![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Синдлер Ю.Б. Метод двухступенчатого статистического анализа и его приложения в технике
.pdfОба интеграла в (7.54) берутся по области |
U\ ( u l s , и 1 с ), |
т. е. |
||||
по плоскости u2sOu2c за |
исключением круга (рис. 36). Условную |
|||||
плотность вероятности |
/ 0 |
( u 2 s , и2с |
| ии, щс) |
величин |
u2s |
и и2е |
при гипотезе Н0 нетрудно |
найти, |
используя (7.52): |
|
|
||
/о («а,, "ге | " і * . Ще) = |
/о (»2«. "2с) |
= " 2 ^ 7е х Р { |
^tg-z2 0 |
} • |
С7 "5 5 ) |
|
Условную плотность вероятности / х (и2 5 , и 2 с |
| и1 5 , и1 с ) тех же ве |
личин при гипотезе Ну можно найти, разделив совместную плот
ность вероятности/х |
( u l |
s , ulc, |
u2s, и2с) на плотность вероятности/I(K1 S , |
|||||||||
и1с) |
величин |
uls и и1с. |
Обе эти функции можно легко определить |
|||||||||
из |
(7.50) |
и |
(7.52). Опуская |
промежуточные |
выкладки, |
запишем |
||||||
|
/і |
( U 2 S ) |
М 2 С |
Illls> Ulc) |
|
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
I s |
|
gl )' |
|
|
|
ехр |
|
|
1 |
+ |
|
1 + |
(7.56) |
|||
|
|
2кв\ |
|
|
|
|
|
20* |
|
|
||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-a |
ga (1 + gi + |
ga) |
|
|
|
|
|
(7.57). |
|||
|
Таким |
образом, |
|
мы видим, |
что подынтегральные |
функции |
||||||
в (7.54) представляют |
собой |
|
«колоколообразные» поверхности с |
|||||||||
центрами в точках ( |
, |
, |
, |
, |
, |
^ и (0, 0) (точки 2 и 3 на рис. 36). |
Эти точки, а также точка 1 (центр кру га, по которому не производится интег рирование) лежат на одной прямой. Таким образом, изменение величин u l s и и1с при условии, что Ry остается без изменения, не приводит к изменению функции о ( u l s , ulc, g2). Далее, поскольку величины 1у и R x связаны между собой соотношением (см. (7.50))
|
1 + |
ехр |
L2(1 |
|
, (7.58) |
Рис. 37 |
|
|
|
|
+ g i ) |
|
|
|
|||
мы приходим |
к выводу, |
что |
функция A ( u l s , u l c , g2 ), а |
следова |
||||
тельно, и оптимальное промежуточное правило g2 (ulsl |
и1с) |
яв |
||||||
ляются функциями величины Ry. Обозначим эти функции A (Ru |
g2) |
|||||||
и g2(Ri). |
На |
рис. 37 приведены примеры |
оптимальных |
функций |
||||
S2 Ф-і) |
Д л я значения gx = 5. |
В скобках |
даны значения |
In Хр и |
||||
In %1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
7.5. Некоторые вопросы оптимизации
многоканальных двухступенчатых процедур
До сих пор мы рассматривали случай, когда задержка сигнала т с известна. Предположим теперь, что величина т с неизвестна, но известно, что она может быть равной любому из заданного мно жества т чисел (т ^> 1). Согласно принятой в теории обнаруже ния терминологии [4], процедура обнаружения в этом случае
называется многоканальной |
(т — число |
каналов). Если тс имеет |
i-e значение (і = 1,..., т), |
то говорят, |
что сигнал находится в |
г'-м канале. В общем случае может быть несколько сигналов в раз
личных |
каналах. |
|
|
|
Пусть |
llt и l2i |
— отношения правдоподобия, полученные в |
||
і-м канале соответственно на первой и второй |
ступенях. |
Обоз |
||
начим через 1х и 12 |
7?г-мерные векторы l j = (ln,..., |
11т) и 12 = |
(Z2 1 ,... |
Z2 m ). Предположим, что величины llt и l2i непрерывны, и обозна чим их плотности вероятности при отсутствии сигнала в т-'-м кана
ле |
/о (hi) и /о {hi, |
Sz), а П Р Н |
наличии |
сигнала |
в і-м канале — |
fi |
(hi) и /і (hi, S-ї)- |
Функции |
f0 (l2i, g2) |
и / j (12(, |
g2) зависят от от |
ношения сигнал/шум на второй ступени g2. Величину g2 будем считать одинаковой для всех каналов. Примем, что все величины hi,---*hm, hi,---, hm взаимно независимы, когда установлено, в каких каналах присутствуют сигналы, а в каких отсутствуют.
