УСТРОЙСТВО СОВМЕСТНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И ОЦЕНИВАНИЯ СИГНАЛОВ НИЗКОЛЕТЯЩИХ ЦЕЛЕЙ НА ФОНЕ ПОМЕХ И В УСЛОВИЯХ МНОГОЛУЧЕВОСТИ
APPARATUS FOR COMBINED DETECTION AND EVALUATION OF SIGNALS OF LOW-ALTITUDE TARGETS ON BACKGROUND OF NOISE AND IN MULTIBEAM CONDITIONS

Данное изобретение относится к области радиотехники и предназначено для совместного обнаружения и оценивания сигналов низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости.
Известно устройство, описанное в [1], позволяющее обнаруживать и оценивать сигналы, вычисляя мощность сигнала в каналах всех приемных антенных элементов. После этого определяется суммарная мощность всех каналов, которая используется для выработки оценки угла места цели, и весь процесс повторяется с помощью необходимого числа итераций до тех пор, пока не будет получена наименьшая мощность разностного сигнала. Угол места, связанный с этим уравнением мощности, является наилучшей оценкой угла места цели.
Достоинством данного устройства, применимого для обнаружения и оценивания низколетящих целей, является определение устойчивости сопровождения целей на малых углах места благодаря отношению уровней сигнала цели и ее зеркального изображения.
Существуют и другие методы, использующие систему разрешения сигналов по углу места. Разрешение, описанное в [2], осуществляется как детерминированными, так и статистическими методами.
В работе [3] решается система трансцендентных уравнений относительно координат перекрывающихся целей. Достоинства этого метода отметить тяжело, а главным недостатком является очень большое отношение сигнал-шум по мощности на каждом из элементов (порядка 69 дБ).
В [4] решена задача обнаружения только для медленно флюктуирующей точечной цели на фоне гауссовского шума.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству (прототипом) является оптимальный гауссовский приемник, описанный в [5].
Однако прототип имеет следующие недостатки - устройство обнаружения, реализованное на данный момент во всех существующих РЛС, способно решать задачу разрешения-обнаружения только для случая, когда сигнал и помеха распределены по гауссовскому закону.
Алгоритмы обработки большинства современных РЛС, как правило, не учитывают влияния переотраженных сигналов (антиподов) и помех на качество выполняемой обработки, что приводит к существенному снижению точности измерения угла места цели, ухудшению качественных характеристик обнаружения, распознавания и разрешения сигналов.
Таким образом, недостатками всех существующих на настоящий момент методов и устройств обнаружения и оценивания сигналов являются:
1. Задачи разрешения-обнаружения, как правило, решались без учета помех, и существующие на настоящий момент алгоритмы в условиях помех работают с плохим качеством.
2. Ранее рассматривались задачи разрешения только медленно флюктуирующих целей.
Целью изобретения является создание устройства совместного обнаружения и оценивания ряда негауссовских сигналов и помех, работоспособное в условиях многолучевости.
Техническим результатом является решение задачи многоальтернативного обнаружения низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости. Необходимо отметить, что в условиях многолучевости аппаратура, реализующая решение этой задачи, должна быть очень громоздкая, но, беря во внимание исследования, проведенные в [6], можно сделать классическое заключение о необходимом и достаточном числе проверяемых гипотез.
В условиях непараметрической априорной неопределенности входного случайного процесса, когда число типов распределений ограничено четырьмя: 1. гауссовское, 2. вейбулловское, 3. логарифмически нормальное, 4. m-типа; рассмотрим предлагаемую постановку и решение задачи совместного обнаружения и оценивания. Помехи во входном случайном процессе должны анализироваться также только четырех указанных типов.
Введем следующие обозначения:
для сигналов:
1. Сигнал от цели  имеет гауссовскую плотность распределения вероятности (ПРВ).
2. Сигнал от цели  имеет логарифмически-нормальную ПРВ.
3. Сигнал от цели  имеет вейбулловскую ПРВ.
4. Сигнал от цели  имеет ПРВ m-типа.
и для помех:
1. Помехи  имеют гауссовскую ПРВ.
2. Помехи имеют логарифмически-нормальную ПРВ.
3. Помехи имеют вейбулловскую ПРВ.
4. Помехи  имеют ПРВ m-типа.
Могут иметь место следующие ситуации (гипотезы):
Решение указанной задачи стандартное и состоит в формировании 16 отношений правдоподобия типа
или их логарифмов
Явным достоинством разрабатываемой аппаратуры является:
- возможность осуществления работы в условиях многолучевости;
- разрешение - обнаружение произвольного количества целей;
- ведение работы в условиях помех, имеющих как гауссовское, так и негауссовское распределения.
На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства совместного обнаружения и оценивания сигналов низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости.
Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство совместного обнаружения и оценивания низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости содержит шестнадцать оптимальных приемников, предназначенных для решения задачи обнаружения, решающее устройство и блок полного разрешения сигналов.
Элементы устройства совместного обнаружения и оценивания сигналов низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости соединены следующим образом: входной случайный процесс поступает на входы шестнадцати оптимальных приемников 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, с выходов которых сигналы поступают на входы решающего устройства 17, а выход решающего устройства соединен с блоком полного разрешения сигналов 18.
i, j
Устройство совместного обнаружения и оценивания сигналов низколетящих целей на фоне помех и в условиях многолучевости работает следующим образом: входной случайный процесс поступает на шестнадцать оптимальных приемников ОП, решающих задачу обнаружения сигнала i-гo типа на фоне помехи j-гo типа, где i, j=1,…, 4, в соответствии с необходимым и достаточным количеством анализируемых распределений: 1) гауссовское, 2) вейбулловское, 3) логарифмически нормальное, 4) m-типа. Выходные сигналы шестнадцати оптимальных приемников поступают на входы решающего устройства, в котором осуществляется сравнение по величине соответствующих логарифмов отношения правдоподобия и выбор наибольшего из выходных сигналов, с последующим выделением прямого отраженного сигнала от цели на фоне антиподов в блоке полного разрешения.
Заявленное устройство позволяет обнаруживать и оценивать маловысотные цели на фоне помех и в условиях многолучевости, и может быть использовано при создании все высотного радиолокационного комплекса.
Источники информации
1. Миддлтон Д. Введение в статистическую теорию связи. Том 2. - М.: Сов. радио. - 1962. - 831 с.
2. Васин В.В., Власов О.В., Григорин-Рябов В.В., Дудник П.И., Степанов Б.М. Радиолокационные устройства (Теория и принципы построения). - М.: Сов. радио. - 1970. - 680 с.
3. Царьков Н.М. Многоканальные радиолокационные измерители. - М.: Сов. радио. - 1980.-192 с.
4. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Том III. Обработка сигналов в радио- и гидролокации и прием случайных гауссовых сигналов на фоне помех. Нью-Йорк, 1971. Пер. с англ. Под ред. проф. В.Т.Горяйнова. М.: Сов. радио. - 1977. - 664 с.
5. Обработка сигналов многоканальных РЛС / Под ред. Лукошкина А.П. - М.: Радио и связь. - 1983. - 328 с.
6. Farina A., Russo A., Studer S.A. Advanced models of targets and disturbances and related radar signal processors. - Radar Dept., Selenia S.P.A., Rome, Italy. - IEEE, - 1985. - p.84-91.