Оптимизация алгоритмов многоканальной спектральной обработки сигналов в доплеровском процессоре РЛС

• Автор: Горкин, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 148 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОПТИМИЗАЦИЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО ДОПЛЕРОВСКОГО ФИЛЬТРА ПРИ ОБРАБОТКЕ ЭКВИДИСТАНТНЫХ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ИМПУЛЬСОВ
1.1. Вводные замечания
1.2. Критерии синтеза многоканального обнаружителя
1.3. Анализ и оптимизация многоканального доплеровского фильтра
1.4. Параметры многоканальных доплеровских фильтров
1.5. Выводы
2. СИНТЕЗ И АНАЛИЗ МНОГОКАНАЛЬНОГО ДОПЛЕРОВСКОГО ФИЛЬТРА ПРИ ОБРАБОТКЕ НЕЭКВИДИСТАНТНЫХ
IЮСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ИМГ ГУЛЬСОВ
2.1. Вводные замечания
2.2. Синтез многоканальных доплеровских фильтров обработки неэквидистантных последовательностей импульсов
2.3. Анализ эффективности модифицированного алгоритма БПФ при обработке сигнала на фоне белого гауссовского шума
2.4. Синтез и анализ многоканальных доплеровских фильтров при обработке неэквидистантных последовательностей импульсов на фоне коррелированных помех
2.5. Выводы
3. СИНТЕЗ ИНТЕРПОЛЯЦИОННЫХ АЛГОРИТМОВ ОЦЕНКИ ЧАСТОТЫ СИГНАЛА В ДОПЛЕРОВСКОМ ПРОЦЕССОРЕ РЛС
3.1. Вводные замечания
3.2. Оценка максимального правдоподобия доплеровской фазы сигнала для прямоугольного окна
3.2. Расчет поправки к оценке доплеровской фазы сигнала для некоторых типов окон
3.3. Анализ точности оценки частоты сигнала при использовании интерполяционных алгоритмов
3.4. Выводы..........................................:..;
4. МОДИФИКАЦИЯ АЛГОРИТМОВ МНОГОКАНАЛЬНОЙ
ДОПЛЕРОВСКОЙ ФИЛЬТРАЦИИ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
4.1. Вводные замечания
4.2. Применение неравномерной шкалы квантования весовых коэффициентов для повышения вычислительной эффективности многоканального фильтра БПФ
4.3. Модификация структуры алгоритма когерентного накопления для повышения его вычислительной эффективности
4.4. Выводы
5. ПРИМЕНЕНИЕ СИНТЕЗИРОВАННЫХ МНОГОКАНАЛЬНЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ
5.1. Вводные замечания
5.1. Разработка алгоритмов первичной обработки сигналов
5.2. Разработка программного обеспечения для синтеза доплеровских фильтров системы первичной обработки сигналов
5.3. Реализация алгоритмов многоканальной фильтрации сигналов.
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Список условных обозначений и аббревиатур
Приложение 2. Листинги программ реализации модифицированных
алгоритмов когерентного накопления
Приложение 3. Копии актов внедрения результатов диссертационной работы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы определяется необходимостью улучшения качественных характеристик современных систем первичной обработки радиолокационной информации, повышения их помехоустойчивости. Это определяет необходимость разработки новых и совершенствования известных алгоритмов многоканальной доплеровской фильтрации в условиях обнаружения эхо-сигналов на фоне шумов и пассивных помех при постоянно возрастающих требованиях к качеству обнаружения сигнала и времени обработки.
Радиолокационные станции, предназначенные для обнаружения и обработки эхо-сигналов, являются универсальным средством получения информации об окружающей обстановке. Необходимость повышения помехоустойчивости современных РЛС определяется тем, что существующие РЛС обнаружения недостаточно эффективны в условиях современных методов маскировки, плохой радиовидимости, выпадении осадков, пыледымовых помех, взаимных помех различных радиосредств.
Поскольку задачи синтеза и анализа сложных радиотехнических систем являются системными, то необходимо учитывать взаимосвязи многих параметров и их влияние на эффективность системы обработки сигнала. Одним из способов повышения эффективности без значительных дополнительных затрат ресурсов являются параметрическая оптимизация одного из основных устройств первичной обработки сигнала - многоканального доплеровского фильтра (МДФ).
Современные бортовые импульсно-доплеровские РЛС, работающие в режиме высокой частоты повторения (ВЧП), обрабатывают отсчеты, число которых выбирается из условия обеспечения заданных характеристик обнаружения сигнала. Ввиду жесткого лимита времени обработки, для реализации алгоритма многоканальной фильтрации, как правило, применяются быстрые алгоритмы Когерентного накопления, в частности, быстрое преобразование Фурье (БПФ). В этом случае при заданном числе обрабатываемых отсчетов улучшение качества обнаружения и измерения параметров сигнала может быть достигнуто путем оптимизации структуры и коэффициентов доплеровского процессора сигналов. При этом учет структуры зондирующего сигнала, корреля-

1 (4я)31013/>н,Т ' '
Последнее выражение определяет среднюю дальность с учетом параметров системы обработки (вектора весовых коэффициентов у) и корреляционных свойств сигналов и помех.
На рис. 1.26 приведены зависимости дальности обнаружения от доплеров-ской фазы сигнала для различных типов используемых весовых функций в условиях обнаружения сигнала с резонансной аппроксимацией спектра на фоне белого гауссовского шума и пассивной помехи с гауссовской аппроксимацией спектра. Расчеты проведены при следующих значениях параметров: N=128; А/СГ=0,01, А/„Г=0,1, /у/’., ИГ-1, 0=300, /„=10 см, 5С=2 м2, Ап=2000 м2. Различные типы линий соответствуют следующим окнам: сплошная - прямоугольному окну, штрих-пунктирная - окну Хэмминга, штриховая ~ окну Дольфа-Чебышева при оптимальном параметре окна. Как видно из рисунка, оптимизация весовой обработки в условиях обнаружения сигнала на фоне пассивных помех позволяет не только увеличить дальность обнаружения сигнала для всего рассматриваемого частотного диапазона при прочих фиксированных параметрах, но также расширить частотный диапазон, в котором возможно обнаружение сигнала при заданной энергетической дальности.
Зависимости дальности обнаружения объекта от доплеровской фазы
Рис. 1.