Реферати українською » Коммуникации и связь » Сутність і алгоритм некогерентного накопичення сигналу


Реферат Сутність і алгоритм некогерентного накопичення сигналу

БІЛОРУСЬКИЙГОСУДРАСТВЕННЫЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАТИКИ ІРАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

 

КафедраЭТТ


>РЕФЕРАТ

На тему:


«Сутність і алгоритмнекогерентного накопичення сигналу»


МІНСЬК, 2008


Корекціядоплеровского набігу фази сигналу у період повторення (компенсаціядоплеровского змішання частоти прийнятого сигналу ) прикогерентном накопиченні

свідчить про необхідність попереднього вимірудоплеровского змішання частоти прийнятого сигналу приодноканальном (подоплеровской частоті)корреляционном чи фільтровому побудові когерентного нагромаджувача, або необхідність багатоканального побудови когерентного нагромаджувача, сукупність каналів якого перекриває весь діапазон очікуванихдоплеровских частот. Складність технічної реалізації когерентного накопичення змушує часто відмовитися від його переваг і обмежуватисянекогерентним накопиченням сигналу

,

яка передбачає детекторування одиночних сигналів, їх суміщення в часі та підсумовування на інтервалу спостереження.

Обидва алгоритму - когерентного інекогерентного накопиченнямо гут об'єднані єдиною спільною вираженням -квадратичной формою, котра матрицею обробки:

,

де елементи матриці обробки

>КвадратАЧХ пристрої і матриця обробки пов'язані перетворенням Фур'є:

.

Що стосується когерентного накопиченняАЧХ устрою єгребенчатой (рис. 1)

.

Причому ширина зубців зворотно пропорційна часу спостереження

,

тобто. час когерентного накопичення одно часу спостереження

.

Що стосуєтьсянекогерентного накопиченняАЧХ устрою перестає бутигребенчатой (рис. 2)

.

Вона стає рівномірної, тобто. її зубці хіба що розширюються до частоти повторення

а час когерентного накопичення скорочується до одного періоду повторення

.

Це означає, що знекогерентном накопиченні відсутня спектральна селекція.Некогерентное накопичення є істотно нелінійної обробкою, коли він виділення сигналу і натомість по хутро здійснюється не так на основі спектральною селекції, але в основі відмінностей законів розподілунекогерентного накопичення шуму йнекогерентного накопичення суміші сигналу та галасу.

>Рис. 1.АЧХнекогерентного нагромаджувача сигналу.

>Рис. 2.Некогерентний нагромаджувач сигналу у складіобнаружителя при кореляційної обробці.

Слід зазначити, щонекогерентное накопичення сигналу, як процедура його обробки, у разі оптимальна:

а випадки швидкофлуктуирующего сигналу (), коли енергетичний спектр сигналу перестає бутигребенчатим, тобто. зникає основа спектральною селекції чисинфазного (когерентного) накопичення;

б) у разі сильного сигналу (), коли використання відмінностей у законах розподілунекогерентно накопичених сигналу та галасу дає більший ефект з погляду характеристик виявлення, ніж використання їх спектральних відмінності.


Способинекогерентного накопичення сигналу. Ефектнекогерентного накопичення сигналу у системі "індикатор- оператор".

 

Спосіб технічної реалізаціїнекогерентного накопичення залежить від способу здійснення попереднього етапу обробки (обробка одиночного сигналу,когерентная компенсація заважаючих відображень).

Прикорреляционном способі попередньогокогерентно го етапу обробки після освіти квадрата модуля результату когерентної обробки, тобто. детектування, повинен бути використаний інтегратор (рис. 2). Як інтегратора можна використовуватиапериодический фільтр (інтегруюча ланцюг), стала часу якого значно більше часунекогерентного накопичення або часі спостереження (). >Эпюри напруг,пояснявшие роботунекогерентного нагромаджувача у складі кореляційногообнаружителя, показані на рис. 3.

При фільтрової обробці одиночного сигналу і когерентної компенсації заважаючих відображень, яка характеризуєтьсяинвариантностью вчасно запізнювання, длянекогерентного накопичення сигналу у сфері збереження властивості інваріантості після детектора має бути використанафильтровое пристрійчереспериодного підсумовування (>ЧПС) або намногоотводной лінії затримки, або нарециркуляторе.

>Рис. 3.Эпюри напруг,поясняющие роботунекогерентного нагромаджувача у складі кореляційногообнаружителя.

 

>Рис. 4.Некогерентний нагромаджувач сигналу у складіобнаружителя при фільтрової обробці.

>Рис. 5.Эпюри напруг,поясняющие роботунекогерентного нагромаджувача у складіфильтровогообнаружителя.

>Рис. 6. Нормалізаціяхи-квадрат розподілу зі зростанням параметра n


>Некогерентное накопичення є важливим етапом обробки послідовності сигналів, помітно який поліпшує характеристики виявлення система. Однак у радіолокаційних станціях, у яких результати огляду відбиваються на індикаторах та рішення приймається оператором, візуально наглядачами за екраном індикатора, технічно реалізованінекогерентние нагромаджувачі відсутні.Цело у цьому, що з будь-якої системі ">индикатор-оператор" осягається ефектнекогерентного накопичення або з допомогою ефектупослесвечения люмінофору екрана індикатора (індикатори одномірні), або з допомогою ефекту розпізнавання образу "пачки".Послесвечение призводять до накопиченні на екрані індикатора яскравості зображення, що пручимо свідчить про еквівалентність ефекту накопичення Яскравості ефектунекогерентного накопичення.Эквивалентность ефекту розпізнавання образу "пачки" інекогерентного накопичення можна пояснити так: що більше число одиночних сигналів N в « пачці «, то складніше образ цілі й то складніше заваді його зруйнувати. Експериментальні дослідження підтверджують основні висновки теорії візуального виявлення, тобто. еквівалентність ефекту візуальної індикації пачки ефекту їїнекогерентного накопичення.

Тож у відсутність технічно реалізованогонекогерентного нагромаджувача у складі системи ефектнекогерентного накопичення при розрахунку характеристик виявлення радіолокаційної системи має враховуватись.

Характеристики виявлення принекогерентном накопиченні сигналу

 

На виходінекогерентного нагромаджувача формується випадкова величина . Її закон розподілу визначається:

- по-перше, законом розподілу доданків , тобто. законом розподілу суміші сигналу та галасу не вдома детектора, що є експонентним, як закон розподілу квадрата модуля нормально розподіленої випадкової величини ;

- по-друге, числом доданків N;

- по-третє, ступенемкоррелированности доданків» яка від відносної інтенсивності імеждупериоднойкоррелированности сигналу.

У випадку закон розподілу суми експоненціально розподілених випадкових величин є званехи-квадрат розподіл

, ,

число ступенів свободи якого 2N залежить від кількості і рівнякоррелированности доданків. Цей Закон розподілу єдвухпараметрическим (), причому параметр n визначає співвідношення квадрата середнього значення й дисперсії випадкової величини Z:

.

>Значениюn=1 відповідаєекспоненциальное розподіл. При збільшенні параметра n >1 відбувається нормалізація закону розподілу (рис. 6).

Простежимо на фізичному рівні еволюцію закону розподілу випадкової величини Z , тобто. еволюції параметра n за зміни числа доданків N, відносної інтенсивності імеждупериоднойкоррелированности сигналу. При незалежних (>некоррелированних) доданків, що вирізняло випадку відсутності сигналу () і наявність лишенекоррелированного від періоду на період шуму або заради випадку наявності суміші шуму й швидкофлуктуирующего сигналу () довільній інтенсивності параметр n (половина числа ступенів свободихи-квадрат розподілу) визначається кількістю доданків:

, ,

тобто. відбувається нормалізація закону розподілу випадкової вели чини Z зі збільшенням числа доданків, що він відповідає центральної граничною теоремі теорії ймовірностей (теоремі Ляпунова). При сильнокоррелированних доданків, що вирізняло випадку сильного () повільнофлуктуирующего () сигналу, закон розподілу суми визначається законом розподілу доданків, тобто. зберігаєтьсяекспонециальним:

, , .

