книги из ГПНТБ / Ицхоки Я.С. Логические схемы устройства первичной обработки радиолокационной информации учебное пособие

Что же касается наибольшей длительности зацепления нор­ мированных импульсов, участвующих в срабатывании логиче­ ской схемы, то она может быть принята равной

на вход логической схемы. Начиная с некоторого значения tw эта вероятность практически близка к 1. Поэтому дальнейшее повышение t H почти не повышает вероятность обнаружения п о-

ванных импульсов, поступающих на вход логической схемы, т. е. повышается вероятность образования л о ж н о г о с и г - н а л а на выходе логической схемы.

Так как уровень ложных сигналов обычно задается, то с уве­ личением длительности tn приходится одновременно повышать

—длительности задержек линий задержки тщательно подо-1 браны с точностью до (0,5 -f- 1)/[2(Д/)]УПч;

—ширина полосы пропускания каждой линии задержки

примерно в 2 раза превосходит ширину полосы пропускания УПЧ;

20

затухание, вносимое линией задержки, составляет около

60до;

—амплитуда нормированных импульсов Дн = 30 в, а дли­ тельность фронта ^ф„ = (0,05 с- 0,1) t„\

—число входов логической схемы пт ss 3-ю4.

Как показывает теоретический анализ, наибольшая величи­ на вероятности обнаружения полезного сигнала при заданном

с0,22 (А73)2 [2 (А/)]уПМ.

наружения полезного сигнала уменьшается, но весьма медлен­ но; напротив, при уменьшении длительности t u вероятность обнаружения полезного сигнала быстро падает.

Для обоснования методов анализа, используемых в после­ дующих параграфах, важно подчеркнуть, что при выборе дли­ тельности нормированных импульсов в соответствии с формулой (1.5е) получается весьма высокая (не ниже 0,9) вероятность надлежащего зацепления всех импульсов, поступающих на вход

21

логической схемы, возникающих за счет превышения входного порога сигнальными импульсами (даже при низком отношении сигнал!Шум); с повышением отношения сигнал/шум ( аэ > 2) этавероятность быстро приближается к 1 (так как уменьшается дисперсия флюктуаций временного положения сигнальных им­ пульсов).

8. В заключение данного параграфа укажем, что содержа щаяся в запоминающем устройстве информация о РЛ пакете импульсов, поступающих на вход логической схемы, позволяет с помощью специальной схемы выделить и зафиксировать пер­

.пульсов, откуда определяется азимутальное направление цели. При этом вводится методическая с л у ч а й н а я погрешность (обусловленная тем, что число импульсов в обнаруженном па­

й конца обнаруживаемого РЛ пакета). Эти вопросы рассмат­ риваются в последующих параграфах данной главы, а также во II главе.

§2. СХЕМАТИЗАЦИЯ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ

ИЕЕ КОДИРОВАНИЕ

1.При первичной обработке РЛ информации методом «я и ш» предварительно осуществляется нормирование всех импульс­

ных сигналов (выбросов напряжения) на выходе приемника, превышающих входной порог ограничения. Нормированные им­ пульсы имеют форму, близкую к прямолинейной, и момент их появления лежит в небольшой окрестности момента достижения

тования, и сигналы, не превышающие этот уровень*. Таким об­ разом, в результате ограничения и нормирования вся информа­ ция, поступающая из приемника, представляется в виде после­ довательности нормированных по амплитуде (UH) и длительности

(4)импульсов (рис. 1.6,в) или, как говорят, в виде бинарно-

работки информации в дальнейшем не имеются в виду и не рассматриваются.

22

нормированных шумовых импульсов (импульсов помехи), выз­ ванных действием чистого шума (помехи).

