Адаптивные фильтры подавления пассивных помех параллельной систолической структуры

• Автор: Гуменюк, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.12.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 Обзор литературы

1.1 Проблема селекции движущихся целей на фоне пассивных помех

1.2 Методы и устройства СДЦ

1.3 Оптимизация устройств подавления пассивных помех

1.4 Адаптивные устройства подавления пассивных помех

1.5 Проблема реализации алгоритмов цифровой обработки сигналов

1.5.1 Алгоритмы ЦОС на основе специализированных БИС

1.5.2 Алгоритмы ЦОС на основе цифровых сигнальных процессоров общего назначения
1.5.3 Алгоритмы ЦОС на базе ПЛИС
1.6 Выводы
2 Синтез и анализ режекторных фильтров параллельной структуры
2.1 Вводные замечания
2.2 Статистическое описание сигналов и пассивных помех
2.2.1 Оптимальное обнаружение сигналов на фоне коррелированных помех
2.2.2 Квазиоптимальное обнаружение сигналов на фоне коррелированных помех
2.3 Параллельный алгоритм подавления пассивных помех
2.4 Анализ эффективности подавления пассивных помех
2.4.1 Анализ точности вычисления вектора коэффициентов режекторного фильтра
2.4.2 Влияние некоррелированной составляющей на эффективность режекции помех
2.4.3 Влияние формы СИМ помех на эффективность их подавления
2.4.4 Влияние некомпенсированной скорости помехи на эффективность подавления
2.5 Структурная схема синтезированного ПРФ
2.6 Выводы
3 Анализ адаптивного параллельного режекторного фильтра методом
имитационного моделирования
3.1 Вводные замечания
3.2 Имитационные модели отражённых сигналов, пассивной помехи и белого шума
3.3 Анализ эффективности режекторного фильтра при ограниченном объеме обучающей выборки
3.3.1 Оценка коэффициентов адаптации и определение доверительного интервала
3.3.2 Влияние нестационарности пассивных помех на эффективность их подавления
3.3.3 Анализ эффективности неадаптивного варианта ПРФ в
сравнении с адаптивным по критерию минимакса
3.4 Исследование характеристик обнаружения системы первичной обработки сигналов на основе фильтров параллельной структуры
3.5 Реализация алгоритма подавления пассивных помех на основе программируемых интегральных логических схемах
3.6 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ I Список аббревиатур и условных обозначений
ПРИЛОЖЕНИЕ II Копии актов о внедрении результатов работы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Проблема селекции движущихся целей (СДЦ) с малой эффективной поверхностью рассеивания на фоне пассивных помех, до сих пор полностью не решена. Для подавления пассивных помех в ряде радиолокационных станций управления воздушным движением (РЛС УВД) используются режектор-ные фильтры высокого порядка, в т.н. фильтры череспериодной компенсации (ЧТТК). Пассивные помехи представляют собой отражения от подстилающей поверхности, гидрометеоров (облака, дождь, туман и т.д.) и сосредоточенных местных предметов, как правило, искусственного происхождения (инженерные сооружения, трубы заводов и т.д.). Пассивные помехи в общем случае нестационарны во времени и неоднородны в пространстве, их мощность может намного превышать мощность полезного сигнала. При этом спектральнокорреляционные свойства параметров полезных сигналов и пассивных помех неизвестны, что затрудняет реализацию оптимальных систем обнаружения. Для преодоления априорной неопределенности целесообразно использовать системы обнаружения, адаптирующиеся к неизвестным параметрам.
Решение данной задачи усложняется наличием эффекта слепых скоростей, который проявляется в невозможности обнаружения отраженного сигнала с доплеровской частотой, равной или кратной частоте повторения излученного импульсного сигнала, так как при этом спектр отраженного сигнала попадает в зону режекции. Кроме того, необходимо учитывать большое количество параметров, влияющих на структуру и рабочие характеристики систем обнаружения радиосигналов, ряд противоречивых требований, предъявляемых к современным радиолокационным системам, значительное число одновременно решаемых задач в различных режимах работы РЛС и т.п.
Решение комплекса возникающих проблем СДЦ основано на статистических методах теории обнаружения сигналов на фоне помех, методах адаптивной пространственно-временной фильтрации, цифровой обработки сигиа-

2 Синтез и анализ режекторных фильтров параллельной структуры
2.1 Вводные замечания
При разработке систем обнаружения радиосигналов одними из основных являются задачи определения предельно реализуемой эффективности обнаружения полезных сигналов и выявления способов приближения эффективности обнаружения полезных сигналов к максимально возможной. Неотъемлемой частью системы обнаружения является режекторный фильтр (РФ), непосредственно влияющий на качество обнаружения. Данная глава посвящена вопросам повышения эффективности и построения неадаптивных режекторных фильтров параллельной структуры, обеспечивающих эффективное подавление коррелированной помехи в условиях априорной параметрической неопределенности.
В известных источниках задачи синтеза цифровых фильтров с малоразрядными коэффициентами и адаптации к параметрам фильтруемых сигналов (помех) как правило, разделены. Однако при использовании описываемого ниже подхода удается объединить эти задачи в рамках систолических процессоров параллельной структуры.
Как указывалось ранее, высокую эффективность в данном классе устройств обеспечивают ДРФ, синтез которых подробно проанализирован в [75]. Однако при увеличении порядка возникают потери, связанные с недостаточностью одного дробного весового коэффициента 9 для формирования оптимальной амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). Частично решить проблему повышения эффективности ДРФ удаётся при использовании их каскадного включения:
Ьп=Нр®119(Е)...®йг, р+д+...+г=п, (2.1)
где ® - знак векторной свертки; р , q,
Дальнейшее повышение эффективности режекции достигается при увеличении числа канальных составляющих фильтра. При синтезе фильтров