Алгоритмы обнаружения сигналов пассивной радиолокации и оценка их фазочастотных параметров

• Автор: Силин, Сергей Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Исследование особенностей построения систем пассивной радиолокации.

1.1. Постановка задачи.

1.2. Используемые модели сигналов

1.3. Исследование потенциальной точности оценки радиотехнических параметров сигналов

1.4. Методика оценки эффективности вычислительных алгоритмов цифровой обработки сигналов в системах пассивной радиолокации

1.5. Выводы по главе 1

Глава 2. Разработка алгоритмов обработки сигналов в системах

пассивной радиолокации.

2.1. Исходные данные для разработки алгоритмов.

2.2. Разработка алгоритма обнаружения импульсных сигналов
2.3. Разработка алгоритма оценки частоты монохроматического
сигнала.
2.4. Разработка алгоритма оценки параметров частотно
модулированного сигнала
2.5. Разработка алгоритма обнаружения и оценки параметров ФКМ
сигнала.
2.6. Разработка совместного алгоритма пеленгации
2.7. Выводы по главе 2.
Глава 3. Имитационное моделирование разработанных алгоритмов.
3.1. Описание имитационной модели
3.2. Численное моделирование работы алгоритмов
3.3. Выводы по главе 3
Глава 4. Экспериментальные исследования разработанных алгоритмов
Стр
4.1. Описание экспериментальной установки
4.2. Описание блока
4.3. Описание схемы эксперимента.
4.4. Выводы по главе 4.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Были получены формулы, для определения информации Фишера о частоте принимаемого сигнала в зависимости от отношения сигнал-шум (ОСШ), количества приемных каналов, количества отсчетов в выборке, начальной фазы сигнала на интервале анализа, частоты сигнала и частоты дискретизации при использовании алгоритмов без памяти о выборке. Также было проведено исследование и получено выражение для информации Фишера о наличии фазой манипуляции на интервале анализа. Были получены выражения для потенциальной точности оценки величины фазовой манипуляции, значения несущей частоты при отсутствии памяти по выборке и при наличии памяти о выборке. Был проведен анализ полученных зависимостей, и произведено научное обоснование потенциальных возможностей систем пассивной радиопеленгации. Также результаты анализа были использованы при разработке алгоритмов во второй главе. Анализ зависимостей также показал, что потенциальная точность зависит от типа используемого алгоритма. В связи с этим была поставлена и решена задача оценки эффективности используемого алгоритма цифровой обработки в бортовых системах пассивной радиолокации. Было предложено ввести понятие эффективности реализации алгоритма в бортовой системе, как функции относительного заполнения производительных мощностей аппаратуры. В качестве примера рассматривается интегральный критерий эффективности, выведенный методами системного анализа, для программируемых логических схем. Данная методика позволяет сравнить реализации алгоритмов обработки сигналов между собой с целью выбрать наиболее эффективную реализацию для заданных условий. Во второй главе производится разработка рациональных алгоритмов обнаружения сигналов и оценки их фазо-частотных параметров. При этом плотность распределения вероятности (ПРВ) отсчета оценки фазы смеси сигнала и шума в фиксированном временном срезе будет приближенно описываться нормальным распределением. Был разработан алгоритм обнаружения сигнала но критерию Неймана-Пирсона. С помощью критерия максимума правдоподобия разработан алгоритм оценки средней частоты спектра для сигнатов без фазовой модуляции. Был разработан алгоритм оценки начальной частоты и девиации для сигналов с линейной и куполообразной частотной модуляции. Разработан алгоритм обнаружения частотной модуляции на основе выбранной решающей статистики - выборочной дисперсии фазы сигнала, и использовании критерия максимума правдоподобия. Также с использованием набега фазы сигнала разработан алгоритм обнаружения фазовой манипуляции в сигнале и оценки величины фазового скачка при неизвестной длительности переходного процесса и неизвестной длительности парциального импульса. Алгоритм построен по адаптивной схеме оценки средней частоты в стабильной области парциального импульса, и накопления отклонений прогнозируемой фазы от реальной фазы сигнала. Рассмотрены существующие алгоритмы пеленгации, указаны недостатки алгоритма, использующего синтез диаграммы направленности, связанные с необходимостью численного решения уравнений переборным методом. В соответствии с этим разработан совместный алгоритм пеленгации, использующий синтез диаграммы для коррекции быстрого метода «отождествления пеленга», что позволяет уменьшить временные затраты на решения в несколько раз. В третьей главе описана программная модель цифровой системы пассивной радиолокации. Обосновывается необходимость построения программной модели с возможностью замены любого из программных модулей на интерфейсы доступа к реальному аппаратному объекту. Рассмотрены принципы построения подобных моделей с использованием модульноканальной архитектуры программного обеспечения и использования процессов. Модель реализует основные логические блоки систем пассивной радиолокации - модель источника сигнала, модель высокочастотного тракта, модель подсистемы оцифровки, модель алгоритмической цифровой части первичной и вторичной обработки. Модель высокочастотного тракта построена на основе структуры классических принимающих систем и использованием двух промежуточных частот.