Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 26

через функцию Ламберта.

На рис. 3, а показаны графики плотности вероятности (3), построенные для двух значений к. Из рисунка видно, что вид плотности вероятности ро (і) слабо зависит от к. Эта зависимость выражается в «укорочении хвоста» распределения, что, прежде всего, оказывает влияние на выбор порога обнаружения і* .

На рис. 2, б представлены плотность вероятности предпороговой статистики р* (і), полученной с использованием функции Ламберта и плотность вероятности предпорого­вой статистики рМП (і), полученной методом дискретного преобразования случайной величины, описанным в [4, с. 311].

)

 

 

 

 

1

 

 

 

 

■V

к = 1 /

к = 10

 

 

1>

 

 

 

 

Р(!)|

1.5-

н

0.5

 

 

 

к = 10

 

 

 

Р МП (і

 

 

 

 

 

 

 

і)

 

 

 

 

"......

 

 

 

Рис. 3. Плотности вероятности предпороговой статистики ро (і) для к = 1, 10 (а) и плотности вероятности: р* (і), полученная с использованием функции Ламберта и рМП (і), полученная методом дискретного преобразования случайной величины (б)

к

На рис. 4 представлены зависимости значения порога обнаружения от величины к для двух фиксированных условных вероятностей ложной тревоги ¥ = 10-3 и ¥ = 10-5. Из рисунка видно, что рост ширины скользящего окна к приводит к уменьшению значения

величины 2* .

Особенностью обнаружения сигналов неизвестной протяженности является воз­можность наложения друг на друга обнаруженных результатов обработки 2к (I) для

«скользящих» окон различной ширины. Такой эффект возникает вследствие влияния шу­мов при неоптимальной форме «скользящего» окна и при обнаружении близлежащих элементов портрета. В результате возникают ложные обнаружения и аномальные оценки положения цели.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 158

(к)

10

F = 10_5

F = ИГ3

8

6

41-1

0    15   30   45   60   75   90   105 120 135 к

Рис. 4. Зависимость значения порога обнаружения от величины к для двух фиксированных условных

вероятностей ложной тревоги F = 10   , F = 10

Для устранения таких наложений можно оптимизировать форму «скользящих» окон, решая одновременно и задачу оптимального разрешения нескольких сигналов. Бо­лее простое было получено за счет использования некоторых априорных сведений о рас­положении и форме составляющих РЛП, приводящее, однако, к энергетическим потерям. В последнем случае задача разрешения сводится к логическому анализу результатов предварительного обнаружения в соответствующем алгоритме. Дальнейшее устранение ложных обнаружений спектральных составляющих и аномальных оценок их параметров (ширина, частотное или временное положение) производится за счет критерийной обра­ботки в «скользящем» окне из нескольких интервалов накопления.

Таким образом, рассмотренная реализация алгоритма и устройства обнаружения целей неизвестного класса и оценивания их параметров при сверхразрешении по частоте Доплера или дальности обеспечивает формирование устойчивых к условиям наблюдения и априорным неопределенностям оценок и результатов обнаружения.

Литература

1. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под. Ред. Я.Д. Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007. - 512 с.

2. Охрименко А.Е. Основы извлечения, обработки и передачи информации. Теория радиосистем в шести частях / Часть 3. Распознавание-различение сигналов. - Минск: БГУИР, 1995. - 64 с.

3. Corless, R. M.; Gonnet, G. H.; Hare, D. E. G.; Jeffrey, D. J.; and Knuth, D. E. "On the Lambert W Function." Adv. Comput. Math. 5, 329-359, 1996.

4. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. - М.: Изд-во «Радио и связь», 1982.

- 624 с.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 159

СИСТЕМА ВТОРИЧНОЙ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ В МОБИЛЬНЫХ РЛС КРУГОВОГО ОБЗОРА

А. С. Солонар, С.А. Горшков Учреждение образования «Военная академия Республики Беларусь» Республика Беларусь, 220057, Минск, кафедра радиолокации и приемо-передающих уст­ройств. Тел. +375297559722; E-mail: andssnew@yandex.ru The tracking system for mobile surveillance radar are view. The discuss a package, al­lowed to provide the system robustness in real, against a background of discrete clutter stream.