Для краткости совместную плотность вероятности величин 1п,..., |
h т |
|||||||||||||
будем |
записывать |
в виде / (lj) и называть плотностью |
вероятности |
|||||||||||
вектора |
l j , а 7/г-мерный интеграл |
от этой плотности по некоторой |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
области |
U |
будем |
записывать в виде |
^ |
f(h)dli, |
|
где |
<І1Х = |
dZjj. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
і.єи |
|
вектора |
і=і |
он |
||
Если интеграл берется по всему пространству |
l l t то |
|||||||||||||
записывается |
в виде |
^ / (lt ) |
Аналогичные |
записи |
будем де- |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
лать и для вектора 12 . |
мы рассмотрим, промежуточное |
|||||||||||||
Во |
всех процедурах, которые |
|||||||||||||
решающее |
правило определяется |
в |
виде |
детерминированной |
||||||||||
функции g2 |
(lj) вектора |
1г. Все пространство вектора I j может быть |
||||||||||||
разделено |
на |
две |
области: £ / 0 , где |
g2 |
= 0, |
и |
Us, |
где |
g2 > 0. |
|||||
Если |
h £ Ug, |
то |
окончательное |
решающее |
правило |
строится |
||||||||
посредством |
разбиения |
пространства вектора |
1 2 |
на некоторые |
об |
|||||||||
ласти, причем это разбиение зависит |
от значения вектора 1х внут |
ри области Ug. Окончательное решение принимается в зависимости
от |
того, в какую область попадет |
вектор |
12 . Область |
U0, где |
||
gz |
= 0, также разбита на части, |
и, |
если 1х |
£ U0, то решение при |
||
нимается в зависимости от того, |
в какую часть |
попадет вектор 1Х . |
||||
|
Рассмотрим ряд постановок |
задач и найдем |
для них |
логиче |
ские схемы оптимальных двухступенчатых процедур, которые обеспечивают экстремум функции Лагранжа.
Двухступенчатое многоканальное обнаружение одного сигнала без указания канала
Допустим, что на входе приемника может присутствовать только один сигнал, причем с равной вероятностью он может ока заться в любом канале. Требуется проверить гипотезы На о
его отсутствии и Нх |
о его наличии, не указывая при этом канал, |
в котором сигнал |
находится. Мы имеем задачу проверки двух |
простых гипотез, и для построения оптимальной двухступенча той процедуры можем воспользоваться методами, приведенными в главе 5.
Отношение правдоподобия двух выборок, которое нужно вы числить для принятия окончательного решения, выражается через
скалярное произведение векторов l t и 1., [11: |
|
||||||
|
|
І=І |
|
|
|
|
|
Отношение правдоподобия |
первой |
выборки равно |
|
||||
m |
|
|
|
|
|
|
|
Zi = ^ r 2 A i . |
|
|
|
|
|
(7-60) |
|
т i=i |
|
|
|
|
|
|
|
Функция а (lx, g2), необходимая для построения |
оптимального |
||||||
промежуточного |
правила, |
имеет |
вид |
|
|||
|
|
|
X |
cty |
( l i , g2). |
(7.61) |
|
a (lx, g2) = |
% |
go) — -g- |
|||||
Функции |
я у |
(lx, g2) и |
a y |
(\x, g2) |
представляют |
собой вероят |
ности события I j > Xp при фиксированных \ и g2, когда верны ги
потезы Нх |
или |
Н0 соответственно. |
Укажем |
способ построения |
этих функций. |
|
|
|
|
Пусть |
верна |
гипотеза Нх. Это |
означает, |
что сигнал присут |
ствует, причем вероятность того, что он окажется в г-м канале, равна
|
|
I |
I |
т |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
ht |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k=l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначим через Pt |
(lx, g2) |
вероятность |
события I ^> XF, |
когда |
||||||
сигнал |
присутствует в |
і-м канале, і = |
1,..., т. Если g2 |
0, |
то |
|||||
|
|
|
т |
X |
|
|
|
|
|
|
1^>Хр, |
когда |
2 Pkhk |
^> —» |
П Р И |
э т |
о м |
величины |
12х,...,12т |
||
|
|
|
fc=i |
1 |
|
|
|
|
|
|
случайны, |
независимы, |
l2i имеет плотность вероятностиД (l2i, |
g2), |
|||||||
а 12к, |
к =f= і, |
имеет плотность |
/ 0 (l2h, |
g2). Если g2 = 0, то |
Pt |
(lx, |
||||
0) = 0, |
когда |
lx <^XF, |
и Pt (\х, 0) = |
1, когда 1Х > Яр. |
|
|
|
Функция |
я у |
|
g2), |
очевидно, |
равна |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
"у |
fli, |
ft) |
= |
S |
А*** (її, |
ft), |
ft |
> |
0. |
|
|
|
|
(7.63) |
|||
|
Пусть |
теперь |
верпа гипотеза |
|
|
Если g2 |
^> 0, |
то |
функция |
|||||||||
а у |
( l x , g2 ) |
представляет |
собой не что |
иное, как |
вероятность |
собы- |
||||||||||||
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ти я 2 |
hihi |
^> '"•'W, когда все величины |
Z.,;, і = 1,..., иг, имеют |
плот |
||||||||||||||
|
і в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ность вероятности /о (Z2 i , g2 ). Если |
g 2 |
= |
0, |
то ау |
(\и |
0) = |
0, |
когда |
||||||||||
lx |
< X F и |
а у (І,, 0) |
= |
1, |
когда 1Х |
> |
Л,^. |
|
|
|
|
|
||||||
а у |
Мы |
видим, |
что |
процесс |
вычисления |
функций |
Pi (1х , g2 ) и |
|||||||||||
(1ц |
ft) П Р И |
ft |
^> 0 |
состоит |
в оценке сумм |
независимых |
слу |
чайных величин, что в общем случае представляет собой нелегкую задачу.
Двухступенчатое многоканальное обнаружение одного сигнала с указанием канала
Рассматриваемая здесь процедура отличается от предыдущей лишь одним условием, которое состоит в том, что в случае решения о наличии сигнала требуется указать канал, в котором он нахо
дится. Таким образом, требуется проверить т + |
1 гипотез: ги |
|||||||||||||||||
потезу |
Н0: |
|
«сигнал |
отсутствует», гипотезу Нх: |
|
«сигнал |
присут |
|||||||||||
ствует в первом канале», |
|
гипотезу |
Ит: |
«сигнал присутствует |
||||||||||||||
в т-м канале». |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Двухступенчатая |
процедура здесь также строится на векто |
|||||||||||||||||
рах 1х и 12 . Пространство |
вектора I , здесь разбивается на т + |
1 |
||||||||||||||||
областей |
£/°(li), |
U1 ( l i ) , . . . , |
Um |
(І^Г |
когда |
lxeUe |
|
и |
ft |
> |
0. |
|||||||
Область Z70, где g2 |
= 0, также разбивается иа |
т + |
1 |
областей |
||||||||||||||
U°0, Z7J, |
|
U™. |
Гипотеза |
