RU2497144C1 - Digital adaptive detector - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: invention is aimed at detecting quasideterministic harmonic signals with unknown parameters and a known envelope on a background of noise with an unknown distribution function. The detector is adaptive, enables to stabilise the false alarm level and takes into account phase-frequency characteristics of received realisations, which is the technical result achieved.

EFFECT: minimising the number of estimated parameters, which enables operation in conditions of short intervals of space-time homogeneity.

1 dwg

Description

Изобретение относится к локационным устройствам и может использоваться в системах обнаружения квазидетерминированных сигналов.The invention relates to location devices and can be used in systems for detecting quasi-determined signals.

Известен оптимальный адаптивный обнаружитель сигналов, который содержит генератор сигнала, перемножитель, первый и второй квадраторы, первый и второй интеграторы, вычитатель, делитель, реле, при этом вход обнаружителя соединен с входом первого квадратора и первым входом перемножителя, второй вход которого соединен с выходом генератора сигнала, а выход соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с входом квадратора, выход первого квадратора соединен с входом второго интегратора, выход которого соединен с первыми входами делителя и вычитателя, второй вход вычитателя соединен с выходом второго квадратора, а выход вычитателя соединен с вторым входом делителя, выход которого соединен с входом реле, выход которого является выходом обнаружителя [Репин В.Г. и Тартаковский Г.П. Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптация информационных систем. М.: Сов. радио, 1911, с.284, рис.12.7].Known optimal adaptive detector of signals, which contains a signal generator, multiplier, first and second quadrators, first and second integrators, subtractor, divider, relay, while the detector input is connected to the input of the first quadrator and the first input of the multiplier, the second input of which is connected to the output of the generator signal, and the output is connected to the input of the first integrator, the output of which is connected to the input of the quadrator, the output of the first quadrator is connected to the input of the second integrator, the output of which is connected to the first input E divider and a subtractor, the second input of subtractor connected to the output of the second squarer and the output of the subtractor is connected to a second input of a divider whose output is connected to the input switch, whose output is the output of the detector [Repin VG and Tartakovsky G.P. Statistical synthesis with a priori uncertainty and adaptation of information systems. M .: Sov. Radio, 1911, p. 284, Fig. 12.7].