Сложная радиолокационная обстановка в зоне обзора РЛС требует автоматизации процесса обнаружения целей на фоне помех. В обзорных РЛС конечным устройством автоматизации обработки радиолокационной информации выступает система вторичной обработки радиолокационной информации. Основными задачами, возложенными на сис­тему вторичной обработки радиолокационной информации, являются [2]:

_ обнаружения траекторий целей;

_ межобзорная селекция целей на фоне дискретных мешающих отражений (ДМО)

[3];

_ межобзорное сопровождение траекторий целей;

_ извлечение дополнительной информации (полная скорость, радиальное и танген­циальное ускорение, класс цели и т.д.).

Реализацию систем вторичной обработки в мобильных РЛС кругового обзора с по­следовательным обзором по углу места усложняют требования, предъявляемые к:

_ просмотру нескольких угломестных каналов (или секторов) последовательно или в произвольном порядке;

_ радиолокационному наблюдению в движении.

В настоящем докладе рассмотрен ряд апробированных алгоритмических решений, позволяющих в совокупности повысить качество работы системы вторичной обработки радиолокационной информации в рассмотренных условиях. К таким решениям относят­ся:

_ индивидуальные критерии захвата и сброса траекторий по зонам дальности и уг-ломестным каналам;

_ проверка физической реализуемости гипотез отождествления;

_ доэкстраполяция координат и параметров траектории на момент времени получе­ния отметки;

_ адаптивная многогипотезная фильтрация координат и параметров движения це­лей;

_ коррекция фильтрованных и экстраполированных координат траектории и пара­метров траектории с учетом скорости передвижения РЛС;

_ комбинированная межобзорная селекция движущихся целей (МСДЦ) на фоне

ДМО.

На больших дальностях цели наблюдаются неустойчиво, с пропусками. Поэтому необходимо использовать «мягкие» критерии захвата на сопровождение, но более «жест­кие» критерии сброса. В ближней зоне наоборот, летательные аппараты наблюдаются устойчиво, но на фоне большого количества ДМО. Поэтому критерии захвата требуются более «жесткие», а критерии сброса - «мягкие». С увеличением угла места изменяются условия наблюдения ДМО, снижается коэффициент направленного действия антенны, что также требует использования иных критериев захвата и сброса, чем в нижнем луче.

Для снижения числа ложных траекторий и повышения вероятности правильного отождествления каждая из сформированных гипотез отождествления проверяется на фи­зическую реализуемость по допустимым максимальным скоростям полета объектов, нор­мальной и продольной перегрузкам с учетом суммарных ошибок измерения параметров траекторий.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 160

На этапе отождествления в качестве меры близости отметки и траектории исполь­зуется коэффициент правдоподобия [2], который не менее информативен, чем предлагае­мый в [4] функционал качества. Уточнение экстраполированных координат траектории на момент времени получения отметки (доэкстраполяция) позволяет существенно повы­сить качество отождествления пересекающихся под небольшими углами траекторий, особенно скоростных и находящихся в ближней части зоны обзора.

В процессе работы РЛС угломестные каналы могут просматриваться в произ­вольном порядке, поэтому временные интервалы между смежными этапами обработками траекторий не фиксированы. Для обеспечения адекватности критериев обнаружения и подтверждения подсчитывают не минимальные обзоры (время обзора сектора 360° по азимуту в одном угломестном канале), а фактические обзоры. Под фактическим обзором понимается появление одной из трех ситуаций:

- прохождение луча диаграммы направленности антенны (ДНА) через тот угломе-стный канал, к которому ранее была отнесена траектория;

- отождествление траектории с одной из отметок;

- ДНА не проходила через угломестный канал траектории, однако прошло некото­рое максимальное время, например, соответствующее просмотру всей угломестной зоны обзора.

Адаптивная многогипотезная фильтрация координат и параметров движения целей позволяет снизить переходные процессы, сопутствующие им динамические ошибки фильтрации и вероятность срыва цели с сопровождения.

Более подробно рассмотрим реализацию МСДЦ на фоне ДМО.

Источниками ДМО являются «ангел-эхо», сосредоточенные мешающие отражения и остатки от компенсации распределенных по поверхности или объему мешающих отра­жений. Они относятся к помехам имитирующего типа, так как наблюдаются на экранах индикаторов в виде целеподобных отметок. Для борьбы с ДМО используют различные методы МСДЦ: картинные с формированием карты помех или траекторные [2, 3, 5].

Методы МСДЦ с формирование карты помех отличаются относительной простотой реализации и весьма эффективны в плотных потоках ДМО. В то же время данные мето­ды слабо учитывают предысторию перемещения отметок, что отрицательно сказывается на сопровождении скоростных целей в зонах, пораженных ДМО. Методы, использующие траекторную скоростную селекцию с одновременным сопровождения ДМО и целей наи­более эффективны для целей, летящих со скоростями, близкими к пороговым, но требуют больших вычислительных ресурсов и менее эффективны в зонах интенсивных потоков относительно слабых ДМО. Сочетание обоих методов позволяет повысить качество ме­жобзорной селекции. При этом методы МСДЦ с формированием карты помех использу­ются для предварительной селекции.