Ht |
принимается в |
том случае, |
если |
|||||||||||
І! б иг0 |
или |
Іх Є Ug |
и 1 2 б |
Ui (1х ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Пусть |
1х |
и g2 |
фиксированы и пусть Р ц (]х, |
g2) |
— |
вероятность |
||||||||||||
принятия гипотезы Hj, когда верна гипотеза Ні, |
і, / = |
0, 1,..., т. |
||||||||||||||||
Если |
І і Є ^ о , |
т - |
е. |
g2 = |
0, |
то |
Pij (lx, 0) |
= 1, |
|
когда |
1± £ (Р0, |
|||||||
И РЦ (її, |
[0) = |
0, |
когда |
1х |
$ Z/j. Если ^ |
£ Z7g, |
|
т. е. |
g 2 |
> |
0, |
то |
||||||
^ ( l i , f t ) = |
|
S |
/ i & . f t ) * 1 * . |
|
|
|
|
|
|
|
( 7 - 6 4 ) |
|||||||
|
|
|
|
1 = 6 ^ ( 1 , ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где /І (12 , |
g2 ) — плотность |
вероятности вектора 12 |
при условии, что |
|||||||||||||||
верна |
гипотеза |
Ні, |
і = 0, 1, ... , |
т. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Введем 2т + 2 показателей процедуры: F — вероятность при нятия одной из гипотез Нт, когда верна гипотеза Н0 (это событие назовем ложной тревогой); Mt — вероятность принятия гипотезы Н0, когда верпа Ht, і = 1,..., т (это событие назовем
пропуском |
сигнала); |
(3; — вероятность |
принятия гипотезы |
II j, |
|||||||||
/ ф |
О и і =f= і, і огда |
іериа |
г = |
1,..., т (ошибочное указание |
|||||||||
канала); Е0 (g2) — среднее отношение сигнал/шум при |
условии, |
||||||||||||
что |
верна |
гипотеза Я 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Найдем |
эти |
показатели. |
Если |
задаться |
условием, что 1х и g.2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
фиксированы, то вероятность |
ложной тревоги равна 2 |
Р<н Gi, §z)- |
|||||||||||
|
Для |
того |
чтобы |
|
найти безусловную |
i = l |
ложной |
||||||
|
|
вероятность |
|||||||||||
тревоги F , следует усреднить это выражение по 1Х, имея в виду, |
|||||||||||||
что |
g 2 = |
g2 (1х ) |
является функцией |
от ] х . Имеем |
|
|
|
||||||
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р = \ 2^(1і,^)/о(1і)й1х, |
|
|
|
|
(7.65) |
|||||||
|
|
І 1 1 = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
/ 0 (lj) — плотность |
вероятности |
вектора |
1х при гипотезе |
Н0. |
||||||||
|
С помощью аналогичных рассуждений получаем остальные |
||||||||||||
показатели: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Af j = |
J l>t 0 |
Д Oi) |
i = |
l,...,m, |
|
|
(7.66) |
|||||
|
|
її |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gi = |
$ |
2 РІЧ ОХ, ft) / І |
fli) і = 1, . . . , m, к ф і, |
|
(7.67) |
|||||||
|
|
it |
ft=i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
ft (ly) — плотность |
вероятности |
1г |
при гипотезе |
Ні, |
|
|
||||||
|
E0(g2)=\gAh)f0(h)dl1. |
|
|
|
|
|
|
|
(7.68) |
||||
|
|
|
1| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим условно-экстремальную задачу с 2т -\- 1 усло |
||||||||||||
виями: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м и н {Е0 ( g 2 ) \F^bF, |
|
My<bM,..., |
|
Мт< |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
< Ь л , , Є 1 < Ь с , . - . , Є т < 6 с } , |
|
(7-69) |
|||||||
где |
6м, &ц — заданные |
величины. |
|
|
|
|
|
Существенное значение в этой задаче имеет тот факт, что к величинам Mi и G; для различных каналов предъявляются оди наковые требования. В силу этого обстоятельства, а также учи тывая идентичность каналов, примем, что множители Лагранжа, стоящие перед всеми Mi, равны одной и той.же величине Хм, а перед всеми Gi — одной и той же величине XG- Функция Лагран жа имеет вид
тт
L=EQ (g2) + X F F + Хм 2 |
МІ + XG 2 Gt - A , |
(7.70) |
i = l |
i = l |
|
где Л = Xpbp -f- тХмЬм -\- mXGbG.
Подставив сюда значения показателей, после несложных преобразований получаем
L |
= |
J A ( l l f g2) |
U ( У Лі + |
пЛе - |
Л, |
(7.71) |
|||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
( l l f |
ft) = |
£s |
+ |
7)1 |
|
W 2 i ) / о ( U , f t ) d l a |
4 |
|||
2 |
\ |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
І =І ьєичі») |
|
|
|
||
|
|
|
+ |
J |
|
- |
A g ) г/0 |
(i2 ,-g2 ) d i 2 , |
(7.72) |
||
если |
ft > |
О, |
а при |
ft |
= 0 |
|
|
|
|||
i 4 ( l l s |
0 ) |
= |
m (XM — XG) llt |
если |
І! б Ul, |
(7.73) |
|||||
XF |
— XG |
J l b если її б C/0> г = 1 , . . ., /ге. |
|||||||||
|
|
|
|
|
Здесь l и Zx определяются выражениями (7.59) и (7.60). Из (7.72)
вытекает оптимальное |
правило |
разбиения пространства |
вектора |
|
12 на области U0 |
(\г), |
Vі (li), ... , |
Um (1х ). Для каждого 12 |
должны |
быть определены |
величины т (Хм — XG) I, Хр — Ха 1ц1<ц,..., Хр — |
— XQ l i m l i m и найдена минимальная из них. Если первая величина
минимальна, то точка |
12 относится к области U0 |
(1Х); если вторая |
||||||
минимальна, то к области U1 |
(\г) и т. д. |
|
|
|||||
|
Оптимальное значение ft для каждого 1г может быть найдено |
|||||||
путем |
отыскания минимума |
функции |
А (1^ g2) |
но g2 |
(g2 > 0). |
|||
Если функция g2 (1а) |
построена и при |
этом определена |
область |
|||||
Ua, |
где g2 = |
0, то разбиение |
области U0 производится аналогич |
|||||
ным способом. |
С этой целью вычисляют величины 771 (Хм — XG) 1г |
|||||||
Хр — XGln,..., |
Хр — XGllm |
и находят минимальную из них. Если' |
||||||
первая |
минимальна, то 1 1 х £ |
если |
вторая |
минимальна, то |
||||
І! б |
Ul |
И Т. |
Д . |
|
|
|
|
|
Заметим, что в общем случае практическое вычисление функ ции А может встретить затруднения, поскольку оно связано с вычислением m-мерных интегралов. Задача может быть упроще на, когда Хм — XG. В этом случае, как видно из (7.72), оконча тельное решающее правило состоит в следующем. Для всех кана
лов вычисляют произведения lxil2i. |
Пусть (ІЦІ2І)М |
= |
макс |
[Іц12і,..-, |
|||||
hmhm) |
— максимальное |
среди |
них, |
причем оно |
соответствует |
||||
г-му каналу. Если (1ц1ц)м |
^> Xp/XG, |
то принимают решение о |
|||||||
том, что сигнал присутствует |
в г-ы канале. Если |
(ІЦІ2І)М<С |
Хр/Хц, |
||||||
то принимают решение об отсутствии сигнала. |
|
|
|
||||||
При |
Хм = XG |
третий |
член в правой части |
(7.72) исчезает и |
|||||
путем несложного |