2. Если в зоне обзора РЛС находится цель, расположенная на некоторой дальности /?ц(рис. 1.1). то нас будет интересовать, в основном, информация, относящаяся только к кольцу даль­ ности, в котором расположена цель :::, т. е. информация в виде бинарно-квантованных импульсов, появляющихся в некоторой небольшой окрестности момента tn~-2RJc (размеры этой окрест­ ности уточняются в § 3, п. 1, 2, 10).

Как указывалось в § 1 (п. 2), с каждой посылкой зондирую­ щего импульса связано определенное дискретное азимутальное

лой (1.2). Каждое азимутальное направление Р фиксирует на выбранном кольце дальности дискретный элементарный участок .

ментарному участку на временной развертке принимаемых сиг­

логики (той или иной ее разновидности) обработки информации на результат обработки целесообразно несколько схематизиро­ вать информацию, получаемую обзорной антенной.

Примем, во-первых, что диаграмма направленности обзор- ■ ной антенны симметрична.

Во-вторых, положим, что то или иное азимутальное направ­ ление фиксируется дискретно осью симметрии диаграммы на­ правленности в момент излучения радиоимпульса при неизмен­ ной скорости вращения антенны и строго постоянной частоте посылок зондирующих импульсов.

В-третьих, хотя азимутальное направление антенны в момент

ную мощность генерируемых радиоимпульсов и нефлюктуирую­ щую цель), что огибающая пакета отраженных радиоимпуль­

сов на входе приемника имеет совершенно симметричную форму (подобную форме, квадрата диаграммы Направленности антенны).

В-четвертых, примем, что в момент, когда ось диаграммы направленности точно направлена на цель, происходит излучение

*■ При анализе характеристик обработки информации обычно полагают, что в зоне обзора находится е д и н с т в е н н а я цель; это в дальнейшем будет иметься в виду.

23

зондирующего 'импульса. Тем самым предполагается, что ось симметрии пакета радиоимпульсов, поступающих на вход при­ емника, совпадает с азимутальной позицией, относящейся к ази­ муту ф, равному азимуту рц цели *.

Сделанные допущения позволяют считать, что суммарное число N0 импульсов, отраженных целью и образующих в своей

совокупности по л н ы й РЛ пакет, является величиной нечет­

* В действительности ось симметрии РЛ пакета может в тех или ийых реализациях не совпадать с АП, причем всевозможные фазировки. оси сим­ метрии относительно АП равновероятны. Это обстоятельство вносит неболь­ шие поправки в' характеристики обработки информации (исследованные М. П. А т р а ж е в ы м ) , .но оно практически не влияет на сравнительные ха­ рактеристики обработки, обусловленные той или иной логикой обработки.

** В действительности число импульсов даже в полном РЛ пакете — ве­

24

Формула (1.6) учитывает радиоимпульсы, излученные толь­ ко в направлении основного лепестка диаграммы направлен­ ности антенны. Влиянием излучения в направлении боковых ле­ пестков диаграммы направленности антенны мы будем прене­ брегать.

3. Число АП в одном каком-нибудь кольце дальности

в частности, той, которая совпадает с осью полного РЛ пакета и соответствует азимутальному направлению цели (рис. 1.8). По­ скольку с каждой АП связано определенное азимутальное на­

дом новом обзоре изменяется, то в ряде случаев целесообразно нумерацию АП не прерывать после каждого обзора, а продол­ жать (в принципе до бесконечности).

4. Как указывалось в § 1, п. 7, с достаточно хорошим при­ ближением можно принять, что при надлежащем выборе дли­ тельности tH нормированных импульсов [в соответствии с фор­ мулами (1.5е) и (1.5ж)] результат воздействия РЛ пакета им­ пульсов, прошедших через приемник, на логическую схему зави­ сит только от наличия или отсутствия бинарно-квантованных

а при действии отраженных от цели радиоимпульсов (в области сигнала)

рых удовлетворяют неравенству (рис. 1.8)

(1.9)

будем называть с и г н а л ь н ы м и п о з и ц и я м и (СП).