Для предварительной селекции параллельно используются три устройства МСДЦ с формированием карты помех (см. рис.1): 1) по элементарным ячейкам зоны обзора РЛС (классическая); 2) по наиболее интенсивным потокам ДМО; 3) по ответно-импульсным помехам. Задачей каждого устройства является принять решение о классе отметки: ДМО или цель. Решения объединяются по схеме «или», после чего отметка с признаком класса выдается на устройство траекторной селекции. По ДМО не создаются новые траектории. Все отметки и траектории с соответствующими признаками поступают к потребителю радиолокационной информации, при достаточной пропускной способности канала пере­дачи данных.

Особенностью построения всех карт помех является одновременное использова­ние двух взаимно перекрывающихся наборов ячеек зоны обзора, что существенно снижа­ет переходные процессы при переходе ДМО из одной ячейки в другую под воздействием ветра или за счет перемещения носителя РЛС.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 161

Устройство первичной обработки сигнала

Предварительна селекция

Карта помех по элементам разрешения РЛС

Карта помех по интенсивным ДМО

Карта помех по ответно -импульсным имитирующим помехам

Отметки

Устройство межобзорной селекции с одновременным сопровождением ДМО и целей

Ї

Траектории

Потребитель радиолокационной информации

Решение о классе отметки1

Рис. 1. Структура устройства межобзорной селекции дискретных мешающих отражений

Таким образом, рассмотрена система вторичной обработки мобильных обзорных РЛС, в которой предусмотрен комплекс мер, позволяющий в совокупности обеспечить ее устойчивое функционирование в реальных условиях наблюдения целей на фоне потоков ДМО (и имитирующих помех) при нерегулярном обзоре по углу места.

Все приведенные в докладе решения апробированы методами математического моделирования, полунатурного и натурного экспериментами.

Литература

1. Кузьмин С.З. Цифровая радиолокация. Введение в теорию.- Киев: Изд. КвЩ,, 2000. - 428 с.

2. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под. Ред. Я.Д. Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007. - 512 с.

3. Литвинов В.В., Жирнов В.В. Проблема "ангел-эхо" и цифровые картинные технологии обработки радиолокационных сигналов и информации// Сб. докладов Четвертой международной науч.-техн. конф. «Радиолокация, навигация, связь»: В 3 ч. Ч.2 - Воронеж, 1998. - С. 795-800.

4. Меркулов В.И. Алгоритмы автоматического сопровождения целей в режиме обзора с адаптивной коррекцией прогноза и бесстробовой идентификацией радиолокационных измерений // Радиотехника, 2008, №1. - С. 55 - 59.

5. Горшков С.А., Завиженец В.Н., Солонар А.С., Савенко С.А. Сопоставительный анализ методов селекции движущихся целей на фоне Ангел - Эхо в импульсных РЛС УВД // Теория и техника передачи, приёма и обработки информации (Украина, Харьков 28 сентября - 1 октября 2004 г.): Тез. докл. - Харьков: ХНУРЭ, 2004. - С. 193-194.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 162

ИЗМЕРЕНИЕ УГЛА МЕСТА ИСТОЧНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ДИФРАКЦИОННОЙ МОДЕЛИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН

Разсказовский В. Б., Логвинов Ю.Ф. Институт радиофизики и электроники им.Усикова А.Я. Национальной Академии Наук Украины 61085, Харьков, пр. ак. Проскуры, 12, тел. (057) 720-33-33, E-mail: logvinov@ire.kharkov.ua The elevation measuring under existing of the single and multiple absorbing screen dif­fraction is described and example that was solved by numerical means are presented. The phe­nomena in transition zone diffraction in analyzed It is established that shadow at the shadow boundary the measured elevation close by direction on the nearby to receiver screen edge. Above this boundary the result of measuring is oscillating near the correct direction at transmit­ter. The result of calculation diagrams is illustrated.

