Модели помех. Скоростная селекция в импульсных радиолокаторах с однозначным измерением дальности

При скоростной селекции сигнала на фоне пассивных помех, когда спектры полезного и мешающего сигналов перекрываются, доплеровская частота F_q принимает энергетический характер: формирование провала по частоте на помеховый сигнал искажает частотную характеристику дискриминатора, подобно тому, как искажается Х.Н. углового дискриминатора при адаптации к активным помехам. Это ведет к ошибкам измерения F_q в тех случаях, когда учитывается энергетический характер F_q.

Вопрос 1. Постановка задачи. Модели помех.

Выше было определено, что обработку сигналов будем считать разделяющейся на пространственную и временную. Пространственная обработка, в ходе которой осуществляется компенсация активных помех и когерентное накопление полезного сигнала по элементам решетки, сводилась к оценке ОКМП или весового вектора с последующей весовой когерентной обработкой вектора входных воздействий. Последующая за пространственной временная обработка должна предусматривать либо согласованную фильтровую обработку, если устройство не предусматривает компенсацию пассивных помех, либо оптимальную когерентно-весовую обработку в случае наличия пассивных помех.

С целью выяснения особенностей измерения F_q на фоне пассивных помех модели сигнала и помех представлена виде пачки взаимно когерентных импульсов.

Для ожидаемого полезного сигнала

 (3.62)

где: X_i - независящий от времени коэффициент, характеризующий огибающую пачки эхо-сигналов, X_o(t-t_i)

 X_o - комплексная амплитуда i - го ожидаемого сигнала (i=1...М - номер периода зондирования).

Для пассивной помехи

 (3.63)

где A_i - коэффициент, характеризующий огибающую пачки пассивной помехи.

Исходя из уравнения корреляционного интеграла, который описывает этап временной обработки

, (3.64)

то весовой интеграл, характеризующий многоканальную временную обработку с учетом (3.64) примет вид:

 (3.65)

Либо, в многомерном варианте

 (3.66)

Временная обработка сигналов таким образом сводится к корреляционной (3.64) (либо фильтровой) обработке в СФОРИ с последующей когерентной весовой обработкой (3.65). Структурная схема, реализующая обработку (3.64), (3.65) представлена на рис.3.24.

Рис.3.24

Вопрос 2. Скоростная селекция в импульсных радиолокаторах с однозначным измерением дальности.

Согласно (3.64), (3.65) и рис.3.24 оптимальная скоростная селекция в импульсных радиолокаторах сводится к когерентному весовому межпериодному накоплению результатов корреляционной обработки (3.64) и может быть реализована с помощью уже изученных алгоритмов вычисления весового вектора  с выделенным основным и компенсационными каналами. Отличие оптимальной временной обработки от пространственной наличием М -1 линий задержки.

Обобщенная структурная схема такой обработки представлена на рис.3.25.

Число каналов здесь определяется числом периодов в которых сохраняется корреляция пассивных помех. Такая многоканальная система обеспечивает, во-первых постоянную настройку минимума АЧХ на максимум спектра помехи, и во-вторых эффективное подавление многослойной помехи.

Вопрос 3. Особенности адаптивного следящего и неследящего и неследящего измерения параметров сигналов на фоне помех с временной корреляцией.

Следящее измерение, как и в случае углового измерения, сведем к синтезу частотного дискриминатора как основного элемента следящего измерителя. Синтез же частотного дискриминатора сводится к использованию выведенного выше алгоритмов (3.58), (3.59) с заменой углового параметра  и _u на F_q и F_qu:

Устройства, реализующие алгоритм (3.67), (3.68) и когерентную весовую обработку представлены соответственно на рис. 3.26 и рис. 3.27.

Рис.3.26

Рис.3.27

На рис. 3.28... рис. 3.32 представлены результаты статистического моделирования на рис. 3.28, 3.29 представлены спектры сигнала и пассивных помех соответственно. На рис.3.30 а, б, в представлены основные лепестки спектра сигнала и помехи с различной степенью их перекрытия по оси частот.

На рис. 3.31 представлены ДХ для алгоритма, не учитывающего энергетический характер ln l. Кривая 1 - при отсутствии помех, кривые 2, 3, 4 - для перекрытия спектров помехи и сигнала представленных на рис. 3.30 а. б, в соответственно. На рис. 3.32 представлены ДХ алгоритма (3.67), (3.68). Номера кривых соответствуют отмеченным выше ситуациям.

Таким образом, в ходе изучения изложенной темы было рассмотрено:

1.  В реальных условиях приема РЛ сигналов на фоне помех характерной является неопределенность как сигнала так и помех.

2. Задача снятия априорной неопределенности сигнала относительно параметров обстановки  может решаться двумя способами:

а) с помощью неадаптивных алгоритмов, в конечном счете оказывающимися инвариантными к параметру l. Такие алгоритмы по показателям качества измерения (систематическая и флюктуационная ошибки) соответствует однократной оценке параметра l;

б) с помощью адаптивных алгоритмов, в которых используется не однократная, а сглаженная оценка параметра . Такой алгоритм оказывается адаптивным как на , так и по a.

По мере адаптации адаптивные алгоритмы по своим показателям качества приближаются к потенциально достижимым (к точности алгоритмов, с известными параметрами l).

3. Преодоление априорной неопределенности информативного параметра  относительно параметров внешних активных помех  требует вычисления корреляционной матрицы помех Ф_п с последующим ее обращением, либо вычисления собственно ОКМП и формированием весового вектора .

Как те, так и другие варианты требуют емких операций векторно-матричного перемножения, однако вычисление ОКМП оказывается значительно более простым при сохранении всех характеристик процесса адаптации.

4. Задача преодоления априорной неопределенности относительно энергии ожидаемого сигнала Э_о при изменении пространственных координат, нешумящей цели на фоне остатков компенсации, коррелированных по пространству, возникает вследствие того, что угловые координаты нешумящей цели в этом случае становятся существенно энергетическими, что приводит к необходимости учета всех ее составляющих в достаточной статистике.

5. При скоростной селекции сигнала на фоне пассивных помех, когда спектры полезного и мешающего сигналов перекрываются; доплеровская частота F_q принимает энергетический характер. Это ведет к ошибкам измерения в тех случаях, когда не учитывается характер F_q.

6. Синтез следящих и неследящих измерителей проводится на основе адаптивных и неадаптивных алгоритмов на фоне помех с пространственно-временной корреляцией с помощью решающего правила: