УДК 621.391.825

Алгоритмы обнаружения помех

Храмцов Егор Михайлович – аспирант Научно-исследовательского института приборостроения им. В. В. Тихомирова.

Аннотация: Статья посвящена анализу существующих алгоритмов обнаружения помех. В статье рассмотрена классификация существующих систем обнаружения помех. Выявлены преимущества и недостатки применяемых на практике алгоритмов. Сформулированы современные тенденции в развитии борьбы с помехами.

Ключевые слова: помехи, алгоритмы обнаружения, статистические методы, спектральные методы, система первичной обработки информации.

Развитие систем радиопеленгации излучающих систем противника, состоящих в комплексе управления противовоздушной обороны противоборствующей стороны, требует все более эффективно контролировать наземное и воздушное пространство с использованием первичных радиолокационных станций. Поэтому возникает необходимость более результативно обнаруживать объекты наземного и воздушного пространства.

Имеющиеся системы обнаружения помех могут использовать спектральные или статистические различия помех и целей.

Комплекс алгоритмов статистических методов базируется на математической теории распознавания сигналов на фоне помех. Если имеются достаточные априорные статистические данные о помехе и сигнале, не вызывает затруднений обнаружить цель путем синтеза оптимального алгоритма.

Синтез оптимального алгоритма обнаружения цели при априорной неопределенности может достигаться с использованием адаптивного параметрического (байесовского) подхода. Это значит, что алгоритм обнаружения синтезируется в условиях полной априорной определенности, а затем его неизвестные параметры заменяются их оценками.

Также для оптимизации рабочих характеристик данных алгоритмов необходимо иметь большое число каналов обработки. Из-за этого возрастают вычислительные затраты, усложняется реализация алгоритмов в реальных условиях.

Использование статистических методов может быть связано также с разработкой алгоритмов, которые отличаются нечувствительностью или слабой чувствительностью к неизвестным статистическим характеристикам помех и сигналов.

Приведем в пример инвариантный алгоритм обнаружения когерентного сигнала, где амплитуда неизвестна, а начальная фаза на фоне гауссовских помех случайная. В качестве предпороговой статистики здесь используется инвариантная статистика Хотеллинга Т2, которая в отсутствии сигнала распределяется независимо от корреляционной матрицы помехи.

К достоинствам такой системы обнаружения относится ее структура. На нее не влияет доплеровская частота отраженного сигнала. Поэтому ей требуются оценка или построение многоканального обнаружителя. Но рабочие характеристики алгоритма обнаружения в такой системе снижаются в сравнении с оптимальным алгоритмом.

К непараметрическим приемникам обнаружения сигналов на фоне белого шума относят ранговые, знаковые, знаково-ранговые обнаружители. Однако синтезировать непараметрический алгоритм обнаружения на фоне коррелированных помех для конечного числа наблюдений оказывается невозможным в силу непреодолимых математических трудностей. Поэтому они могу быть получены только в теории.

Располагая неизвестными статистическими параметрами распределения помех и сигналов, можно воспользоваться алгоритмом обнаружения с нейросетевой структурой. Но у такого алгоритма есть минус в виде затрудненного анализа и трудностей в получении рабочих параметров. Поэтому данные структуры в большинстве случаев применяются в простых задачах, к примеру, в сжатии радиолокационных сигналов.

В отличие от спектральных алгоритмов обнаружения алгоритмы статистического различия помех и целей характеризуются эффективностью, которая приближается к теоретически достижимой. Но для них нужны большие вычислительные затраты. Это сужает возможность их использования на практике.

Большая информационная значимость анализа методов борьбы с помехами требует от нас обратить внимание на радиосистемы, отвечающие за первичную обработку данных. На текущий момент применение и развитие методов борьбы с помехами ориентируются именно на модернизацию таких систем.

Первичная обработка информации – комплекс операторных либо функциональных преобразований входных процессов, на базе которых оцениваются информативные параметры сигналов.

Такие операции – это, к примеру, предварительное распределение сигналов по различным параметрам, перевод входного потока данных в нормированный поток, сравнительный анализ параметров с мерой, преобразование выходного эффекта в удобный для отсчета вид. Если в ходе первичной обработки полезные сигналы отделяются от помех с помощью статистических методов, то вторичная обработка применяет уже статистическую информацию о совокупности параметров анализируемых процессов, на базе которых решаются различные задачи, например, определение типа источника сигнала, выявление его текущих координат.

За сложностью систем первичной обработки информации, определяющей ее значение в рассмотрении алгоритмов и методов обнаружения помех, стоят их тактические и технические требований, обусловленные большим многообразием принципов, алгоритмов, вариантов реализации.

В ходе первичной обработки могут использоваться как статистические, так и спектральные методы распределения помех.

Аналитическое исследование алгоритмов методов обнаружения помех на практике дает возможность не потерять работоспособность радиолокационного сопровождения цели при возникновении ложных отметок. При выборе метода борьбы с помехами должны учитываться постановка цели, назначение системы, ее расположение, тип сопровождаемых целей (морские, наземные, воздушные, подвижные или неподвижные), имеющиеся в наличии априорные сведения о параметрах помеховых и целевых сигналов, требования к объему вычислительных затрат.

Список литературы

1. Сытенький В. Д. Определение направления на источник излучения радиально-базовым методом //Материалы международной научной кон­ференции "Анализ и синтез как методы научного познания" – часть 3, – Тагнарог: ТРТУ, 2004, С. 57-59.
2. Сытенький В. Д. Система определения координат источника излуче­ния радиально-базовым методом //Материалы международной научной конференции "Системный подход в науке о природе, человеке и техни­ке" – часть 3, – Тагнарог: ТРТУ, 2003, С. 69-72
3. Булычев Ю. Г., Бурлай И. В. Оценивание параметров движения объек­тов на базе высокоточных угломерных систем //Радиотехника и электро­ника .- 1992. Т. 37. – №4. – С. 618 – 627.
4. Булычев Ю. Г., Коротун А. А., Манин А. /7., Моторкин В, А. Оценива­ние параметров траектории по угломерным данным подвижного пелен­гатора. //Изв. Вузов. Радиоэлектроника, 1991, т.34, №4.
5. Булычев Ю. Г., Коротун А. А., Манин А. П., Моторкин В. А. Опреде­ление координат цели по угломерным данным подвижного приемного пункта//Радиотехника, 1992, №4.
6. Дрогалин В. В. и др. Определение координат и параметров движения источников радиоизлучений по угломерным данным в однопозиционных бортовых радиолокационных системах //Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. – 2002. – №3. – С. 64-95.
7. Булычев Ю. Г., Шухардин А. Н. Идентификация параметров траекто­рии цели на базе одноканального подвижного пеленгатора //Радиотехника, 2004, №8. С. 3 – 7.
8. Мельников Ю. П., Попов С. В. Определение дальности при пеленгова­нии объекта с частично известными параметрами ' движения //Радиотехника. -2003. – №4. С. 71 – 77.
9. Виноградов А. Д., Борисов О. В. Исследование возможностей повы­шения точности радиопеленгования с использованием трехэлементного интерферометра //Радиотехника. – 1999. – №6. С. 46 – 48.