преобразования второго члена |
(7.72) |
приво- |
дится к |
виду |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A (Ix, g2 ) |
= g 2 + X, |
[ 1 - |
П |
Р |
|
, |
g,)] |
|
|
|
||||
|
|
be 2 |
*н |
|
^ |
А |
|
^) П |
Р |
( " Т ^ . ft) dZ2 i ) |
(7.74) |
|||
|
|
1=1 |
4 |
|
|
* |
- i |
v |
l f t |
|
|
|
||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ft) = 5 / о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(7.75) |
|||
— интегральная функция распределения величины l2i |
при |
от |
||||||||||||
сутствии сигнала в i-u канале. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
В точке |
g 2 = |
0 значение |
функции А (1Х , 0) зависит от макси |
|||||||||||
мального |
значения |
1ц |
по |
і: |
{1ц)м = |
макс U u , . . . , |
i l |
m ] . Если |
||||||
( i « ) « < 4 £ - , |
то |
A ( l l f |
0) |
= |
0. |
Если |
( Z a |
l ) M > ^ , то |
Л |
(1„ 0) |
= |
=XF — Ха (1ц)м-
|
Если интеграл |
(7.75) «берется», т. е. может быть представлен |
|
в |
элементарных функциях, то для определения функции A ( I x , g2 ) |
||
в |
любой точке g 2 |
^> 0 требуется вычислить т однократных |
ин |
тегралов. |
|
|
|
|
Двухступенчатое многоканальное обнаружение |
|
|
|
многих сигналов |
|
|
|
Допустим, что во многих каналах одновременно могут поя |
||
виться сигналы, |
причем в каждом канале сигнал может |
при |
сутствовать с вероятностью р независимо от других каналов. Величина р предполагается известной. Требуется обнаружить сигналы и указать каналы, в которых они находятся.
Процедура обнаружения, как и раньше, строится на векторах 1Х и 12 . Промежуточное решающее правило задается в виде функ ции g 2 (lj). Окончательные решения во всех каналах принимаются независимо друг от друга, причем решение о наличии сигнала в і-м канале принимается, если Іціц ^> с, а об отсутствии сигнала,— если Іцкі < с, где с — некоторыйпорог. При g 2 = 0 решения принимаются по этому же правилу, но при этом следует считать,
что l2i |
= 1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Пусть |
1ц и g 2 |
фиксированы и пусть я у (1ц, g2 ) — вероятность |
||||||||
события |
Іцкі |
^> с, когда |
в t-м канале сигнал присутствует, а |
||||||||
а у |
(lu, |
g2) — вероятность |
этого |
же события, |
когда в і-м канале |
||||||
сигнала |
нет. |
В |
точке g 2 |
= |
0 |
эти |
функции |
равны я 7 (1ц, 0) |
= |
||
= |
ССу (1ц, |
0) = |
0, |
ЄСЛИ |
1ц |
< [ С, |
И Я у (1ц, |
0) = <Ху(1ц, 0) = |
1, |
если 1ц ^> с.
