Весовая обработка сигналов и изображений в радиотехнических системах на основе атомарных функций часть 2

Использование новых ПФ в задачах оценивания случайных процессов на выходе РТС с широкой и узкой полосами пропускания с применением методов Бартлетта и Уэлча (с 50% — м перекрытием сегментов), а также алгоритма сглаживания показал, что в данных задачах целесообразно использовать в соответствии семьи АФ при п = 3 ... 10 и т = 1,2 и при а = 7 ... 10. Далее в разделе рассмотрены алгоритмы линейной и нелинейной фильтрации с использованием разработанных ПФ. На основе проведенного моделирования обоснована целесообразность применения окон на основе АФ семьи как линейных фильтров, а также нового окна Кравченко-Блэкмана-Хэррис в альфа-урезанном фильтре. Повышение результатов линейной фильтрации по суммарному критерию, который учитывает СМВ , СКВ и СН составляет минимум 7%, а для альфа-урезанного фильтра — не менее 4,5%. Проведен анализ рабочих характеристик системы защиты от пассивных помех, выявлено влияние ПФ на эти характеристики. Применением новых ПФ обеспечено снижение необходимого отношения интенсивности сигнала к мощности помех при заданной вероятности правильного обнаружения (таблица 1). В таблице 1 указаны снижение (в децибелах) для вероятности правильного обнаружения, что составляет 0,5 и одной из штатных вобуляций периодов зондирования импульсов в пачке. При получении данных считалось, что помеха имеет нормальное распределение с корреляционной функцией в виде функции Гаусса.
Черникова Алевтина

Таблица 1 Снижение ( в дБ) необходимой интенсивности сигнал в для задан й вероятности правильного обнаружения (0,5) при различных мощностях помех
Относительная мощность помехи, дБ 10 20 30 40 50 60
Использование штатного окна (мощность сигнала, дБ) 0 71 0,91 2,52 8,56 17,8 27,8
Использование нового окна (мощность сигнала, дБ) 0,713 0,84 1,88 6,672 15,5 25,2
Снижение, дБ, отношение сигнал / помеха -0,003 0,06 0,64 1,888 2,3 2,6
На рис. 11 показана зависимость правильного определения скоростных характеристик объекта при относительной мощности помехи 40 дБ и интенсивности сигнала 7,5 дБ. По оси абсцисс отложены отсчеты радиальной скорости (одному отсчета соответствует 5,688 м / с, то есть вся шкала занимает промежуток от 0 до 1138 м / с). Черной сплошной линией показано скоростные характеристики РЛС при использовании нового окна, штриховой — штатного окна. ВЫВОДЫ Основным научным результатом диссертационной работы является повышение качества пространственно-временной обработки сигналов и случайных процессов в РТС, в частности в системах картографирования поверхностей с синтезом апертуры, трехкоординатных РЛС подповерхностного зондирования и селекции воздушных целей, защиты от пассивных помех различного происхождения путем внедрения в соответствующие алгоритмы новых ПФ, сконструированных на основе АФ. В ходе диссертационной работы были получены следующие научные и практические результаты и сделаны выводы: 1. На основе проведенного анализа ПФ и сферы их применения обнаружено, что сегодня, несмотря на достаточно широкое их использование в различных областях науки и техники, практически отсутствует обобщенная теория весовой обработки. Создание такой теории — задача сложная и требует глубокого анализа, как самих ПФ, так и алгоритмов в которых они применяются. В диссертационной работе проведена систематизация окон и определено их место в алгоритмах формирования и цифровой обработки сигналов и изображений РТС. 2. Предложено формировать новые ПФ на основе АФ путем предварительного введения порога и дробных степеней в АФ с последующим применением математических операций прямого произведения или свертки с классическими ПФ. Сформированы новые ПФ. 3. Показано, что весовая обработка обводной зондирующего и траекторного сигналов и АР поля в апертуре реальной антенны в классических РСА с использованием новых ПФ позволяет увеличить контраст РЛС и снизить уровень эффекта Гиббса, который оказывается на контрастных участках изображения. 4. Получил дальнейшее совершенствование модифицированный метод синтезирования апертуры антенны путем введения ПФ в алгоритмы пространственно-временной обработки сигналов. В результате введения весовой обработки удалось снизить высокий РБП модифицированной ФН РСА. По результатам моделирования обоснована целесообразность весовой обработки ВС с помощью ПФ, а АР — ПФ. 5. В работе обоснована возможность формирования изображений с высоким разрешением по дальности, азимуту и углу места поверхностного и подповерхностных сред, в том числе и сред с большой проникающей способностью. На основе анализа данных, полученных при проведении моделирования, обоснована целесообразность применения новых ПФ в алгоритмах пространственно-временной обработки сигналов трехкоординатных РСА. При этом использование ВФ как обводной ВС обеспечивает снижение РБП ФН РСА в -47дБ (с -13дБ при использовании равномерной весовой функции), а для коррекции ДН в азимутальной направлении и в плоскости, поперечной к направлению движения носителя РЛС, ПФ и снижают РБП в соответствии с -48 и -100 дБ. В работе показано, что предложенные ПФ позволяют повысить качество селекции подповерхностных сред и могут быть использованы при решении задач выделения воздушных целей на фоне пассивных помех, в частности отражений от подстилающей поверхности. При этом для целей, которые находятся на высотах в десятки метров, значение УК может достигать ста и более децибел. 6. Применение разработанных весовых функций обеспечило решение задачи ГА сигналов с более высокими показателями качества. В результате проведенного моделирования выявлены новые ПФ, которые повышают вероятность обнаружения слабых сигналов на фоне сильных гармонических составляющих, близких по частоте. К числу таких функций отнесены разработаны окна на основе АФ и функций Гаусса и Хемминга. 7. Обоснована целесообразность применения АФ семьи, а именно и, в задачах непараметрического оценивания случайных процессов. Их использование позволяет уменьшить дисперсию сглаженной оценки в 1,3 раза по отношению к окну Ханна, которое было предложено Уэлчем.