Пространственно-временная обработка

Пространственно-временная обработка РЛИ предполагает объединение не на уровне сигналов, а на уровне первичной информации, т.е. единичных решений о наличии и классе целей и единичных оценок координат и параметров движения целей.

Под первичной обработкой подразумевается обработка сигнала в одном пункте приема за один обзор. Такая обработка ограничена по пространству и по времени. Пространство ограничено размерами антенной системы, а время – временем наблюдения. При этом с определенным качеством могут решаться все задачи радиолокационного наблюдения.

Как правило, в каждом пункте наблюдения к цели обращаются не один раз, а многократно. Если первичную информацию о целях объединить во времени за несколько циклов обзора, то качество радиолокационной информации улучшится. Процесс объединения во времени первичной РЛИ называется вторичной обработкой радиолокационной информации. В результате объединения во времени единичных решений о наличии или отсутствии цели в том или ином элементе разрешения пространства наблюдения улучшаются характеристики обнаружения, уменьшаются ошибки измерения.

Если радиолокационная система состоит из нескольких пунктов наблюдения, то первичная информация может быть объединена не только по времени, но и по пространству. При этом качество РЛИ улучшится. Процесс объединения по пространству первичной (или вторичной) информации о целях реализуется при третичной (мультирадарной) обработке РЛИ.

Первичная обработка сигналов в сочетании со вторичной и третичной не эквивалентна полной пространственно-временной обработке сигналов. Это объясняется тем, что вторичная и третичная обработка первичной РЛИ предопределяет некогерентное пространственно-временное объединение результатов первичной обработки. Типичным примером такого объединения являются автоматизированные системы управления ПВО.

Однако в общем случае при многопозиционном построении радиолокационной системы со взаимной привязкой (позиций) не только по времени, но и по частоте и фазе результаты первичной обработки сигналов, разделенных по времени и пространству, могут иметь корреляционные связи, которые должным образом можно использовать при полной пространственно-временной обработке сигналов.

Объединение во времени результатов первичной обработки

Пусть условная вероятность правильного принятия решения обнаружения цели за время наблюдения в одном цикле обзора D₀, а условная вероятность ложной тревоги – F₀. Полагая первичную обработку за время наблюдения когерентной, эти вероятности связаны известным соотношением

, (10.3)

где q – отношение сигнал/шум по мощности после первичной обработки принятого сигнала за время наблюдения.

Рассмотрим изменение характеристик обнаружения при объединении за несколько циклов обзора N_об в зависимости от способа объединения информации.

Первый способ объединения – когерентное накопление. При этом возникают следующие проблемы: сложность реализации когерентного накопления на больших интервалах времени; возможное отсутствие продолжительной когерентности объединяемых сигналов. Однако если есть сильная междуобзорная сигнальная корреляция, то характеристики обнаружения после объединения

(10.4)

означают увеличение отношения сигнал/шум по мощности в результате когерентного сложения сигналов.

Второй способ объединения – некогерентное накопление. Способ прост в технической реализации и приводит к улучшению характеристик обнаружения. На рис. 12 изображены характеристики обнаружения для различных способов объединения. При сильной междуобзорной сигнальной корреляции потери некогерентного накопления по сравнению с когерентным для N_об 10 малы. При слабой корреляции когерентное накопление неэффективно, тогда как некогерентное накопление приводит к существенному улучшению характеристик обнаружения.

Третий способ объединения – решение по критерию «n/ N_об». Этот способ может быть реализован как в техническом устройстве (бинарный цифровой некогерентный накопитель), так и в логике решения оператора. При n=1 вероятность ложного решения о наличии цели возрастает, а при n= N_об – уменьшается. При наличии цели, когда все N_об испытаний взаимообусловлены в силу фактического присутствия цели в данном участке пространства, вероятность правильного решения о наличии цели в результате объединения единичных решений по критерию «n/ N_об» будет равна вероятности правильного единичного решения о наличии цели независимо от числа n: D=D₀.

Таким образом, объединение единичных решений по критерию «n/ N_об» при n=1 приводит к ухудшению характеристик обнаружения, а при n=N_об к наиболее заметному улучшению характеристик обнаружения

.

Отсюда следует вывод: в интересах улучшения характеристик обнаружения целесообразно либо объединение сигналов в форме их некогерентного накопления за несколько обзоров, либо объединение единичных решений по критерию «n/ N_об».

Учитывая аналогию задач обнаружения и распознавания, следует распространить полученные выводы и рекомендации относительно способов и характеристик объединения результатов первичной обработки или единичных решений и на задачу распознавания.