Недостатком этого обнаружителя является то. что он является оптимальным в условиях обнаружения квазидетерминированных сигналов с неизвестной амплитудой в шуме с неизвестной интенсивностью. Однако в условиях наличия мешающих детерминированных протяженных сигналов условия оптимальности данного обнаружителя нарушаются, теряется качество обнаружения, не обеспечивается стабилизация уровня ложных тревог.The disadvantage of this detector is that. that it is optimal in conditions of detection of quasideterministic signals with unknown amplitude in noise with unknown intensity. However, in the presence of interfering deterministic extended signals, the optimality conditions of this detector are violated, the quality of detection is lost, and the level of false alarms is not ensured.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому обнаружителю является цифровой адаптивный обнаружитель квазидетерминированных сигналов, содержащий первый квадратор, выход которого соединен с входом первой цифровой линии задержки с N выходами, а вход является входом обнаружителя и соединен с входом второй цифровой линии задержки с N выходами, выходы которой соединены с первой группой N входов N-входового перемножителя, вторая группа N входов которого соединена с группой N выходов цифрового запоминающего устройства, N выходов N-входового перемножителя соединены с N входами первого N-входового сумматора, N выходов первой цифровой линии задержки соединены с N входами второго N-входового сумматора, вход третьей цифровой линии задержки объединен с входом обнаружителя, а N выходов соединены с N входами третьего N-входового сумматора, выход которого соединен с входом второго квадратора, выход которого соединен с первым входом первого делителя, второй вход которого соединен с (N+4)-м выходом цифрового запоминающего устройства, а выход соединен с вторым входом первого вычитателя и первым входом сумматора, первый вход первого вычитателя соединен с выходом второго N-входового сумматора и вторым входом второго вычитателя, (N+1)-й выход цифрового запоминающего устройства соединен с вторым входом второго делителя, первый вход которого соединен с выходом первого N-входового сумматора и первым входом второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом второго делителя и входом третьего квадратора, выход которого соединен с первыми входами первого и третьего перемножителей, вторые входы которых соответственно соединены с (N+2)-м и (N+3)-м выходами цифрового запоминающего устройства, выход первого перемножителя соединен с вторым входом третьего вычитателя, первый вход которого соединен с выходом второго перемножителя, выход третьего вычитателя соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого вычитателя, второй вход которого соединен с выходом третьего делителя, первый вход которого соединен с выходом третьего перемножителя, а второй вход соединен с (N+4)-м выходом цифрового запоминающего устройства, выход четвертого вычитателя соединен с вторым входом четвертого делителя, первый вход которого соединен с выходом первого вычитателя, а выход соединен с входом порогового устройства, выход которого является выходом обнаружителя [Патент РФ №2048681 от 20.11.1995 г. «Цифровой адаптивный обнаружитель» Межлумов Г.М.].The closest in technical essence and the achieved positive effect to the proposed detector is a digital adaptive detector of quasi-determined signals, containing a first quadrator, the output of which is connected to the input of the first digital delay line with N outputs, and the input is the input of the detector and connected to the input of the second digital delay line with N outputs, the outputs of which are connected to the first group of N inputs of the N-input multiplier, the second group of N inputs of which is connected to the group of N outputs of the digital memory device, N outputs of the N-input multiplier are connected to N inputs of the first N-input adder, N outputs of the first digital delay line are connected to N inputs of the second N-input adder, the input of the third digital delay line is combined with the detector input, and N outputs are connected to N inputs of the third N-input adder, the output of which is connected to the input of the second quadrator, the output of which is connected to the first input of the first divider, the second input of which is connected to the (N + 4) -th output of the digital storage device, and the output with is single with the second input of the first subtractor and the first input of the adder, the first input of the first subtractor is connected to the output of the second N-input adder and the second input of the second subtractor, the (N + 1) -th output of the digital storage device is connected to the second input of the second divider, the first input of which connected to the output of the first N-input adder and the first input of the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the second divider and the input of the third quadrator, the output of which is connected to the first inputs of the first and third multiply the second inputs of which are respectively connected to the (N + 2) -th and (N + 3) -th outputs of the digital storage device, the output of the first multiplier is connected to the second input of the third subtractor, the first input of which is connected to the output of the second multiplier, the output of the third subtractor connected to the second input of the adder, the output of which is connected to the first input of the fourth subtractor, the second input of which is connected to the output of the third divider, the first input of which is connected to the output of the third multiplier, and the second input is connected to the (N + 4) -th output of the digits new storage device, the output of the fourth subtractor is connected to the second input of the fourth divider, the first input of which is connected to the output of the first subtractor, and the output is connected to the input of a threshold device, the output of which is the output of the detector [RF Patent No. 2048681 of November 20, 1995 “Digital adaptive Detector "Mezhlumov GM].

Недостатком данного обнаружителя является то, что в нем не учитываются фазочастотные составляющие сигналов, что может быть полезным для селекции сигналов и определения скоростных характеристик объектов. Также в данном обнаружителе априорно полагается Гауссовская функция правдоподобия при альтернативных гипотезах. В случае если это условие не выполняется, может не обеспечиваться стабилизация уровня ложных тревог и падает качество характеристик обнаружения.The disadvantage of this detector is that it does not take into account the phase-frequency components of the signals, which can be useful for signal selection and determining the speed characteristics of objects. Also, in this detector, a Gaussian likelihood function with alternative hypotheses is a priori assumed. If this condition is not met, the level of false alarms may not be ensured and the quality of the detection characteristics decreases.

