пространственно-временной дискриминатор

Формула изобретения

Пространственно-временной дискриминатор, содержащий антенную решетку, отличающийся тем, что дополнительно в него введено N-1 антенных решеток, шесть идентичных каналов, каждый канал включает N идентичных блоков пространственно-временной обработки и один сумматор каналов, каждый блок пространственно-временной обработки состоит из четырех перемножителей коррелятора, блока опорных сигналов с шестью входами и четырьмя выходами, четырех пространственных интеграторов, четырех временных интеграторов, девяти перемножителей сигнала, пяти сумматоров, устройства извлечения квадратного корня, первого функционального преобразователя, второго функционального преобразователя и трехвходового перемножителя, при этом в каждом канале выходы антенных решеток соединены с первыми входами первого, второго, третьего, четвертого перемножителей коррелятора соответствующих блоков пространственно-временной обработки, первый, второй, третий, четвертый выходы блока опорных сигналов соединены со вторыми входами первого, второго, третьего, четвертого перемножителей коррелятора соответственно, выходы которых соединены со входами первого, второго, третьего, четвертого пространственных интеграторов, выход первого пространственного интегратора соединен со входом первого временного интегратора, с первым входом первого перемножителя сигнала и вторым входом пятого перемножителя сигнала, выход второго пространственного интегратора соединен со входом второго временного интегратора и вторым входом четвертого перемножителя сигнала, выход третьего пространственного интегратора соединен со входом третьего временного интегратора и со вторым входом седьмого перемножителя сигнала, выход четвертого пространственного интегратора соединен со входом четвертого временного интегратора, с первым входом второго перемножителя сигнала и со вторым входом шестого перемножителя сигнала, выход первого временного интегратора соединен с первым входом четвертого перемножителя сигнала, с первым и вторым входами третьего перемножителя сигнала, со вторым входом первого перемножителя сигнала, выход второго временного интегратора соединен с первым входом пятого перемножителя сигнала и первым входом третьего сумматора, выход третьего временного интегратора соединен с первым входом шестого перемножителя сигнала и вторым входом третьего сумматора, выход четвертого временного интегратора соединен с первым входом седьмого перемножителя сигнала, первым и вторым входами восьмого перемножителя сигнала, вторым входом второго перемножителя сигнала, выход первого перемножителя сигнала соединен с первым входом четвертого сумматора, выход второго перемножителя сигнала соединен со вторым входом четвертого сумматора, выход третьего перемножителя сигнала соединен с первым входом первого сумматора, выход четвертого перемножителя сигнала соединен с первым входом второго сумматора, выход пятого перемножителя сигнала соединен со вторым входом второго сумматора, выход шестого перемножителя сигнала соединен с третьим входом второго сумматора, выход седьмого перемножителя сигнала соединен с четвертым входом второго сумматора, выход восьмого перемножителя сигнала соединен со вторым входом первого сумматора, выход первого сумматора соединен со входом устройства извлечения квадратного корня, выход которого соединен со входом первого и второго функционального преобразователя, выход второго сумматора соединен с первым входом девятого перемножителя сигнала, выход третьего сумматора соединен с первым входом трехвходового перемножителя, выход четвертого сумматора соединен с третьим входом трехвходового перемножителя, выход первого функционального преобразователя соединен со вторым входом трехвходового перемножителя, выход второго функционального преобразователя соединен со вторым входом девятого перемножителя сигнала, выход которого соединен с первым входом пятого сумматора, выход трехвходового перемножителя соединен со вторым входом пятого сумматора, выход пятого сумматора каждого блока пространственно-временной обработки соединен с соответствующим входом сумматора канала, выход сумматора канала является выходом соответствующего канала пространственно-временного дискриминатора, выходы которых являются выходами пространственно-временного дискриминатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обработки сигналов.

При ранении задач фильтрации могут использоваться сглаживающие фильтры [1,2] , в состав которых входят временные, амплитудно-частотные, оптимальные угловые или другие дискриминаторы для определения оценки рассогласований между текущим и опорным значениями измеряемого параметра сигнала.

