close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

лаба2

код для вставкиСкачать
Московский авиационный институт
(государственный технический университет)
Филиал "Взлет"
Руководство по выполнению лабораторной работы №2
на тему:
"Исследование обнаружителей радиолокационных сигналов"
г.Ахтубинск
2010 г.
Руководство переработано КТН CHC Быдановым Н.А.
Руководство утверждено на заседании кафедры А21
Протокол №
От " " 2010г.
Лабораторная работа №2
"Исследование обнаружителей радиолокационных сигналов"
Цель: изучение принципов обнаружения РЛ сигналов, алгоритмов и схем обнаружителей, а также расчетно-экспериментальное определение характеристик обнаружения
1.Краткие сведения из теории
Принять решение об обнаружении цели можно по пороговому принципу, то есть цель считается обнаруженной, если выходной сигнал оптимальной системы превысит некоторый заданный уровень - порог . На рис. 1 Рис.1
в качестве примера показан выход системы обработки по модулю при изменении задержки опорного сигнала при наличии нескольких целей и в условиях действия шумов. Очевидно, что при отсутствии шумов любое повышение сигнала над нулевым уровнем свидетельствовало бы о наличии цели в зоне наблюдения. Однако наличие шумов существенно усложняет задачу, так как шумовая составляющая выходного сигнала затрудняет уверенно ответить на вопрос о наличии цели. Для решения этой задачи воспользуемся методами, разработанными в теории проверки статистических гипотез. Так как выходной сигнал является случайным, то возможны четыре статистических события при принятии решения об обнаружении цели.
Правильное решение. Принятие решения о том, что цель на позиции имеется при превышении порога сигналом является правильным в том случае, когда действительно известно (первая гипотеза), что цель в зоне наблюдения имеется. Из-за действия шумов это событие рассматривается как случайное и условная вероятность этого события является вероятностью правильного обнаружения (D).
Ложная тревога. Принятие решения о наличии цели в том случае, когда цели в зоне наблюдения нет (вторая гипотеза) и отраженного от цели сигнала нет. Порог превышен, в этом случае, шумом на выходе устройства обработки. Это ошибочное решение. Вероятность ошибочного решения - вероятность ложной тревоги обозначим как (F).
Рис.2
Пропуск цели (необнаружение имеющейся цели). Это также ошибочное решение, которое возникает в том случае, когда выходной сигнал , даже при наличии отражения от цели, не превышает порога . Вероятность этого ошибочного решения - пропуск цели - обозначим . Правильное необнаружение. Это принятие правильного решения, что цели в зоне наблюдения нет в том случае, когда ее действительно нет (вторая гипотеза). Очевидно, что в этом случае порог не превышен выходным сигналом . Вероятность этого события обозначим . Ложная тревога и правильное необнаружение также составляют полную группу событий и сумма вероятности равна .
Действительно, условная вероятность правильного обнаружения может быть вычислена по известным правилам теории вероятностей как
а условная вероятность ложной тревоги как
На рис.2 вероятностямисоответствуют заштрихованные области условных распределений правее порогового уровня .
Вероятности и существенно зависят от выбора порога . В конечном итоге, достоверность и надежность обнаружения цели зависит от правильного выбора порога . Величина порога зависит от критерия, который должен быть принят при проверке принятых статистических гипотез. Критерий Неймана-Пирсона наиболее широко используется в радиолокации. Этот критерий устанавливает вероятность ложной тревоги заданной величиной, что позволяет однозначно определить требуемый порог. Какие-либо другие параметры и коэффициенты задавать нет необходимости. Самое главное, что величина порога не зависит от наличия сигнала, отраженного от цели, и его энергии.
Наиболее полно свойства радиолокационных систем при решении задач обнаружения целей можно оценить путем построения характеристик обнаружения , которые представляют собой зависимость вероятности правильного обнаружения от величины отношения энергии сигнала, отраженного от цели, к спектральной плотности шумов при заданном в качестве параметра значении вероятности ложной тревоги (рис.3).
Pис.3
Рассмотрим упрощенную структуру идеальной РЛ системы при приеме когерентных сигналов с известной формой, когда отсутствуют различные отклонения от оптимальной системы обработки. Такая система может рассматриваться как образец, с которым можно сравнивать реальные РЛ системы, имеющие потери энергетики и различные отклонения от идеальных условий наблюдения и обработки сигналов.
На рис.4 представлена структура идеального устройства обнаружения целей. Pис.4 Принимаемый сигнал поступает на согласованный фильтр, характеристи-ка которого полностью соответствует форме и спектру излучаемого РЛC сигнала. Пороговое устройство позволяет принять решение об обнаружении цели. Уровень порога выбирается в соответствии с принятым допустимым значении вероятности ложной тревоги . При повышении этого порога сигналы с выхода согласованного фильтра принимается решение об обнаружении цели. Для полностью детерминированного сигнала условные вероятности имеют вид, представленный на рис.5.