Найдем среднее число правильно обнаруженных сигналов в одном эксперименте Qn. Очевидно, что среднее число событий пра
вильного |
обнаружения в і-м канале в одном эксперименте |
равно |
|
p D i , где |
Di — вероятность события |
^> с, когда в і-м |
канале |
присутствует сигнал. Тогда |
|
|
|
|
m |
|
|
<?П = |
Р 2 А - |
|
( 7 - 7 6 ) |
i=l
Среднее число ложно обнаруженных сигналов в одном экспе
рименте определится |
соотношением |
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
Qn |
= (i-p)yZFi, |
|
|
(7 . 77) |
|
|
г = 1 |
|
|
|
|
где Ft |
— вероятность |
события lyi^i |
] > с, когда |
в і-м канале |
от |
сутствует сигнал. |
|
|
|
|
|
Рассмотрим три случая; когда в |
і-м канале |
присутствует |
сиг |
нал, когда в і-м канале отсутствует сигнал, когда факт присут ствия сигнала не установлен (он может присутствовать с вероят ностью в р). Во всех трех случаях факты присутствия сигналов в остальных каналах не устанавливаются. Плотности вероят
ности |
вектора |
1х |
в |
этих |
случаях |
обозначим соответственно |
через |
|||
/ І (її). |
|
/ І ( У . / ( * І ) - |
Эти |
функции |
равны: |
|
||||
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
A(\i) |
= |
ft(hd |
П |
lP/i(*i*) + |
( l - p ) / o ( J i k ) ] , / = 1 , 0 ; |
(7.78) |
||||
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
/(її) |
= |
П |
\Ph (h*) + |
( 1 - |
P) fo ( * « ) ] • |
( 7 . 7 9 ) |
||||
|
|
|
Л = І |
|
|
|
|
|
|
|
Далее |
|
имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
= |
S % (Zl i t |
gz) ft (h) diu |
Ft = |
J a y (Zu , gu) ff ( 1 0 dh. |
(7 . 80) |
||||
|
|
i. |
|
|
|
|
|
|
ь |
|
Математическое ожидание отношения сигнал/шум на второй ' ступени Е (g.2) равно
^ ( f t ) = S ^ / ( l i ) d l x . |
( 7 . 8 1 ) |
і . |
|
Для |
задачи макс {<?п | <?л < |
Ья, Е (g2) < |
Ъе}, |
||||
где |
Ъл |
и Ъе |
— заданные |
числа, функция |
Лагранжа имеет вид |
||
L |
= |
<?п - |
Хл |
(<?л - Ья) - |
Xg |
(Е [gt) - Ьй) |
= |
|
= J A |
g i ) f ( l i ) d l i - f М л + M > g , |
( 7 . 8 2 ) |
||||
|
її |
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л (її, |
ft) = |
2 |
РІ*Ц« (*и, |
ft) - |
Kg*, |
( 7 . 8 3 ) |
i»=l
Pi = |
p/iphi |
+ |
1—P), |
|
%л ( l - |
|
|
|
(7.84) |
a (hi, |
ft) = |
% |
|
ft) |
a y ( Z u , f t ) - |
|
|
(7.85) |
|
(hi, |
zr |
|
|
||||||
Учитывая, |
что |
|
/"и |
|
|
|
|
||
|
|
|
CO |
|
|||||
|
|
|
со |
|
|
а- |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
J |
fo(hi,g2)dl. |
||
|
|
|
|
|
|
'<r(hugi)= |
|||
|
|
|
|
|
|
|
cil\i |
|
|
находим, что оптмальное значение порога равно с = |
Ял (1 — р)/р. |
||||||||
Функции a (Z l b |
g2 ) могут быть |
построены с |
помощью |
рабочих |
|||||
характеристик |
одноступенчатой |
процедуры; |
этот |
способ |
описан |
в |
главе 5. |
Процедура поиска оптимального значения g2 при лю |
||
бом фиксированном векторе |
1х сходна с процедурой поиска |
gt |
||
в |
обычной |
задаче проверки |
двух простых гипотез. Отличие |
со |
стоит лишь в том, что в задаче проверки двух гипотез ищут макси
мум |
выражения |
1ха (1г, g2) — Xgg2, |
а в рассматриваемом |
случае |
|
слагаемое |
1ха (1г, |
g2 ) заменяют |
взвешенной суммой |
величин |
|
hta |
(hi, ft) |
с коэффициентами р{. |
|
|
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
1.Л. А. Вайнштейн, В. Д. Зубаков. Выделение сигналов на фоне случай
ных помех. М., «Советское радио», 1960.
2.К. Хелстром. Статистическая^теория обнаружения сигналов. М., ИЛ, 1963.
3.Б. Р. Левин. Теоретические основы статистической радиотехжжкж. М.,
«Советское радио», 1969.
«4 . А. Е. Башаринов, Б. С. Флейшман. Методы статистического последова тельного анализа и их радиотехнические приложения. М., «Советское радио», 1962.