Наиболее близким к рассматриваемому устройству является одномерный оптимальный угловой дискриминатор [1], содержащий антенную решетку, вычитающее устройство, фазовращатель на /2, приемник измерительного сигнала) передатчик, антенный переключатель, приемник опорного сигнала, автоматический регулятор усиления, синхронный детектор и входящий в следящий измеритель направления (СИН). СИН определяет текущие угловые координаты объекта путем непрерывного отслеживания направления прихода волны опорным направлением антенны. В режиме слежения измеритель отслеживает лишь плавные, закономерные изменения угловых координат, а случайные возмущения подавляются: при этом положение опорного направления становится оценкой направления на объект. Поскольку угловых координаты две, используют два контура слежения, которые почти всегда независимы. Однако в данном устройстве при приеме сигналов с флуктуацией фазы, обусловленной турбулентностью атмосферы, возникают большие погрешности в определении оценки рассогласований между текущим и опорным значениями измеряемых параметров.

Таким образом, недостатком данного устройства является невысокая точность определения оценки рассогласований между текущим и опорным значениями измеряемого параметра сигнала из-за флуктуаций фазы, обусловленных турбулентностью атмосферы. Так как при наличии данных флуктуаций увеличивается вероятность пропуска сигнала, а следовательно и общая вероятность ошибки [3] .

Задача, решаемая заявляемым устройством, - повышение точности определения оценки рассогласования между текущим и опорным значениями измеряемых параметров при флуктуации фазы, обусловленной турбулентностью атмосферы.

Предлагается пространственно-временной дискриминатор (ПВД), содержащий антенную решетку.

В отличие от прототипа в него дополнительно введено N-1 антенных решеток и шесть идентичных каналов ПВД. Каждый канал включает N идентичных блоков пространственно-временной обработки (ПВО) и один сумматор канала. Каждый блок ПВО состоит из четырех перемножителей коррелятора, первые входы которых соединены с выходом соответствующей антенны, блока опорных сигналов с шестью входами и четырьмя выходами, соединенными со вторыми входами соответствующих перемножителей коррелятора, четырех пространственных интеграторов, входах которых соединены с выходами соответствующих перемножителей коррелятора, четырех временных интеграторов, входы которых соединены с выходами соответствующих пространственных интеграторов, девяти перемножителей сигналов, при этом первый вход первого перемножителя сигналов соединен с выходом первого пространственного интегратора, второй вход - с выходом первого временного интегратора, первый вход второго перемножителя сигналов соединен с выходом четвертого пространственного интегратора, второй вход - с выходом четвертого временного интегратора, первый и второй вход третьего перемножителя сигналов соединены с выходом первого временного интегратора, первый вход четвертого перемножителя сигналов соединен с выходом первого временного интегратора, второй вход - с выходом второго пространственного интегратора, первый вход пятого перемножителя сигналов соединен с выходом второго временного интегратора, второй вход - с выходом первого пространственного интегратора, первый вход шестого перемножителя сигналов соединен с выходом третьего временного интегратора, второй вход - с выходом четвертого пространственного интегратора, первый вход седьмого перемножителя сигналов соединен с выходом четвертого временного интегратора, второй вход - с выходом третьего пространственного интегратора, первый и второй входы восьмого перемножителя сигнала соединены с выходом четвертого временного интегратора, пяти сумматоров, при этом первый вход первого сумматора соединен с выходом третьего перемножителя сигналов, второй вход - с выходом восьмого перемножителя сигналов, первый вход второго сумматора соединен с выходом четвертого перемножителя сигналов, второй вход - с выходом пятого перемножителя сигналов, третий вход - с выходом шестого перемножителя сигналов, четвертый вход - с выходом седьмого перемножителя сигналов, первый вход третьего сумматора соединен с выходом второго временного интегратора, второй вход - с выходом третьего временного интегратора, первый вход четвертого сумматора соединен с выходом первого перемножителя сигналов, второй вход - с выходом второго перемножителя сигналов, устройства извлечения квадратного корня, вход которого соединен с выходом первого сумматора, первого и второго функциональных преобразователей, входы которых соединены с выходом устройства извлечения квадратного корня, трехвходового перемножителя, первый вход которого соединен с выходом третьего сумматора, второй вход - с выходом первого функционального преобразователя, третий вход - с выходом четвертого сумматора, выход второго сумматора соединен с первым входом девятого перемножителя сигналов, выход второго функционального преобразователя соединен со вторым входом девятого перемножителя сигналов, первый вход пятого сумматора соединен с выходом девятого перемножителя сигналов, второй вход пятого сумматора соединен с выходом трехвходового перемножителя. Выход пятого сумматора является выходом соответствующего блока ПВО и соединен с соответствующим входом сумматора канала, выход которого является выходом соответствующего канала ПВД. Точность определения оценки рассогласования между текущим и опорным значениями измеряемых параметров при флуктуации фазы, обусловленной турбулентностью атмосферы, данным устройством повышается за счет усреднения функционала правдоподобия по равномерно распределенным в интервале [0,2] фазам.

