ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. ОБНАРУЖЕНИЕ КОГЕРЕНТНОГО СИГНАЛА

§ 4.1. ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

В этой и последующей главах общие результаты гл. 3 будут использованы для синтеза оптимальных систем обнаружения когерентного и некогерентного сигналов на фоне шумов и некоторых видов помех. Наряду с синтезом будет проведен анализ существующих систем обнаружения, а также квазиоптимальных систем, получающихся из оптимальных путем некоторого их упрощения. Используемое разделение на когерентный и некогерентный сигналы, как уже отмечалось в гл. 1, связано исключительно с соображениями удобства решения задач анализа и синтеза. В соответствии с этим разделением к (некогерентным сигналам, рассматриваемым в следующей главе, относятся сигналы с периодической модуляцией, у которых начальные фазы высокочастотных колебаний в различных периодах изменяются независимо и случайно, подчиняясь равномерному закону распределения вероятности в интервале Сигналы, у которых такие неконтролируемые скачки фазы отсутствуют, будем называть когерентными.

В соответствии с результатами гл. 1 сигнал, отраженный от дели, будем в подавляющем большинстве случаев рассматривать как нормальный случайный процесс.

Синтез оптимальных, а также анализ широкого класса неоптимальных систем обнаружения при нормальном принятом сигнале т. е. при нормальном распределении для сигнала от. цели и для помехи, удается провести на основе некоторых общих соотношений, определяющих характер оптимальных операций и вид характеристик обнаружения. Эти соотношения были впервые получены в работе [53]. В § 4.2 их вывод будет проведен несколько более простым методом (в части, касающейся

получения характеристик обнаружения). В последующих параграфах общие соотношения будут использованы для исследования вопросов обнаружения радиолокационного сигнала на фоне шумов и помех, подчиняющихся нормальному закону распределения (пассивной и широкополосной шумовой помехи, которая нормализуется при прохождении через входные фильтры приемника).

Рассмотрение этнос вопросов целесообразно начать с наиболее часто встречающегося случая обнаружения на фоне шумов. Исследование способов максимального увеличения надежности обнаружения слабых сигналов на фоне собственных шумов приемника и внешних тепловых шумов имеет непосредственное отношение к проблеме увеличения дальности действия радиолокационных станций и представляет большой практический интерес. Данной задаче посвящено большое число опубликованных работ, из которых, однако, лишь сравнительно небольшая часть выполнена с учетом наличия флюктуаций отраженного сигнала [7, 9, 19, 40]. Учет флюктуаций в этих работах сводился к рассмотрению крайних случаев: весьма медленных (пачка дружно флюктуирующих сигналов) и весьма быстрых (пачка независимо флюктуирующих сигналов) флюктуаций. В данной работе вопрос о влиянии флюктуаций на надежность обнаружения рассматривается более подробно.

Широкополосная шумовая помеха по характеру своего мешающего воздействия в значительной степени эквивалентна собственному шуму. Особенности воздействия помехи связаны в основном с тем, что ее спектральная плотность неизвестна и что помеха модулируется по интенсивности при обзоре. Влияние этих особенностей, а также открывающиеся в связи с этим возможности защиты от помех: будут рассмотрены в § 4.12. Там же будет рассмотрен вопрос о воздействии на системы обнаружения когерентного сигнала импульсной хаотической помехи.

Большое внимание в данной главе уделено важной проблеме помехоустойчивости систем обнаружения по отношению к пассивным помехам. Проводится синтез оптимальных систем обнаружения сигнала на фоне шумов и пассивных помех для произвольного закона модуляции, а также синтез оптимальной внутри- и

междупериодной обработки для случая раздельной обработки периодов сигнала. На основании результатов синтеза проводится сравнение различных законов модуляции с точки зрения обеспечиваемой помехоустойчивости и выработаны критерии выбора закона модуляции. Оптимальные способы обработки сигнала сравниваются с методом череспериодной компенсации, применяемьим для подавления мешающих отражений от неподвижных объектов в импульсных радиолокационных станциях [1, 59, 65, 66].

Вопросы синтеза оптимальных систем обнаружения при наличии пассивных помех рассматривались ранее в работах [9, 54—58, 64], результаты которых здесь частично используются.