Розглянуті окремі випадки “поглинаються” наступним співвідношенням, визначальним еволюцію параметра n за зміни числа доданків N , відносної інтенсивності імеждупериоднойкоррелированности сигналу:

.

У цьому ймовірності удаваної тривоги й правильного виявлення визначаються такими висловлюваннями:

,

,

де - неповнагамма-функция,

 - повнагамма-функция,

 - половина числа ступенів свободихи-квадрат розподілу є у відсутність сигналу

 - половина числа ступенів свободихи-квадрат розподілу за наявності повільнофлуктуирующего сигналу , - нормований поріг.

>Нормированние неповнігамма-функциитабулировани і необхідно користуватися при розрахунку і аналізі характеристик виявлення. На рис. 7 і побачили 8-го показані розраховані характеристики виявлення принекогерентном накопиченні повільно () і швидко ()флуктуирующего сигналу, виходячи з яких можна зробити такі висновки.

>Рис. 7. Характеристики виявлення принекогерентном накопиченні повільнофлуктуирующего сигналу.


По-перше,некогерентное накопичення є ефективною операцією обробки сигналу, котра покращує характеристики виявлення системи як із повільно () швидко ()флуктуирующем сигналі.

>Рис. 8. Характеристики виявлення принекогерентном накопиченні швидкофлуктуирующего сигналу ().

По-друге, ефективністьнекогерентного накопичення повільнофлуктуирующего сигналу, обумовлена як виграш впороговом сигналі

,

поступається ефективності когерентного накопичення такої ж сигналу. Якщо ефективність когерентного накопичення визначається кількістю сигналів

,

то ефективністьнекогерентного накопичення зростає повільніше, ніж збільшується кількість доданків

Ефективність, котре виражається удецибелах, визначається так:

Це означає, що знекогерентном накопиченні мають місце втрати проти когерентним накопиченням

що є вдецибелах

>Рис. 9. Порівняння характеристик виявлення когерентного (>КН) інекогерентного (>НН) накопичення у сферінадпорогових сильних повільно флуктуючих сигналів.


 

>Рис. 10. Пояснення перевагнекогерентного накопичення проти когерентним у разі сильного повільнофлуктуирующего сигналу.

Наприклад, приN=16 ефективністьнекогерентного накопичення ,а втрати принекогерентном накопиченні , тобто. становлять 3дб.

По-третє, у сферінадпорогових сильних сигналівнекогерентное накопичення повільнофлуктуирующего сигналу виявляється ефективніше когерентного накопичення (рис. 9). Основою цього феномена єдиаметральное відмінність законів розподілукогерентно інекогерентно накопиченого шуму () і однаковість законів розподілукогерентно інекогерентно накопиченої суміші сильного сигналу та галасу (). У цьому ймовірність правильного виявлення прикогерентном інекогерентном накопиченні сильних сигналів виявляються однаковими () , а ймовірність удаваної тривоги прикогерентном накопиченні більша, аніж занекогерентном накопиченні (),т.к.експоненциальное розподіл () у сферінадпорогових сигналів убуває повільніше, ніж >хи -квадрат розподіл з великою кількістю ступенів свободи () (рис. 10).


ЛІТЕРАТУРА

 

1. Охріменка А.Є. Основи вилучення, обробітку грунту і передачі. (О 6-й частинах). Мінськ,МРТИ, 2004.

2. Медична техніка, М., Медицина 1996-2000 р.

3. Сіверс О.П. Проектування радіоприймальних пристроїв, М., Радіо і зв'язок, 2006.

4.Чердинцев В.В.Радиотехнические системи. –Мн.: Вищу школу, 2005.

5.Радиотехника і електроніка.Межведоств.темат.научн. збірник.Вип. 22, Мінськ,БГУИР, 2004.


Схожі реферати:

Навігація