Изобретение иллюстрируется пятью фигурами. На фиг. 1 представлена локальная система координат и приняты следующие обозначения: введена декартова X, Y, Z и сферическая R, , системы координат, радиус-вектор, который определяет положение цели, радиус-вектор, определяющий точку приема в области L_i задания функции раскрыва j-ой элементарной антенны, при этом L_i - совпадает с плоскостью XY; положение точки приема задается полярными координатами ,; - угол между векторами радиус-вектор, определяющий точку приема относительно цели. На фиг. 2 и 3 показаны графики изменения функций и , реализованных первым и вторым функциональным преобразователем. На фиг. 4 представлена структурная схема ПВД и приняты следующие обозначения: 1₁-1_N антенные решетки, 2₁₁-2_N4 - перемножители корреляторов, 3₁-3_N блоки опорных сигналов, 4₁₁-4_N4 - пространственные интеграторы, 5₁₁-5_N4 временные интеграторы, 6₁₁-6_N9 - перемножители сигналов, 7₁₁-7_N5 - сумматоры, 8₁-8_N - устройство извлечения корня, 9₁-9_N - первый функциональный преобразователь, 10₁-10_N - второй функциональный преобразователь, 11₁₁-11_N - трехвходовый перемножитель, 12₁-12_N - сумматор канала. На фиг. 5 представлен график изменения выигрыша в зависимости от отношения сигнал/шум. При этом в нумерации блоков принято следующее правило: первый индекс соответствует номеру блока в канале ПВД, второй индекс соответствует номеру устройства в блоке ПВО.