Введение. Электромагнитное поле сверхвысоких частот при скользящем распро­странении правомерно представлять как продукт дифракции на полуплоскостях как при распространении в гористой местности или над городской застройкой, так и на трассах, проходящих над природными поверхностями раздела с высокими неровностями. Условия применимости такого представления поля при распространении, в частности, над мор­ской поверхностью с ветровыми волнами приведены в [1, 2]. В [1, 2] получены количест­венные критерии, связывающие длину волны, угол скольжения и параметры неровностей, при которых применимо представление поля над границей раздела как результата много­кратной дифракции Френеля.

В работах [2, 3] численными методами исследованы характеристики множителя ос­лабления как в окрестностях границы тени, так и в области, являющейся переходной от нее к освещенной, в которой традиционно используются приближение Кирхгофа и луче­вые представления. В предлагаемой работе анализируются особенности измерения на­правления на источник излучения в плоскости, перпендикулярной прямолинейным гори­зонтальным границам экранов, плоскости которых перпендикулярны трассе распростра­нения. При такой геометрии трассы в дальнейшем будем называть плоскость распростра­нения вертикальной, а измеряемые в ней угловые координаты источника излучения - уг­лами места. Целью работы является не получение количественных характеристик для ка­ких-либо конкретных трасс и условий работы, а анализ особенностей результатов изме­рения углов места при действии дифракционного механизма распространения поля.

Модель трассы и методика расчетов. Расчетная модель трассы распространения и обозначения характеризующих ее параметров показаны на рис. 1. Волна, излученная точечным изотропным источником в точке T приходит в точку приема R в результате по-

T следовательной дифракции Френеля на N непрозрачных полуплоскостях. Метод расчета поля при многократной дифрак­ции, в частности, способ улучшения схо­димости интеграла Френеля при числен­ных расчетах аналогичен предложенному в [4]. Первичным результатом расчета яв­лялись значения комплексных амплитуд в дискретных точках приема как функции высоты точки излучения. По совокупности расположенных на вертикальной оси эквиди­стантных точек приема, образующих апертуру приемной антенны, осуществлялся синтез суммарного сигнала. При синтезе использовалась весовая функция Хемминга для рас­пределения амплитуды и линейная зависимость фазы от высоты точки приема. Задавая крутизну линейного закона изменения фазы с высотой, можно изменять наклон оси диа­граммы направленности в вертикальной плоскости. Пеленгование осуществлялось разно-стно-фазовым методом. Для его реализации формировались две субапертуры, фазовые

Рис.1.

СРРСН'2008

1-ч.1 - 163центры которых были смещены по высоте на 10 длин волн. Размер каждой субапертуры составлял 60 длин волн, а ширина диаграмм направленности была около 1,3°. Расчеты проводились для ситуаций, когда присутствовал один экран в центре трассы, либо на трассе располагались десять эквидистантных равновысоких экранов, либо десять эквиди­стантных экранов имели случайные независимые высоты краев с нормально распреде­ленными величинами. Протяженность трассы составляла 1010 м, расстояния между экра­нами равнялось 90 м, а концевые участки были Бт = Бк=100 м. При расчетах высота рав­новысоких экранов составляла 2 м над условным нулевым уровнем. Диапазоны измене­ния высот точек приема и излучения выбирались такими, чтобы результаты расчета охва­тывали случаи нахождения корреспондирующих пунктов по отношению друг к другу как в области тени, создаваемой экранами, так и выше ее границы.

По значениям комплексных амплитуд принятых сигналов определялись локальные на­правления нормали к фазовому фронту, т.е. локальные направления распространения при­шедшей волны в функции высоты точки приема при нескольких фиксированных значениях высоты излучателя и комплексные амплитуды и разности фаз суммарных сигналов, приня­тых субапертурами, при пяти различных ориентациях осей диаграммы направленности ан­тенны и по полученным разностям фаз рассчитывался измеренный угол места излучателя. Угол наклона оси диаграммы направленности принимал значение минус 10 мрад, 0 мрад, +10 мрад, +15 мрад, +20 мрад. Положительные углы наклона соответствовали применению так называемого внеосевого измерения угла места, используемого для уменьшения ошибок при многолучевом распространении радиоволн над поверхностью суши или моря [5].

Анализ результатов. Физическую картину влияния дифракции на направление рас­пространения радиоволн дает рис. 2,. на котором показаны локальные направления рас­пространения волны, т.е. направления нормали к фазовому фронту, для случаев дифракции на одиночном экране в центре трассы (рис.2а) и десяти равновысоких экранов (рис.2б).

20

16

12

-4

10 -|

! -5

-10

10

я

о

-5

-10

4 8 12 16

Высота точки приема, м

а) Одиночный экран;

20

0       4       8       12      16 20 Высота точки приема, м

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