Таким образом, основными недостатками прототипа являются: отсутствие учета фазочастотных составляющих сигналов и недостаточная устойчивость характеристик обнаружителя в изменяющихся условиях наблюдения.Thus, the main disadvantages of the prototype are: the lack of consideration of the phase-frequency components of the signals and the lack of stability of the characteristics of the detector in changing viewing conditions.

Задачей изобретения является реализация обнаружения квазидетерминированных сигналов с учетом их фазочастотных характеристик и в условиях неизвестной плотности вероятности принимаемых отсчетов с обеспечением стабилизации уровня ложных тревог.The objective of the invention is the implementation of the detection of quasideterministic signals, taking into account their phase-frequency characteristics and under conditions of unknown probability density of the received samples, ensuring the stabilization of false alarms.

Поставленная задача достигается тем, что в цифровой адаптивный обнаружитель квазидетерминированных сигналов, содержащий первую, вторую, цифровые линии задержки с N выходами, N-входовой перемножитель, запоминающее устройство, N входовой сумматор, делитель, пороговое устройство, при этом, вход обнаружителя соединен с входом первой цифровой линии задержки с N выходами, выходы которой соединены с первой группой N входов N-входового перемножителя, вторая группа N входов которого соединена с группой N выходов цифрового запоминающего устройства, выход делителя соединен с входом порогового устройства, выход которого является выходом обнаружителя, дополнительно введен второй вход обнаружителя, образующий совместно с первым входом обнаружителя первый фазочастотный канал и параллельно введено K-1 таких же фазочастотных каналов, а в каждом фазочастотном канале дополнительно введены второй N-входовой перемножитель, (N+1)-входовой перемножитель, первый и второй 2N-входовой сумматор, первый и второй (N+1)-входовой сумматор, первый и второй N-входовой вычитатель, при этом, N выходов цифрового запоминающего устройства соединены с N входами (N+1)-входового перемножителя, N+1 вход которого соединен с N+1 выходом цифрового запоминающего устройства, второй вход обнаружителя соединен с входом второй цифровой линии задержки с N выходами, выходы которой соединены с первыми N входами второго N-входового перемножителя, вторые N входов которого соединены с N выходами (N+1)-входового перемножителя, N выходов N-входового перемножителя соединены с первыми N входами первого 2N-входного сумматора и второго 2N-входового сумматора, а также с вычитающими N входами N-входового вычитателя, N выходов второго N-входового перемножителя соединены с вторыми N входами первого 2N-входового сумматора и второго 2N-входового сумматора, а также с вторыми N входами N-входового вычитателя, N выходов которого соединены с N входами N-входового сумматора и N входами второго N-входового квадратора, N выходов которого соединены с N входами второго (N+1)-входового сумматора, N+1 вход которого соединен с выходом N-входового сумматора, а выход второго (N+1) входового сумматора соединен с вторым входом делителя, первый вход которого соединен с выходом первого (N+1)-входового сумматора, N+1 вход которого соединен с выходом первого 2N-входового сумматора, а N входов соединены с N выходами первого N-входового квадратора, N входов которого соединены с N выходами второго 2N-входового сумматора.The problem is achieved in that in a digital adaptive detector of quasi-deterministic signals, containing the first, second, digital delay lines with N outputs, an N-input multiplier, a storage device, an N input adder, a divider, a threshold device, while the detector input is connected to the input the first digital delay line with N outputs, the outputs of which are connected to the first group of N inputs of the N-input multiplier, the second group of N inputs of which is connected to the group of N outputs of the digital storage device, the output of the divider is connected to the input of the threshold device, the output of which is the output of the detector, the second input of the detector is additionally introduced, forming together with the first input of the detector the first phase-frequency channel and K-1 of the same phase-frequency channels introduced in parallel, and the second N- input multiplier, (N + 1) -input multiplier, first and second 2N-input adder, first and second (N + 1) -input adder, first and second N-input subtractor, with N digital outputs storage devices are connected to N inputs of an (N + 1) input multiplier, N + 1 input of which is connected to N + 1 output of a digital storage device, the second input of the detector is connected to the input of a second digital delay line with N outputs, the outputs of which are connected to the first N the inputs of the second N-input multiplier, the second N inputs of which are connected to N outputs of the (N + 1) -input multiplier, N outputs of the N-input multiplier are connected to the first N inputs of the first 2N-input adder and the second 2N-input adder, as well as subtracting N in odes of the N-input subtractor, N outputs of the second N-input multiplier are connected to the second N inputs of the first 2N-input adder and the second 2N-input adder, as well as to the second N inputs of the N-input subtractor, N outputs of which are connected to N inputs of N- input adder and N inputs of the second N-input quadrator, N outputs of which are connected to N inputs of the second (N + 1) -input adder, N + 1 input of which is connected to the output of the N-input adder, and the output of the second (N + 1) input the adder is connected to the second input of the divider, the first input of which connected to the output of the first (N + 1) -input adder, N + 1 input of which is connected to the output of the first 2N-input adder, and N inputs are connected to N outputs of the first N-input quadrator, N inputs of which are connected to N outputs of the second 2N- input adder.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого цифрового адаптивного обнаружителя.The drawing shows a structural diagram of the proposed digital adaptive detector.

Цифровой адаптивный обнаружитель содержит первую 1, вторую 2 цифровые линии задержки с N выходами, N-входовой перемножитель 3, запоминающее устройство 4, N-входовой сумматор 5, делитель 6, пороговое устройство 7, второй 8 N-входовой перемножитель, (N+1)-входовой перемножитель 9, первый 10, второй 11 2N-входовой сумматор, первый 12, второй 13 (N+1)-входовой сумматор, первый 14, второй 15 N-входовой квадратор, N-входовой вычитатель 16.The digital adaptive detector contains the first 1, second 2 digital delay lines with N outputs, N-input multiplier 3, memory 4, N-input adder 5, divider 6, threshold device 7, second 8 N-input multiplier, (N + 1 ) -input multiplier 9, first 10, second 11 2N-input adder, first 12, second 13 (N + 1) -input adder, first 14, second 15 N-input quadrator, N-input subtractor 16.

Цифровой адаптивный обнаружитель работает следующим образом.Digital adaptive detector operates as follows.

На вход обнаружителя поступают цифровые отсчеты принимаемой реализации:At the input of the detector, digital readings of the received implementation are received:

$${\text{x}}_{\text{ik}}={\text{S}}_{\text{i}}{\text{b}}_{\text{ik}}{\text{A}}_{\text{ik}}{\text{e}}^{{\text{j(ω}}_{\text{к}}{\text{t}}_{\text{i}}+{\phi }_{\text{0к}}\text{)}}+{\text{ξ}}_{\text{iк}}\text{,}\text{где}\text{(1)}$$

$${\text{x}}_{\text{ik}}={\text{S}}_{\text{i}}{\text{b}}_{\text{ik}}{\text{A}}_{\text{ik}}{\text{e}}^{{\text{j (ω}}_{\text{to}}{\text{t}}_{\text{i}}+{\phi }_{\text{0k}}\text{)}}+{\text{ξ}}_{\text{ik}}\text{,}\text{Where}\text{(one)}$$

S - огибающая полезного сигнала, определяемая диаграммой направленности антенны и параметрами способа обзора пространства;S is the envelope of the useful signal, determined by the radiation pattern of the antenna and the parameters of the space survey method;

b_ik - флуктуационный множитель амплитуды полезного сигнала;b _ik is the fluctuation factor of the amplitude of the useful signal;

A_ik постоянная детерминированная амплитуда полезного сигнала в к-ом фильтровом канале;A _ik constant deterministic amplitude of the useful signal in the k-th filter channel;

ω_к - частота к - го фильтрового канала; ср_0к - начальная фаза;ω _k - frequency of the kth filter channel; Wed _0k - initial phase;

t_i- i-й временной отсчет; ξ_iк - i-й помеховый отсчет.t _i - i-th time countdown; ξ _iк - i-th interference counting.