Рассмотрим работу ПВД в статике. Выходы антенных решеток 1₁-1_N соединены с первыми входами перемножителей 2₁₁-2_N4 коррелятора соответствующих блоков ПВО каждого канала ПВД. В каждом блоке ПВО выходы блока 3₁-3_N опорных сигналов соединены с вторыми входами соответствующих перемножителей 2₁₁-2_N4 коррелятора. Входы пространственных интеграторов 4₁₁-4_N4 соединены с выходами соответствующих перемножителей 2₁₁-2_N4 коррелятора. Входы временных интеграторов 5₁₁-5_N4 соединены с выходами соответствующих пространственных интеграторов 4₁₁-4_N4. Первый вход левого перемножителя 6₁₁ сигналов соединен с выходом первого пространственного интегратора 4₁₁, второй вход с выходом первого временного интегратора 5₁₁. Первый вход второго перемножителя 6₁₂ сигналов соединен с выходом четвертого пространственного интегратора 4₁₄, второй вход - с выходом четвертого временного интегратора 5₁₄. Первый и второй вход третьего перемножителя 6₁₃ сигналов соединены с выходом первого временного интегратора 5₁₁. Первый вход четвертого перемножителя 6₁₄ сигналов соединен с выходом первого временного интегратора 5₁₁, второй вход - с выходом второго пространственного интегратора 4₁₂. Первый вход пятого перемножителя 6₁₅ сигналов соединен с выходом второго временного интегратора 5₁₂, второй вход - с выходом первого пространственного интегратора 4₁₁. Первый вход шестого перемножителя 6₁₆ сигналов соединен с выходом третьего временного интегратора 5₁₃, второй вход - с выходом четвертого пространственного интегратора 4₁₄. Первый вход седьмого перемножителя 6₁₇ сигналов соединен с выходом четвертого временного интегратора 5₁₄, второй вход - с выходом третьего пространственного интегратора 4₁₃. Первый и второй входы восьмого перемножителя 6₁₈ сигнала соединены с выходом четвертого временного интегратора 5₁₄. Первый вход первого сумматора 7₁₁ соединен с выходом третьего перемножителя сигналов 6₁₃, второй вход - с выходом восьмого перемножителя 6₁₈ сигналов. Первый вход второго сумматора 7₁₂ соединен с выходом четвертого перемножителя 6₁₄ сигналов, второй вход - с выходом пятого перемножителя 6₁₅ сигналов, третий вход - с выходом шестого перемножителя 6₁₆ сигналов, четвертый вход - с выходом седьмого перемножителя 6₁₇ сигналов. Первый вход третьего сумматора 7₁₃ соединен с выходом второго временного интегратора 5₁₂, второй вход - с выходом третьего временного интегратора 5₁₃. Первый вход четвертого сумматора 7₁₄ соединен с выходом первого перемножителя сигналов 6₁₁, второй вход - с выходом седьмого перемножителя 6₁₇ сигналов. Вход устройства извлечения квадратного корня 8₁ соединен с выходом первого сумматора 7₁₁. Входы первого и второго функциональных преобразователей 9₁ и 10₁ соединены с выходом устройства извлечения квадратного корня 8₁. Первый вход трехвходового перемножителя 11₁ соединен с выходом третьего сумматора 7₁₃, второй вход - с выходом первого функционального преобразователя 9₁, третий вход - с выходом четвертого сумматора 7₁₄. Вход второго сумматора 7₁₂ соединен с первым входом девятого перемножителя 6₁₉ сигналов. Выход второго функционального преобразователя 10₁ соединен со вторым входом девятого перемножителя 6₁₉ сигналов. Первый вход пятого сумматор 7₁₅ соединен с выходом девятого 6₁₉ перемножителя сигналов, второй вход соединен с выходом трехвходового перемножителя 11₁. Выход пятого сумматора 7₁₅ является выходом соответствующего блока ПВО и соединен с соответствующим входом сумматора 12₁ канала ПВД, выход которого является выходом соответствующего канала, выход которого является соответствующим выходом ПВД.

Рассмотрим принцип действия заявляемого устройства. Пусть в ПВД входит N пространственно-разнесенных антенн. Каждая антенна (фиг. 1) принимает сигнал, несущий информацию о положении цели в пространстве:



где комплексный полезный сигнал;

t - время;

вектор координат и скорости люцируемой цели;

радиус вектор точки раскрыва i-ой элементарной антенны;

a - случайная нормированная амплитуда;

_i - случайная фаза;

прocтpaнcтвeннo-вpeменной гауссов шум.

Положим, что шумы, действующие в i-ой и j-ой элементарных антеннах, взаимно некоррелированы, так как эти антенны пространственно разнесены.

Определим функционал правдоподобия для неподвижной цели. В локальной системе координат, представленной на фиг. 1 и связанной с i-ой парциальной антенной, фазовый центр которой находится в начале координат, радиус-вектор определяет положение цели (точка C), радиус-вектор определяет точку приема относительно цели, а радиус вектор определяет точку приема в области L_i задания функции раскрыва приемной антенны, отраженный от точечной цели и сформированный антенной сигнал имеет вид:



где комплексная огибающая излучаемого сигнала;

(t) - закон угловой модуляции;

r_i, R_i - модули соответствующих векторов

c - скорость распространения сигнала;

₀ - несущая частота.

Функционал правдоподобия для МПРЛС выглядит [4]:



где ^T= {a_i,a₂,...,a_N,₁,₂,...,_N} - вектор несущественных параметров;

N_0i - спектральная плотность шумов.

Предположим вначале, что флуктуации амплитуды сигнала незначительны, тогда усредненный функционал правдоподобия по равномерно распределенным в интервале фазам, будет иметь вид [4]:



где I₀() - модифицированная функция Бесселя нулевого порядка.

Разработанный принцип полугруппового синтеза алгоритмов [5] предполагает вычисление выходного эффекта по формуле:



и использование его в уравнении фильтрации:



где оценка вектора состояния;

вектор функция-столбец, непрерывная по всем аргументам;

K - ковариационная матрица, полученная в соответствии с методом временного усреднения [6];

- оператор Гамильтона

Как видно из (3), для синтеза структуры измерителя необходимо иметь уравнение движения цели (т.е. знать структуру функции с входящими в нее параметрами) и знать структуру дискриминатора, определяемую выходным эффектом F выражения (2).

Для цели, движущейся в плотных слоях атмосферы по баллистической траектории уравнения движения имеют вид [7]:



где v_i - проекция вектора скорости v на i-ую координату;

c_x - безразмерный коэффициент силы лобового сопротивления;

s_M - площадь миделя;

m -масса;

M[] - оператор математического ожидания;

M[] - средняя плотность атмосферы;

флуктуации плотности атмосферы.

В уравнениях (4) силой тяжести будем пренебрегать ввиду большого значения вектора скорости и не учитывать вращение вокруг центра масс, так как цель полагается точечной.

Параметры движения - вектор скорости и вектор координат модулируют радиолокационный сигнал S, который, взаимодействуя с шумами, поступает на антенные решетки МПРЛС.

Предположим, что соблюдаются условия, при которых флуктуацией фазы пренебречь нельзя. Тогда функция F, используя формулы (1) и (2), получит вид:



где S_ic, S_is -действительная и мнимая составляющие сигнала

В выражении (5) функция () определяется следующей зависимостью:

(6)

где модифицированная функция Бесселя первого порядка.

В соответствии с алгоритмом (3) определим градиент выходного эффекта:



где функция () определяется по следующей формуле:



а проекции вектора имеют следующие значения:



На фиг. 2 и 3 представлены графики изменения функции и .

Для удобства описания работы схемы введем обозначения:



















Sm1_i=Rk_ic²+Rk_is²,

Sm2_ij=RK_icPd_icj+Pd_icjPk_ic+ Rd_isjPk_is+Rk_isPd_isj,

Sm3_ij=Rd_icj+Rd_isj,



Выражение (7) в упрощенной форме запишется в виде:



где



или



Структурная схема пространственно-временного дискриминатора определяется выражением (7).

Устройство работает следующим образом.

Сигналы Z_i с антенных решеток 1₁-1_N поступают на входы соответствующих блоков ПВО каждого канала ПВД. При этом в каждом блоке ПВО сигналы поступают на первые входы перемножителей 2₁₁-2₁₄ коррелятора, в которых они перемножаются с опорными сигналами S_ic, S_is и их производными, поступающими на вторые входы с соответствующих выходов блока 3₁ опорных сигналов. Далее произведение сигналов поступает с выходов перемножителей 2₁₁-2₁₄ коррелятора на соответствующие входы пространственных интеграторов 4₁₁-4₁₄, с выхода первого пространственного интегратора 4₁₁ пространственная корреляционная функция (ПКФ) поступает на первый вход первого перемножителя 6₁₁ сигналов, на вход первого временного интегратора 5₁₁ и на второй вход пятого перемножителя 6₁₅ сигналов. С выхода второго пространственного интегратора 4₁₂ ПКФ поступает на вход второго временного интегратора 5₁₂ и на второй вход четвертого перемножителя 6₁₄ сигналов. С выхода третьего пространственного интегратора 4₁₃ ПКФ поступает на вход третьего временного интегратора 5₁₃ и на второй вход седьмого перемножителя 6₁₇ сигналов, с выхода четвертого пространственного интегратора 4₁₄ сигнал поступает на первый вход второго перемножителя 6₁₂ сигналов, на вход четвертого временного интегратора 5₁₄ и на второй вход шестого перемножителя 6₁₆ сигналов, с выхода первого временного интегратора 5₁₁ пространственно-временная корреляционная функция (ПВКФ) поступает на второй вход первого перемножителя 6₁₁ сигналов, на первый и второй входы третьего перемножителя 6₁₃ сигналов, на первый вход четвертого перемножителя 6₁₄ сигналов, с выхода второго временного интегратора 5₁₂ ПВКФ поступает на первый вход пятого перемножителя 6₁₅ сигналов и на первый вход третьего сумматора 7₁₃, с выхода третьего временного интегратора 5₁₃ ПВКФ поступает на первый вход шестого перемножителя 6₁₆ сигналов и на второй вход третьего сумматора 7₁₃, с выхода четвертого временного интегратора 5₁₄ ПВКФ поступает на второй вход второго перемножителя 6₁₂ сигналов, на первый вход седьмого перемножителя 6₁₇ сигналов и на первый и второй вход восьмого перемножителя 6₁₈ сигналов, с выхода первого перемножителя 6₁₁ сигналов сигнал, пропорциональный произведению Rk_icPk_ic, поступает на первый вход четвертого сумматора 7₁₄, с выхода второго перемножителя 6₁₂ сигналов сигнал, пропорциональный произведению Rk_isPk_is, поступает на второй вход четвертого сумматора 7₁₄, с выхода третьего перемножителя 6₁₃ сигналов сигнал, пропорциональный произведению Rk_icRk_ic, поступает на первый вход первого сумматора 7₁₁, с выхода четвертого перемножителя 6₁₄ сигналов сигнал, пропорциональный произведению Rk_icPd_icj, поступает на первый вход второго сумматора 7₁₂, с выхода пятого перемножителя 6₁₅ сигналов сигнал, пропорциональный произведению Rd_icjPk_is, поступает на второй вход второго сумматора 7₁₂, с выхода шестого перемножителя 6₁₆ сигналов сигнал, пропорциональный произведению Rd_isjRk_is, поступает на третий вход второго сумматора 7₁₂, с выхода седьмого перемножителя 6₁₇ сигналов сигнал, пропорциональный произведению Rk_isPd_isj, поступает на четвертый вход второго сумматора 7₁₂, с выхода восьмого перемножителя 6₁₈ сигналов сигнал, пропорциональный произведению Rk_isRk_is, поступает на второй вход первого сумматора 7₁₁, с выхода первого сумматора 7₁₁ сигнал, пропорциональный сумме Sm1_i, поступает на устройство извлечения квадратного корня 8₁, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный модулю ПВКФ поступающий на вход первого функционального преобразователя 9₁, в котором происходит произведение на величину, представленную зависимостью (8), и на вход второго функционального преобразователя 10₁, в котором происходит произведение на величину, представленную зависимостью (6), с выхода второго сумматора 7₁₂ сигнал, пропорциональный сумме Sm2_ij, поступает на первый вход девятого перемножителя 6₁₉ сигналов, с выхода третьего сумматора 7₁₃ сигнал, пропорциональный сумме Sm3_ij, поступает на второй вход трехвходового перемножителя 11₁, с выхода четвертого сумматора 7₁₄ сигнал, пропорциональный сумме Sm4_i, поступает на третий вход трехвходового перемножителя 11₁, с выхода первого функционального преобразователя 9₁ сигнал, пропорциональный произведению поступает на первый вход трехвходового перемножителя 11₁, с выхода второго функционального преобразователя 10₁ сигнал, пропорциональный произведению поступает на второй вход девятого перемножителя 6₁₉ сигналов, с выхода которого сигнал, пропорциональный произведению поступает на первый вход пятого сумматора 7₁₅, с выхода трехвходового перемножителя 11₁ сигнал, пропорциональный произведению поступает на второй вход пятого сумматора 7₁₅, с выходов пятых сумматоров 7₁₅-7_N5 каждого блока ПВО сигналы, пропорциональные суммам Sm5_ij, поступают на соответствующие входы сумматора канала 12₁, на выходе которых получаем оценку рассогласования между принимаемым и опорным сигналами, представленную выражением (7).

Предложенное устройство обеспечивает повышение точности определения оценки рассогласования между текущими и опорными значениями измеряемых параметров при флуктуации фазы, обусловленной турбулентностью атмосферы. Это происходит за счет реализации в предложенном устройстве пространственно-временной обработки в соответствии с выражением (7). Докажем это.

При когерентной пространственно-временной обработке особую роль играют флуктуации фазы, приводящие к нарушению пространственной когерентности сигналов. Кроме этого, при работе простейшего оптимального приемника, решающего задачу бинарного обнаружения, флуктуация фазы увеличивает полную вероятность ошибки, представленную выражением:

P_ош=P(0)P_лт+P(u_c)P_пр,

где u_c(t) = cos(t+₀) - входное колебание;

₀ - несущая частота;

P(0) - априорная вероятность того, что сигнал на входе оптимального обнаружителя равен нулю;

P(u_c) - априорная вероятность того, что сигнал на входе оптимального обнаружителя равен u_c;

P_лт и P_пр - условные вероятности ложных тревог и пропусков сигнала.

Докажем последнее утверждение.

Как уже отмечалось, P(0) и P(u_c) - априорные вероятности, полагаются известными, P_лт от флуктуаций не зависит.

Найдем условную вероятность пропуска P_пр для сигнала с флуктуацией, обусловленной неоднородной средой распространения.

Из [3] известно, что пропуск сигнала соответствует случаю выполнения неравенства



где U₀ - пороговое смещение на выходе приемника;

u_c(t,) - сигнал, несущий информацию о положении цели;

- случайная фаза;

P_пр - вероятность выполнения неравенства (10), в котором определяется формулой:



где N₀ - спектральная плотность шума.

Раскрывая скобки, получаем:



Величина (), определяемая соотношением (1), имеет закон распределения:



где

где Q - энергия сигнала.

Следовательно, вероятность пропуска сигнала с флуктуацией фазы для прототипа равна:



где

Вероятность пропуска сигнала, усредненного по равномерно-распределенным фазам для прототипа, равна:



Вероятность пропуска сигнала для предлагаемого устройства после обработки этого сигнала с флуктуацией фазы будет определяться:



Введем величину, характеризующую выигрыш, получаемый в результате применения предлагаемого устройства в сравнении с прототипом:



На фиг. 5 представлен график изменения выигрыша в зависимости от отношения сигнал/шум.

Таким образом, как следует из фиг. 5, предложенное устройство обеспечивает выигрыш в качестве обработки сигналов. Задача, решаемая заявляемым устройством, - повышение точности определения оценки рассогласования между текущими и опорными значениями измеряемых параметров при флуктуации фазы, обусловленной турбулентностью атмосферы, решена.

Устройство можно реализовать следующим образом.

Устройства извлечения квадратного корня, перемножители, сумматоры, временные интеграторы реализуются различными известными способами с использованием операционных усилителей [8, 9], первый и второй функциональные преобразователи можно реализовать с помощью нелинейного блока [8] или на основе операционных усилителей [8, 9]. Пространственный интегратор можно реализовать с помощью полосковых делителей мощности [10].

Источники информации

1.Коростылев А.А. Пространственно-временная теория радиосистем. Уч. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1987.

2. Теоретические основы радиолокации. Уч. пособие для вузов. А.А.Коростылев, H.Ф. Клюев, Ю.А.Мельник и др. Под ред. Дулевича. 2-е изд., перераб. и доп. - M.: Сов. радио, 1978.

3. Гуткин Л.С. Теория оптимальных методов радиоприема при флуктуационных помехах. Изд. 2-е, дополненное и переработанное. - М.: Советское радио, 1972.

4. Пространственно-временная обработка сигналов / И.Я. Кремер, А.И. Кремер, В.М. Петров и др.; Под ред. И.Я. Кремера. -М.: Радио и связь, 1984.

5. Булычев Ю. Г., Таран В.Н., Хуторцев В.В. Р.Э. 1987. Т. 32., N 6. с. 1251.

6. Ярлыков М. С. Применение марковской теории нелинейной фильтрации в радиотехнике. М.: Сов. радио, 1980.

7. Аппазаров Р.Ф., Сытин О.Г. Методы проектирования траекторий носителей и спутников Земли. М.: Наука, 1987.

8. Математическое обеспечение ABK-31. Библиотеки. ПTО.132.002 Д2. 1978.

9. Алексеенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Уч. пособие для вузов/Под ред. И.П. Степаненко. -М.: Радио и связь, 1982.

10. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток. Уч. пособие для вузов /В.С. Филлипов, Л.И.Пономарев, А.Ю. Гринев и др. ; Под ред. Д.И. Воскресенского. 2-е изд., доп. и перераб. -М.: Радио и связь, 1994.