RU2497144C1 - Цифровой адаптивный обнаружитель - Google Patents
Цифровой адаптивный обнаружитель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2497144C1 RU2497144C1 RU2012124646/07A RU2012124646A RU2497144C1 RU 2497144 C1 RU2497144 C1 RU 2497144C1 RU 2012124646/07 A RU2012124646/07 A RU 2012124646/07A RU 2012124646 A RU2012124646 A RU 2012124646A RU 2497144 C1 RU2497144 C1 RU 2497144C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- outputs
- inputs
- adder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Изобретение направлено на обнаружение квазидетерминированных гармоничных сигналов с неизвестными параметрами и известной огибающей на фоне шумов с неизвестной функцией распределения. Обнаружитель является адаптивным, обеспечивает стабилизацию уровня ложных тревог и учитывает фазочастотные характеристики принимаемых реализаций, что и является достигаемым техническим результатом. Количество оцениваемых параметров сведено к минимуму, что позволяет работать в условиях небольших интервалов пространственно-временной однородности. 1 ил.
Description
Изобретение относится к локационным устройствам и может использоваться в системах обнаружения квазидетерминированных сигналов.
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].
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.
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.].
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.
Таким образом, основными недостатками прототипа являются: отсутствие учета фазочастотных составляющих сигналов и недостаточная устойчивость характеристик обнаружителя в изменяющихся условиях наблюдения.
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.
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.
На чертеже представлена структурная схема предлагаемого цифрового адаптивного обнаружителя.
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.
Цифровой адаптивный обнаружитель работает следующим образом.
На вход обнаружителя поступают цифровые отсчеты принимаемой реализации:
S - огибающая полезного сигнала, определяемая диаграммой направленности антенны и параметрами способа обзора пространства;
bik - флуктуационный множитель амплитуды полезного сигнала;
Aik постоянная детерминированная амплитуда полезного сигнала в к-ом фильтровом канале;
ωк - частота к - го фильтрового канала; ср0к - начальная фаза;
ti- i-й временной отсчет; ξiк - i-й помеховый отсчет.
Так как отсчеты xik 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=Δtiωк. В каждом фильтровом канале реализуется следующий алгоритм обработки:
x1i - принимаемые отсчеты первого пространственного канала; x2i - 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
. 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:
. На выходе N-входового вычитателя 16 реализована операция формирования выборки отсчетов: (S1ix1i-S2ix2i). Данная текущая выборка отсчетов поступает на N-входовой сумматор 5 и второй 15 N-входовой квадратор в котором реализуется операция формирования выборки отсчетов (S1ix1i-S2ix2i)2. Аналогичная операция осуществляется и в первом 14 N-входовом квадраторе, на выходе которого формируется выборка отсчетов (S1ix1i+S2ix2i)2. На выходе первого 12 N+1-входового сумматора сформирован отсчет соответствующий операции:
а на выходе второго 13 N+1-входового сумматора сформирован отсчет соответствующий операции:
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012124646/07A RU2497144C1 (ru) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | Цифровой адаптивный обнаружитель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012124646/07A RU2497144C1 (ru) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | Цифровой адаптивный обнаружитель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2497144C1 true RU2497144C1 (ru) | 2013-10-27 |
Family
ID=49446848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012124646/07A RU2497144C1 (ru) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | Цифровой адаптивный обнаружитель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2497144C1 (ru) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU93002638A (ru) * | 1993-01-13 | 1995-04-20 | Г.М. Межлумов | Цифровой адаптивный обнаружитель |
RU2048681C1 (ru) * | 1993-01-13 | 1995-11-20 | Георгий Михайлович Межлумов | Цифровой адаптивный обнаружитель |
RU2100822C1 (ru) * | 1996-08-12 | 1997-12-27 | Михаил Николаевич Бирюков | Ранговый адаптивный последовательный обнаружитель сигналов |
