^)2/2•а2) ,

- (2) Pn (Z) = (1/72ТП •а2) • exp (-(Z - Z1)2/2 •а2),

где Z1 - среднее значение потока излучения смеси сигнала от цели и шума, Z0 - среднее значение потока излучения смеси сигнала от фона и шума, а2 - сумма дисперсий потока излучения от объекта, внешних и внутренних шумов, а2 - сумма дисперсий потока излу­чения внешних и внутренних шумов в проверяемом элементе разрешения ОЭС.

Подставляя выражения (2) в (1), и решая последнее относительно Z*, получим

Z* =а2 • ln((0 • а /а0)/(Z, -Z0) + (+ Z0)/2 . (3)

Если считать, что среднеквадратическое значение потока, приходящего на вход ОЭС, остается постоянным в случае наличия и отсутствия цели, то на основании выражения (3) можно опре­делить оптимальный порог обнаружения, используя контрастное отношение сигнал-помеха (ОСП) [1] p = (Z, -Z0)/

Z* =а0 •ln(/0)/р + р-а0/2 + Z0. (4)

СРРСН'2008

I-ч . 2 - 2 3 1

В зависимости от уровня средней яркости фона и цели контрастное отношение сиг­нал-помеха может принимать как отрицательные, так и положительные значения. Поэто­му для случая отрицательного и положительного контраста можно сформировать двой­ной оптимальный порог обнаружения

сто •1п(1о) , Р-^о , v

Kpt(ц):

rl

Z0   если  ц > О

(З)

- 20   если ц < О

С - In (/0) _

р 2 у

Для нахождения плотности вероятности распределения параметра р необходимо

пользоваться аппаратом адаптивного байесовского подхода. Суть которого, заключается в замене неизвестных параметров распределений их оценками, полученными известными способами [3]. Таким образом, задача получения адаптивного порога обнаружения опти­мального по КМСР сводиться к получению текущей оценки контрастного отношения сигнал-помеха (р), дисперсии (с2) и среднего значения потока излучения от фона и шу­ма (Z0) в проверяемом элементе разрешения для непосредственного вычисления порога обнаружения (5).

Сравнение эффективности обнаружителя оптимального по критерию МСР прово­дится по отношению к обнаружителю оптимальному по критерию Неймана-Пирсона пу­тем анализа характеристик обнаружения при различных значениях р и /0. Условная ве­роятность ложных тревог Fiain для критерия Неймана-Пирсона задано как 10-6.

На рис. 1 показана зависимость ложной тревоги, а на рис. 2 - общий вид зависимо­сти вероятности правильного обнаружения оптимального обнаружителя от ОСП при раз­личных значениях весового множителя /0. В области малых ОСП (р < 1) из-за резкого роста порога обнаружения А. (р) вероятность ЛТ Fopt становится меньше фиксирован­ной по КНП Fimn = const. Кроме того, при р — 0 lim Fo t = 0 . В области 1 <р< 13 ЛТ Fo

opt

больше Fкнп, обеспечивая, таким образом, лучшие характеристики обнаружения по срав­нению с КНП. При р>13 Fopt опять становится меньше Fкнп, однако с ростом р это уменьшение медленное, так что характеристики обнаружения в целом лучше, чем при

КНП.

F l

O.Ol

l -lO

l -lO

l -lO

l -lO

l -lO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<~

 

 

 

 

 

A

4 10 = 5(

 

 

 

 

 

IN

* і 0 = 50 ~

 

 

 

 

 

/

l о = 5

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

\

 

 

 

 

 

 

F    = l

кнп

o-6

 

 

 

 

 

 

 

 

l4 ц

Рис. l. Зависимости условной вероятности ЛТ от ОСП

O.l

З

4

5

l -lO

6

l -lO

7

8

9

2

4

6

8

lO

l2

СРРСН'2008

I . 2 - 2 3 2

0.8 0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

\

 

 

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

Л

1

 

 

 

 

 

■'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

\

 

 

 

 

 

 

к

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

5

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т.

 

 

 

 

 

 

 

 

Л

 

0

 

]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 0 =

 

ї

 

 

ґ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

/

 

 

/

 

 

0 _ 5

г

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1 1 10 100

р

Рис. 2. Зависимости условной вероятности ПО от ОСП

Практическая реализация оптимального обнаружителя. Структурная схема устройства принятия решения, которая реализует алгоритм вычисления оптимального порога обнаружения (5), показана на рис. 3.

сравнения

Рис. 3. Структура устройства принятия решения об обнаружении

СРРСН'2008

1-ч. 2 - 2 3 3

Как правило, ОСП в проверяемом на наличие полезного сигнала элементе разреше­ния ОЭС неизвестно и подлежит оцениванию. Для нахождения оценок ОСП можно вос­пользоваться правилом получения классифицированной выборки в «скользящем» ок­не [4]. Для двумерного сигнала выражения оценок можно представить

1 Ы

* 5г­ц=0

"    1 { 1 V

(6)

На рис. 4 показан вид порога обнаружения, который построен по КМСР для модели сигнала (кадра) с выхода ПЗС ПИ. Рисунок показывает, что данный порог обеспечивает уверенное обнаружение сигнала цели.

400 р

200

200

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

Рис. 4. Результат работы устройства принятия решения об обнаружении

Вывод

1.В докладе показаны возможность и теоретическое обоснование для совершенст­вования обнаружителей за счет применения порогов, оптимальных по КМСР в ОЭС теле­визионного типа.

2. Для практической реализации алгоритма определения оптимального порога обна­ружения можно воспользоваться приемом формирования классифицированной выборки в виде «скользящего окна» по анализируемым элементам разрешения.

3. Вычислительные возможности существующей цифровой элементной базы позво­ляют реализовать алгоритм определения оптимального порога обнаружения.

Литература

1. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронньгх приборов. - М.: Логос, 2004. -

470 с.

2. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. - М.: Радио и связь, 1991. - 608 с.

3. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. - М.: Радио и связь, 1989. - 656 с.

4. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник/под ред. Ширмана Я.Д.. М.: ЗАО «МАКВИС», 1998 - 828 с.

5. Охрименко А.Е. Основы радиолокации и РЭБ. Ч.1. - М.: Воениздат, 1983. - 420 с.

6. Седышев С.Ю. Оптимизация принятия решения по критерию минимума среднего риска. Прикладная радиоэлектроника. №4, том 4, 2005 г. Харьков, с. 394-400.

7. Седышев С.Ю., Дечко А.А. Оптимизация обработки сигнала по критерию мини­мума среднего риска. - Информационно-измерительные и управляющие системы № 4, Изд. «Радиотехника», 2006 г.

СРРСН'2008

1-ч . 2 - 2 3 4

О ВЛИЯНИИ МНОГОКРАТНОГО РАССЕЯНИЯ ВОЛН В КРИВОЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМАХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С АКУСТИЧЕСКИМ ЭКРАНОМ НА ЗВУКОВЫЕ ПОЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Кандрачук И.В. Национальный технический университет Украины 00000, Киев, пр-т Победы, 37, корп. 12, факультет электроники, каф. акустики и акустоэлектроники, (044) 454-90-72 E-mail: kandra4uk(gjgmail. com The analysis of influence of frequent dispersion of waves is executed in the curvilinear systems, consisting of transducers and acoustic baffle, on descriptions of orientation of trans­ducers.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа