Методы оптимизации параметров когерентного обнаружителя при приеме гармонического сигнала

Введение

Функционирование радиотехнических систем различного назначения связано с обработкой сигналов. В большинстве практически важных случаев обработка сигналов происходит на фоне помех, что приводит к снижению достоверности перерабатываемой информации.

В зависимости от целевого назначения радиотехнических систем в них могут решаться такие задачи обработки сигналов как обнаружение, оценка параметров, фильтрация, разрешение и распознавание. Начальным этапом обработки сигналов является задача обнаружения сигналов и помех, различным уровнем априорной неопределенности и спецификой исходных условий и ограничений.

Целью настоящего курсового проекта является выбор оптимального алгоритма и структуры обнаружителя сигналов на фоне белого шума, а также разработка методики анализа его помехоустойчивости и оптимизации параметров.

1. Модель радио обстановки

В радионавигации, радиолокации, связи и радиоконтроле обнаружение сигналов на фоне помехи является одной из основных задач первичной обработки информации. Обнаружение сигнала соответствует принятию решения о наличии сигнала (гипотеза Н₁) или его отсутствии (гипотеза Н₀) в результате наблюдения на интервале времени [t₀, t₀+T_c] случайного процесса , представляющего смесь сигнала  и помехи N(t), где t₀ – момент прихода сигнала; Т_с – интервал наблюдения; l – информационный параметр сигнала; – вектор сопутствующих параметров.

В общем случае описание радиотехнической обстановки (РО) применительно к условиям работы радиосистем первичной обработки информации (РСПОИ) можно представить в виде многокомпонентного процесса , отображающего совокупность сигналов, естественных и искусственных помех, а также внутренних шумов. Многокомпонентный процесс  представляет собой совокупность полезных и мешающих сигналов, которые имеют различные временной характер, степень детерминированности, характеристики случайности, объем априорной информации.

Однако при использовании комбинации различных видов селекции в РСПОИ процесс  можно привести к двухкомпонентному, который представляет собой аддитивную смесь сигнала и помехи:

                                                        (1.1)

Многообразие сигналов, подлежащих первичной обработке, может быть достаточно полно представлено совокупностью следующих 4 классов сигналов: простых импульсных, сложных импульсных, гармонических и шумовых сигналов, которые позволяют отразить основные общие свойства сигнала, а именно: деление сигналов на импульсные и непрерывные, узкополосные и широкополосные, детерминированные и стохастические, одночастотные и многочастотные. В зависимости от априорной информации, имеющейся при обнаружении, сигналы подразделяются на детерминированные, квазидетерминированные и шумовые.

Наиболее распространенными разновидностями помех  являются некоррелированные гауссовые стационарные помехи (белый шум), которые адекватны внутренним шумам РСПОИ и внешним шумам естественного и искусственного происхождения.

В данном курсовом проекте, по техническому заданию, в качестве сигнала, подаваемого на вход обнаружителя, используется гармонический сигнал (ГС), свойства которого приведены ниже. Приведем аналитические выражения  и эпюры временных, спектральных, корреляционных характеристик сигнала.

Временное представление гармонического сигнала:

                                           (1.2)