Так как отсчеты x_ik являются комплексными, то обработка осуществляется на основе квадратурных каналов. При этом на первый вход обнаружителя поступают принимаемые отсчеты первого пространственного канала, а на второй вход соответственно принимаемые отсчеты второго пространственного канала. Обработка осуществляется в К параллельных фильтровых фазочастотных каналах, каждый из которых соответствует определенному фазовому набегу Δφ=Δt_iω_к. В каждом фильтровом канале реализуется следующий алгоритм обработки:Since the x _ik samples are complex, processing is based on quadrature channels. In this case, the received samples of the first spatial channel are received at the first input of the detector, and the received samples of the second spatial channel respectively. Processing is carried out in K parallel filter phase-frequency channels, each of which corresponds to a certain phase shift Δφ = Δt _i ω _k . The following processing algorithm is implemented in each filter channel:

$$\frac{{\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{1}}^{\text{N}}{\text{(s}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}+{\text{s}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}+{\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{1}}^{\text{N}}{{\text{(s}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}+{\text{s}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}^{\text{2}}}}}{{\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{1}}^{\text{N}}{\text{(s}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}-{\text{s}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}+}{\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{1}}^{\text{N}}{{\text{(s}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}-{\text{s}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}^{\text{2}}}}>\text{C}\text{,}\text{где}\text{(2)}$$

$$\frac{{\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{one}}^{\text{N}}{\text{(s}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}+{\text{s}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}+{\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{one}}^{\text{N}}{{\text{(s}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}+{\text{s}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}^{\text{2}}}}}{{\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{one}}^{\text{N}}{\text{(s}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}-{\text{s}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}+}{\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{one}}^{\text{N}}{{\text{(s}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}-{\text{s}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}^{\text{2}}}}>\text{C}\text{,}\text{Where}\text{(2)}$$

x_1i - принимаемые отсчеты первого пространственного канала; x_2i - принимаемые отсчеты второго пространственного канала; C - постоянный порог принятия решения. В числителе находится сумма оценок первого и второго начальных моментов суперпозиции первого и второго пространственных каналов при гипотезе наличия сигнала. В знаменателе находится сумма оценок первого и второго начальных моментов суперпозиции первого и второго пространственных каналов при гипотезе отсутствия сигнала. Оценки находятся в текущем временном «окне» размера N определяемом

. В каждом фильтровом канале цифровые отсчеты входной реализации первого и второго пространственных каналов поступают соответственно на первую 1 и вторую 2 цифровые линии задержки с N выходами. На N выходах этих линий задержки формируется текущее временное «окно», определяемое параметрами диаграмм направленности пространственных каналов, параметрами способа обзора пространства и параметрами временной дискретизации входной реализации. В N-входовом перемножителе 3 осуществляется перемножение выборки отсчетов текущего временного «окна» на весовые коэффициенты, соответствующие нормированной огибающей полезного сигнала, с соответствующим фазовым доворотом каждого временного отсчета «окна» на величину, определяемую конкретным фазочастотным каналом. В N+1-входовом перемножителе 9 осуществляется фазовый доворот весовой выборки текущего «окна» на величину, определяемую относительным запаздыванием второго пространственного канала к первому пространственному каналу исходя из реализованной организации обзора пространства, с соответствующим временным разнесением пространственных каналов (диаграмм направленности) то есть $${\overrightarrow{S}}_2={\overrightarrow{S}}_1{e}^{-j{\omega }_{к}\Delta t_{21}}$$