Будем также называть вероятности рп п е р в и ч н ы м и ве­ роятностями и полагать их для заданных условий работы РЛС известными как в области сигнала, так и в области щ ума (рис. 1.9,а). Способ определения первичных вероятностей рас­ сматривается в § 3 и § 4.

Р■=Р(п)

■Г п i

Рг =Р с( п )

О)

мером п удобно рассматривать как случайное субытие, харак­

где М — число элементов системы (в частности, М =оо).

26

При нефлюктуирующей или быстрофлюктуирующей цели

всех АП в каком-нибудь кольце дальности, к одному опыту. В ре­

относящихся ко всем АП в рассматриваемом кольце дальности. Одна из возможных реализаций показана на рис. 1.0,6.

Таким образом, обусловленная действием сигнала с шумом ситуация бинарно-квантованных импульсов в каком-нибудь кольце дальности (в котором расположена цель) отображается значениями элементов системы (1.11), т. е. той или иной после­ довательностью «1» и «0», характер следования которых пол­ ностью определяет работу заданной логической схемы.

Принятая схематизация информации, подлежащей обработ­ ке, позволяет при теоретическом анализе работы логических схем типа «/? из пг» использовать методы комбинаторики и математический аппарат теории вероятностей. При этом в ряде

к АП, расположенным в заданном кольце дальности как в об­ ласти сигнала, так и в области шума (рис. 1.9). Последнее вы­ текает из того, что положение (азимут) середины обнаруживае­

мого в результате обработки РЛ пакета зависит также от ха­ рактера расположения «1» и «0» на позициях в области шума, прилегающих к сигнальным позициям. Так, в показанной на рис. 1.9,6 ситуации положение середины обнаруживаемого па­

зиции п = — 3 (в области сигнала). Нужное для теоретическо­ го анализа число М элементов системы (1.11) зависит от при­ нятой логики обработки, а также от емкости памяти устройства, анализирующего результаты логической обработки. В некото­ рых случаях анализ существенно упрощается, если принять М = оо, а получаемые при этом результаты анализа практически близки к тем, которые соответствуют анализирующему устрой­ ству с ограниченной памятью.

* Результат обработки сигналов, отражаемых медленно флюктуирующей целью, производится путем осреднения (по флюктуациям) результатов обра­ ботки нефлюктуирующих сигналов. Именно поэтому вначале следует проана­ лизировать характеристики обработки нефлюктуирующих сигналов.

27

тервала тс, начинающегося в момент ta = 2Ra'c

(рис. 1.10).

Из принципиальных соображений следует принять длитель­ ность тс равной длительности радиоимпульса (невозмущен­ ного шумом) на в х о д е приемника, так как именно в этом ин­ тервале и действует аддитивная смесь сигнала с шумом. Прак­ тически такой выбор длительности тс приемлем при условии, что длительность радиоимпульса «согласована» с шириной по­

Именно такое «согласование», рекомендуемое в ряде исследова­ ний [6], в дальнейшем предполагается.

Сформулированному выше требованию удовлетворяют все четыре показанные на рис. 1.10 реализации случайного напря­ жения (сигнала с шумом) на выходе приемника. С другой сто­ роны, как указывалось в § 1, п. 7, при выборе длительности t„ нормированного импульса в соответствии с формулами (1.5е, ж) практически всегда получается достаточная для срабатывания логической схемы длительность зацепления хзн > (тзн)т!п сиг­ нальных нормированных импульсов, поступающих на вход логи­ ческой схемы (см. рис. 1.7).

Некоторые из возможных реализаций, удовлетворяющих сформулированным выше требованиям, не должны, однако, учи­ тываться вероятностью Р{Хп = 1). К ним относятся реализации (типа, показанного на рис. 1.10 пунктиром), при которых дли­ тельность t\ превышения случайным напряжением уровня кван­ тования меньше некоторой величины, нужной для срабатывания

29