9.13.2. Стабилизация вероятности ложной тревоги в условиях отражений от протяженных источников пп

При обнаружении цели на фоне пространственно распределенных источников пассивных помех для стабилизации вероятности ложной тревоги можно использовать свойства усилителей с ЛАХ, на выходе которых сигнал, отраженный от пространственно распределенных источников пассивных помех (например, местных предметов), можно разделить на две составляющие. Одна из них быстро меняется с изменением дальности, но имеет постоянное среднее квадратическое значение выбросов, равное (где С — коэффициент, определяемый параметрами усилителя с ЛАХ (см. 6.2.2). Другая составляющая меняется более медленно, представляя собой среднюю интенсивность ПП на соответствующей дальности. Степень стабилизации вероятности ложной тревоги за­висит от того, в какой мере вторая составляющая может быть подавлена фильтром.

На рис. 9.29а дана схема приёмника с постоянной частотой ложных тревог, в которой для подавления второй составляющей используется простейший фильтр в виде дифференцирующей цепи с малой постоянной времени. Несовершенство фильтра ограничивает способность подобного устройства отслеживать изменения интенсивности помех от местных предметов.

Рис. 9.29. Приёмник с постоянной частотой ложных тревог:

А) – с фильтром на базе дифференцирующей цепи;

б) – на базе линии задержки с отводами

На рис. 9.29б представлена схема приёмника с постоянной частотой ложных тревог с более сложным фильтром.

Если эхо-сигналы должны отображаться на ИКО, то в схему обычно вводится антилогарифмическая цепочка для восстановления контрастности изображения и устранения снижения вероятности обнаружения. В РЛС с цифровой обработкой решение о превышении сигналом порога может приниматься по каждому импульсу. В этом случае необходимость применения антилогарифмической цепочки отпадает.

9.13.3. Непараметрические обнаружители

Непараметрические обнаружители [38] обеспечивают постоян­ную вероятность ложной тревоги при достаточно слабых ограничениях на статистические характеристики входных сигналов. Они, как правило, просты в технической реализации, но по сравнению с оптимальными параметрическими обнаружителями менее эффективны (дополнительные потери при использовании непараметрических обнаружителей могут достигать нескольких децибел). Однако в реальных условиях, при большой априорной неопределенности характеристик помех, воздействующих на РЛС, эффективность непараметрических обнаружителей может оказаться значительно выше эффективности параметрических из-за неоптимальности последних в условиях априорной неопределенности.

Примером непараметрического обнаружителя может служить так называемый знаковый обнаружитель (рис. 9.30).

Рис. 9.30. Модифицированный знаковый обнаружитель

Сигнал с выхода амплитудного детектора поступает на вход линии задержки с отводами. Задержка между отводами равна длительности полезного сигнала, т. е. соответствует разрешающей способности РЛС по дальности. Выходное напряжение от среднего отвода Ui сравнивается в компараторах К с напряжением от предшествующих Ui+1, Ui+2 и последующих Ui-1, Ui-2 отводов. На выходе компаратора появляется сигнал в том случае, если Ui превышает напряжение на втором входе компаратора. Выходные напряжения компараторов совместно с импульсами дискретизации (период следования этих импульсов примерно равен длительности полезного сигнала) поступают на входы схемы И. При одновременном наличии импульсов на всех входах схемы И формирователь образует импульс стандартной формы и длительности. В дальнейшем последовательность единиц и нулей обрабатывается одним из методов бинарного обнаружения, которые рассматриваются в гл. 16.

Для оценки эффективности данной схемы определим вероят­ность ложной тревоги. При отсутствии полезного сигнала напря­жения на отводах линии задержки имеют одинаковое распреде­ление. Поэтому вероятность ложной тревоги при условии, что на i-м отводе напряжение Ui = E:

где m — число компараторов в схеме;

F (E) —интегральная функция распределения.

Для определения безусловной вероятности ложной тревоги по­следнее соотношение нужно усреднить по всем Е:

(9.20)

где — плотность распределения вероятностей случайной величины Е.

Из (9.20) следует, что вероятность ложной тревоги не зависит от мощности и закона распределения помехи, а заданное число­вое значение Рлт обеспечивается выбором числа отводов линии задержки.

Как показывают соответствующие расчеты, модифицированный знаковый обнаружитель в сочетании с бинарным накопителем проигрывает всего около 2 дБ идеальному аналоговому накопи­телю. Однако постоянство вероятности ложной тревоги оправды­вает практическое применение такого устройства.

Недостатком рассмотренного обнаружителя является возмож­ность подавления слабого сигнала сильным. Этот недостаток можно устранить за счет усложнения схемы [39].