. Во втором 8 N-входовом перемножителе осуществляется перемножение выборки отсчетов текущего временного «окна» второго пространственного канала на весовые коэффициенты, соответствующие нормированной огибающей полезного сигнала, с соответствующим фазовым доворотом каждого отсчета «окна» на величину, определяемую конкретным фазочастотным каналом. С выхода N-входового перемножителя 3 выборка отсчетов текущего временного окна первого пространственного канала поступает на первый 10 2N-входовой сумматор, второй 11 2N-входовой сумматор и вычитающий вход N-входового вычитателя 16. На эти же функциональные элементы поступает выборка отсчетов текущего временного окна второго пространственного канала с выхода второго 8 N-ходового перемножителя. На выходе первого 10 2N-входового сумматора реализована операция: $${\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{1}}^{\text{N}}{\text{(S}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}+{\text{S}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}$$

. На выходе N-входового вычитателя 16 реализована операция формирования выборки отсчетов: (S_1ix_1i-S_2ix_2i). Данная текущая выборка отсчетов поступает на N-входовой сумматор 5 и второй 15 N-входовой квадратор в котором реализуется операция формирования выборки отсчетов (S_1ix_1i-S_2ix_2i)². Аналогичная операция осуществляется и в первом 14 N-входовом квадраторе, на выходе которого формируется выборка отсчетов (S_1ix_1i+S_2ix_2i)². На выходе первого 12 N+1-входового сумматора сформирован отсчет соответствующий операции:x _1i are the received samples of the first spatial channel; x _2i are the received samples of the second spatial channel; C is a constant decision threshold. The numerator contains the sum of the estimates of the first and second initial moments of the superposition of the first and second spatial channels under the hypothesis of the presence of a signal. The denominator contains the sum of the estimates of the first and second initial moments of the superposition of the first and second spatial channels in the absence of a signal hypothesis. The ratings are in the current temporary “window” of size N defined

. In each filter channel, digital samples of the input implementation of the first and second spatial channels arrive respectively at the first 1 and second 2 digital delay lines with N outputs. At the N outputs of these delay lines, the current time “window” is formed, which is determined by the parameters of the spatial channel patterns, the parameters of the space survey method and the parameters of the time sampling of the input implementation. In the N-input multiplier 3, the sample of the samples of the current time “window” is multiplied by weighting coefficients corresponding to the normalized envelope of the useful signal, with the corresponding phase reversal of each time sample of the “window” by the value determined by the particular phase-frequency channel. In the N + 1-input multiplier 9, a phase reversal of the weight sample of the current “window” is carried out by an amount determined by the relative delay of the second spatial channel to the first spatial channel based on the realized organization of the space survey, with the corresponding temporal diversity of spatial channels (radiation patterns), i.e. $${\overrightarrow{S}}_2={\overrightarrow{S}}_{\mathrm{one}}{e}^{-j{\omega }_{\mathrm{to}}\Delta t_{21}}$$

. In the second 8 N-input multiplier, the sample of the samples of the current time “window” of the second spatial channel is multiplied by weighting coefficients corresponding to the normalized envelope of the useful signal, with the corresponding phase reversal of each sample of the “window” by the value determined by the particular phase-frequency channel. From the output of the N-input multiplier 3, the sample of samples of the current time window of the first spatial channel is fed to the first 10 2N-input adder, the second 11 2N-input adder and subtracting input of the N-input subtractor 16. The sample of samples of the current time window is received to the same functional elements the second spatial channel from the output of the second 8 N-way multiplier. At the output of the first 10 2N-input adder, the following operation is implemented: $${\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{one}}^{\text{N}}{\text{(S}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}+{\text{S}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}$$

. The output of the N-input subtractor 16 implements the operation of sampling samples: (S _1i x _1i -S _2i x _2i ). This current sample of samples goes to the N-input adder 5 and the second 15 N-input quadrator in which the operation of sampling samples (S _1i x _1i -S _2i x _2i ) ² is implemented. A similar operation is carried out in the first 14 N-input quadrator, the output of which is a sample of samples (S _1i x _1i + S _2i x _2i ) ² . At the output of the first 12 N + 1-input adder, a countdown corresponding to the operation is formed:

$${\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{1}}^{\text{N}}{\text{(S}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}+{\text{S}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}+{{\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{1}}^{\text{N}}{\text{(S}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}+{\text{S}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}}^2$$

, $${\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{one}}^{\text{N}}{\text{(S}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}+{\text{S}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}+{{\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{one}}^{\text{N}}{\text{(S}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}+{\text{S}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}}^2$$

,

а на выходе второго 13 N+1-входового сумматора сформирован отсчет соответствующий операции: $${\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{1}}^{\text{N}}{\text{(S}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}-{\text{S}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}+{{\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{1}}^{\text{N}}{\text{(S}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}-{\text{S}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}}^2.$$

Данные отсчеты поступают на делитель 6, выходной эффект которого сравнивается в пороговом устройстве 7 с постоянным пороговым уровнем, определяющим уровень ложных тревог. Выход порогового устройства 7 является выходом одного фазочастотного канала. По совокупности результатов выходного эффекта всех фазочастотных каналов, можно судить о наличии сигналов в определенном пространственном направлении и фазочастотных характеристиках данного сложного гармоничного сигнала. Алгоритм синтезирован на основе адаптивного подхода, вследствие чего обеспечивается стабилизация уровня ложных тревог в изменяющихся условиях, так как при синтезе полагалось, что вид функций правдоподобия в каждом фазочастотном канале априори неизвестен. Проверить работоспособность алгоритма можно если положить C=1 и взять логарифм натуральный левой и правой части. При отсутствии сигнала, так как помеховые отсчеты двух каналов не коррелированы, числитель будет равен знаменателю и In 1=0. При наличии сигнала, детерминированные составляющие сигнала двух каналов суммируются в числителе, а в знаменателе вычитаются и величина в квадратных скобках будет больше 1, а, следовательно, ln[]>0 и принимается решение о наличии полезного сигнала. В данном случае, хоть и косвенно, но осуществляется минимизация числа оцениваемых параметров, что весьма важно при небольших размерах выборки оценивания.and at the output of the second 13 N + 1-input adder, a countdown corresponding to the operation is formed: $${\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{one}}^{\text{N}}{\text{(S}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}-{\text{S}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}+{{\displaystyle \sum {}_{\text{i}=\text{one}}^{\text{N}}{\text{(S}}_{\text{1i}}{\text{x}}_{\text{1i}}-{\text{S}}_{\text{2i}}{\text{x}}_{\text{2i}}\text{)}}}^2.$$

These samples are sent to the divider 6, the output effect of which is compared in the threshold device 7 with a constant threshold level that determines the level of false alarms. The output of the threshold device 7 is the output of one phase-frequency channel. By the totality of the results of the output effect of all phase-frequency channels, one can judge the presence of signals in a certain spatial direction and the phase-frequency characteristics of this complex harmonious signal. The algorithm is synthesized on the basis of an adaptive approach, as a result of which the level of false alarms is stabilized under changing conditions, since during the synthesis it was assumed that the form of the likelihood functions in each phase-frequency channel is a priori unknown. It is possible to check the operability of the algorithm if we put C = 1 and take the natural logarithm of the left and right sides. In the absence of a signal, since the interference samples of the two channels are not correlated, the numerator will be equal to the denominator and In 1 = 0. In the presence of a signal, the determinate components of the signal of the two channels are summed in the numerator and subtracted in the denominator and the value in square brackets will be greater than 1, and therefore ln []> 0 and a decision is made about the presence of a useful signal. In this case, albeit indirectly, the number of estimated parameters is minimized, which is very important for small estimation sample sizes.