5.Ю. Б. Кобзарев, А. Е. Башаринов. Об эффективности алгоритмов поиска, основанных на методе пробных шагов управляемой длительности.—
Радиотехника |
и электроника, 1961, 6, № 9, 1411. |
6. Э. М. Хазен. |
Методы оптимальных статистических решений и задачи |
оптимального |
управления. М., «Советское радио», 1968. |
7.И. Н. Кузнецов. Выбор времени наблюдения в радиолокационной систе ме поиска при фиксированном времени осмотра ячейки.— Радиотехника
и электроника, 1964, 9, № 3, 418.
8.В. П. Перов. Оптимальное распределение энергии при обнаружении сигналов по критерию Неймана — Пирсона.— Изв. А Н СССР. Техни
ческая кибернетика, 1963, № 2, |
52. |
|
. 9. В. В. Акиндинов. |
Относительная |
эффективность оптимального алгорит |
ма многоэтапного |
поиска.— Изв. А Н СССР. Техническая кибернетика, |
|
1966, № 4, 34. |
|
|
10.Финн. Новый подход к проблеме последовательного обнаружения в ра диолокационных системах с фазированными решетками.— Зарубежная радиоэлектроника, 1964, № 8, 18.
11.А. А. Трухачев. Двухэтапное обнаружение при статистически зависи
мых этапах.— Радиотехника и электроника, 1967, 12, № 7, 1270.
12.Ю. Б. Синдлер. Двухэтапная процедура обнаружения без квантования сигнала по уровню.— Радиотехника и электроника, 1966, 11, № 6, 996.
•13. Ю. Б. Синдлер, Л.П.Вилкова. Оптимальная двухэтапная процедура обнаружения медленно флуктуирующего сигнала при когерентном прие ме.— Радиотехника и электроника, 1969, 14, № 9, 1950.
О Г Л А В Л Е Н И Е
Предисловие |
|
|
|
5 |
Введение |
|
|
|
7 |
1. Краткая историческая справка |
|
7 |
||
2. Условия применимости методов одноступенчатого, двухступенчато |
|
|||
го и последовательного анализа |
|
9 |
||
3. Методы расчета двухступенчатых процедур |
|
11 |
||
4. Байесовские и условно-экстремальные задачи . . . • |
13 |
|||
Литература |
|
|
|
15 |
Глава 1. Метод множителей Лагранжа |
|
|
||
1.1. Точечные множества. Выпуклые множества и функции |
17 |
|||
1.2. Вполне аддитивные вектор-функции |
|
22 |
||
1.3. Метод множителей Лагранжа. Общие положения |
22 |
|||
1.4. Условно-экстремальные задачи со строго выпуклыми множества |
|
|||
ми и их геометрическая интерпретация |
|
26 |
||
1.5. Задачи с нестрого выпуклыми и дискретными множествами. За |
|
|||
дачи с нежестко заданными условиями |
|
36 |
||
Литература |
|
|
|
40 |
Глава 2. Некоторые задачи |
двухступенчатого |
апалнза |
|
|
2.1. Задача проверки двух гипотез |
|
41 |
||
2.2. Задачи двухступенчатого оценивания при наличии мешающего |
|
|||
параметра |
|
.' |
|
44 |
2.3. Задачи двухступенчатого поиска н обнаружения |
51 |
|||
2.4. Усеченные последовательные процедуры . . . " |
59 |
|||
2.5. Некоторые вопросы методологии исследования |
63 |
|||
Литература |
|
|
|
65 |
Глава 3. Классификация процедур двухступенчатого анализа, пред |
|
|||
назначенных для проверки двух гипотез |
|
|||
3.1. Введение. Основные элементы процедуры |
|
66 |
||
3.2. Класс рандомизированных процедур, имеющих переменный объем |
|
|||
второй выборки |
|
|
|
72 |
3.3. Класс детерминированных |
процедур, имеющих переменный объем |
|
||
второй выборки |
|
|
|
75 |
3.4. Два класса процедур |
с |
упрощенными |
логическими схемами |
79 |
Литература |
|
|
'. |
81 |