RU2296348C2 (ru) * | 2005-04-11 | 2007-03-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" (ОАО "Корпорация "Фазотрон - НИИР") | Следящий измеритель с обнаружителем маневра и адаптивной коррекцией прогноза |
WO2011053850A2 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for hypothesis testing |
US7990311B2 (en) * | 2009-10-30 | 2011-08-02 | Raytheon Applied Signal Technology, Inc. | Adaptive clutter filter for maritime surface search radar |
JP2012103197A (ja) * | 2010-11-12 | 2012-05-31 | Japan Radio Co Ltd | 移動目標対応型スキャン相関方法 |
JP2012112934A (ja) * | 2010-11-24 | 2012-06-14 | Mitsubishi Electric Research Laboratories Inc | レーダー信号の時空間適応処理を用いてターゲットを検出するためのパーシンメトリックパラメトリック適応整合フィルター |
-
2012
- 2012-06-15 RU RU2012124646/07A patent/RU2497144C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU93002638A (ru) * | 1993-01-13 | 1995-04-20 | Г.М. Межлумов | Цифровой адаптивный обнаружитель |
RU2048681C1 (ru) * | 1993-01-13 | 1995-11-20 | Георгий Михайлович Межлумов | Цифровой адаптивный обнаружитель |
RU2100822C1 (ru) * | 1996-08-12 | 1997-12-27 | Михаил Николаевич Бирюков | Ранговый адаптивный последовательный обнаружитель сигналов |
RU2173468C2 (ru) * | 1998-11-13 | 2001-09-10 | Тамбовский военный авиационный инженерный институт | Обнаружитель сигналов |
RU2296348C2 (ru) * | 2005-04-11 | 2007-03-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" (ОАО "Корпорация "Фазотрон - НИИР") | Следящий измеритель с обнаружителем маневра и адаптивной коррекцией прогноза |
WO2011053850A2 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for hypothesis testing |
US7990311B2 (en) * | 2009-10-30 | 2011-08-02 | Raytheon Applied Signal Technology, Inc. | Adaptive clutter filter for maritime surface search radar |
JP2012103197A (ja) * | 2010-11-12 | 2012-05-31 | Japan Radio Co Ltd | 移動目標対応型スキャン相関方法 |
JP2012112934A (ja) * | 2010-11-24 | 2012-06-14 | Mitsubishi Electric Research Laboratories Inc | レーダー信号の時空間適応処理を用いてターゲットを検出するためのパーシンメトリックパラメトリック適応整合フィルター |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hamilton et al. | Propagation modeling for radio frequency tomography in wireless networks | |
US9660772B2 (en) | Detecting and processing weak signals using an array of antennas | |
CN104133198B (zh) | 一种高频地波雷达中电离层干扰抑制方法 | |
US9065686B2 (en) | Spur detection, cancellation and tracking in a wireless signal receiver | |
Atapattu et al. | MGF based analysis of area under the ROC curve in energy detection | |
JP2015180858A (ja) | レーダ装置 | |
RU2513028C2 (ru) | Устройство подавления узкополосных помех в спутниковом навигационном приемнике | |
BouDaher et al. | Sparsity-based extrapolation for direction-of-arrival estimation using co-prime arrays | |
Wang et al. | Frequency-hopping signal parameters estimation based on orthogonal matching pursuit and sparse linear regression | |
Artyushenko et al. | The demodulation signal under the influence of additive and multiplicative non-Gaussian noise | |
CN105866748B (zh) | 一种基于检测先验的固定窗长恒虚警检测方法 | |
Vilà-Valls et al. | Multi-frequency GNSS robust carrier tracking for ionospheric scintillation mitigation | |
RU2497144C1 (ru) | Цифровой адаптивный обнаружитель | |
Zhukov et al. | Synthesis of an optimal algorithm for processing random signals during phase direction finding | |
Elahi et al. | Towards 21-cm intensity mapping at z= 2.28 with uGMRT using the tapered gridded estimator–II. Cross-polarization power spectrum | |
Lind et al. | Intercepted signals for ionospheric science | |
RU179509U1 (ru) | Корреляционно-фильтровой обнаружитель | |
Swiercz et al. | Time-chirp distribution for detection and estimation of LPI radar signals | |
RU147908U1 (ru) | Радиопеленгатор | |
RU2563889C1 (ru) | Цифровой обнаружитель радиосигналов в условиях шума неизвестной интенсивности | |
Punchalard | Arctangent based adaptive algorithm for a complex IIR notch filter for frequency estimation and tracking | |
Peters et al. | A software defined radio based method for accurate frequency estimation for space domain awareness in real-time | |
RU2550757C1 (ru) | Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника | |
US8878945B2 (en) | Phasor-based pulse detection | |
Andrés-Carcasona et al. | BSD-COBI: New search pipeline to target inspiraling light dark compact objects |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150616 |