Claims (1)

Цифровой адаптивный обнаружитель квазидетерминированных сигналов, содержащий первую, вторую цифровые линии задержки с N выходами, N-входовой перемножитель, запоминающее устройство, N-входовой сумматор, делитель, пороговое устройство, при этом вход обнаружителя соединен с входом первой цифровой линии задержки с N выходами, выходы которой соединены с первой группой N входов N-входового перемножителя, вторая группа N входов которого соединена с группой N выходов цифрового запоминающего устройства, выход делителя соединен с входом порогового устройства, выход которого является выходом обнаружителя, отличающийся тем, что введен второй вход обнаружителя, образующий совместно с первым входом обнаружителя первый фазочастотный канал и параллельно введено K-1 таких же фазочастотных каналов, а в каждом фазочастотном канале дополнительно введены второй N-входовой перемножитель, (N+1)-входовой перемножитель, первый и второй 2N-входовой сумматор, первый и второй (N+1)-входовой сумматор, первый и второй N-входовой вычитатель, при этом N выходов цифрового запоминающего устройства соединены с N входами (N+1)-входового перемножителя, N+1 вход которого соединен с N+1 выходом цифрового запоминающего устройства, второй вход обнаружителя соединен с входом второй цифровой линии задержки с N выходами, выходы которой соединены с первыми N входами второго N-входового перемножителя, вторые N входов которого соединены с N выходами (N+1)-входового перемножителя, N выходов N-входового перемножителя соединены с первыми N входами первого 2N-входового сумматора и второго 2N-входового сумматора, а также с вычитающими N входами N-входового вычитателя, N выходов второго N-входового перемножителя соединены с вторыми N входами первого 2N-входового сумматора и второго 2N-входового сумматора, а также с вторыми N входами N-входового вычитателя, N выходов которого соединены с N входами N-входового сумматора и N входами второго N-входового квадратора, N выходов которого соединены с N входами второго (N+1)-входового сумматора, N+1 вход которого соединен с выходом N-входового сумматора, а выход второго (N+1)-входового сумматора соединен с вторым входом делителя, первый вход которого соединен с выходом первого (N+1)-входового сумматора, N+1 вход которого соединен с выходом первого 2N-входового сумматора, а N входов соединены с N выходами первого N-входового квадратора, N входов которого соединены с N выходами второго 2N-входового сумматора. A digital adaptive detector of quasi-deterministic signals, containing the first, second digital delay lines with N outputs, an N-input multiplier, a memory device, an N-input adder, a divider, a threshold device, wherein the detector input is connected to the input of the first digital delay line with N outputs, the outputs of which are connected to the first group of N inputs of the N-input multiplier, the second group of N inputs of which is connected to the group of N outputs of the digital storage device, the output of the divider is connected to the threshold input device, the output of which is the output of the detector, characterized in that the second input of the detector is introduced, which forms, together with the first input of the detector, a first phase-frequency channel and K-1 of the same phase-frequency channels is introduced in parallel, and a second N-input multiplier is additionally introduced in each phase-frequency channel, (N + 1) input multiplier, first and second 2N input adder, first and second (N + 1) input adder, first and second N input subtractor, while N outputs of the digital storage device are connected to N the inputs of the (N + 1) input multiplier, the N + 1 input of which is connected to the N + 1 output of the digital storage device, the second input of the detector is connected to the input of the second digital delay line with N outputs, the outputs of which are connected to the first N inputs of the second N-input a multiplier, the second N inputs of which are connected to N outputs of the (N + 1) -input multiplier, N outputs of the N-input multiplier are connected to the first N inputs of the first 2N-input adder and the second 2N-input adder, as well as subtracting N inputs of N- input subtractor, N output in the second N-input multiplier connected to the second N inputs of the first 2N-input adder and the second 2N-input adder, as well as to the second N inputs of the N-input subtractor, N outputs of which are connected to N inputs of the N-input adder and N inputs of the second N an input quadrator, the N outputs of which are connected to the N inputs of the second (N + 1) input adder, the N + 1 input of which is connected to the output of the N input adder, and the output of the second (N + 1) input adder is connected to the second input of the divider whose first input is connected to the output of the first (N + 1) -input Vågå adder, N + 1 input of which is connected to the output of the first adder 2N-vhodovogo and N inputs connected to N outputs of the first N-vhodovogo squarer, N whose inputs are connected to N outputs of the second 2N-vhodovogo adder.

Images