Pис.5
соответствующие выражения для расчета вероятностных характеристик имеют вид
;
Для других видов моделей сигналов рассчитаны приближенные формулы связывающие вероятности правильного обнаружения D, ложной тревоги F и отношения сигнал-шум q, приведенные в таблице
2.Лабораторная установка Лабораторная работа выполняется с использованием программ на персональных ЭВМ.
3.Содержание и методика выполнения лабораторной работы
* Изучить принципы построения и оценки эффективности обнаружителей РЛ целей,
* Провести на модели индикатора кругового обзора (ИКО) экспериментальное обнаружение целей и определение их координат[3], (приложение 1),
* Рассчитать характеристики обнаружения D(q) при F=10-4,10-3 и 10-2 для различных моделей радиосигнала согласно выражениям
при n=1и 10 модель3: D=Ft, t=1/(1+nq)
__ _
при n=10 модель 6: D=1-(c+√2c (√n -1)) /nq, c=ln(1/F) * Построить зависимости D(q) при n=1 и 10 для модели 3, а при n=10 для моделей 3, 6 (примеры в приложение 2).
4.Содержание отчета
1)привести структурную схему обнаружителя и графическое изображение плотностей вероятности при расчете по критерию Неймана-Пирсона,
2)привести рисунки ИКО с отметками от реальных и ложных целей,
3)представить таблицы (программы) расчетов,
4)отобразить графики полученных зависимостей,
5)сделать выводы по полученным результатам.
5.Контрольные вопросы
1)Как возникают ошибки "ложной тревоги" и "пропуска цели".
2)Что такое критерий Неймана -Пирсона
3)Каковы основные модели радиосигналов
4)как строятся характеристики обнаружения
5)Что такое пороговая мощность (напряжение).
6)В чем особенность обнаружителей пачек импульсов
7) Что такое пороговое отношение сигнал-шум
8)Как по круговой развертке определять координаты целей
9)Что такое отношение правдоподобия
6.Литература 1)Бакулев П.А., Сосновский А.А.Радиолокационные системы: Лаборатор-ный практикум. Изд.2-е.-М.Радиотехника,2010.-160с.
2)Бакулев П.А.Радиолокационные системы. Учебник для вузов. Изд.2-е.-М.Радиотехника,2007.
3)Нестеров С.В.Учебное пособие "Анализ обстановки, отображаемой индикатором кругового обзора РЛС". -Филиал "Взлет" МАИ,2007.-51с.
Приложение 1. Методика исследований обнаружения целей на ИКО
1) Запустить модель ИКО на ПЭВМ, выполнив следующие действия:
* запуск WINDOWS;
* вызов WINCMD32;
* загрузка LOADER;
* вызов команды "Обстановка" (справа внизу);
* выбор "Новый том Д" из меню "Мои документы";
* выбор папки "Лабораторные работы";
* выбор папки "РЛС кругового обзора";
* выбор папки "ТОРЛН";
* выбор папки "Лабораторная работа 2";
* вызов команды "Включить" (слева внизу);
* вызов команды "Воспроизведение" (слева внизу).
2) Исследовать порядок и особенности отображения на ИКО сигналов от целей, задавая их фиксированные координаты азимута и дальности.
3) Оценить возможности раздельного наблюдения (дешифрирования) реальных и ложных целей.
Приложение 2. Примеры расчетов
Расчетное
выражениеD=СТЕПЕНЬ(F;1/(1+С1))Расчетное
выражениеD=СТЕПЕНЬ(F;1/(1+ n*С1))q / F0,00010,0010,01q*n / F0,00010,0010,0110,010,0316230,1100,4328760,533670,65793320,0464160,10,215443200,6449470,7196860,80308630,10,1778280,316228300,7429640,800250,86195440,1584890,2511890,398107400,7988020,8449470,89375750,2154430,3162280,464159500,8347730,8733260,91365960,268270,3727590,517947600,8598570,8929350,92728570,3162280,4216970,562341700,8783390,9072910,93719780,3593810,4641590,599484800,8925190,9182540,94473290,3981070,5011870,630957900,9037410,92690,950653100,4328760,533670,6579331000,9128430,9338930,955428110,4641590,5623410,6812921100,9203730,9396650,959361120,4923880,5878020,7017041200,9267060,944510,962656130,5179470,610540,7196861300,9321070,9486350,965457140,541170,6309570,7356421400,9367660,952190,967867150,5623410,6493820,7498941500,9408270,9552840,969963160,5817090,6660850,7626991600,9443980,9580020,971802
qD=1-( )/nq100020,076680,254320,4427630,3844530,502880,62850740,538340,627160,7213850,6306720,7017280,77710460,6922270,751440,81425370,7361940,7869490,84078980,769170,813580,8606990,7948180,8342930,876169100,8153360,8508640,888552110,8321240,8644220,898684120,8461130,875720,907127130,8579510,885280,914271140,8680970,8934740,920394150,8768910,9005760,925701
2
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
16
Размер файла
750 Кб
Теги
лаба
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа