Главная > Вопросы статистической теории радиолокации. Том 1
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 4.4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБНАРУЖЕНИЯ СИГНАЛА НА ФОНЕ ШУМА

4.4.1. Случай быстрых флюктуаций

Как уже отмечалось, общие соотношения § 4.2, с помощью которых определяется вид характеристик обнаружения, могут быть использованы и в том случае, когда способ обработки сигнала отличается от оптимального. При когерентной обработке принятого сигнала эти

отличия, в основном, сводятся к отличию опорного сигнала и частотной характеристики фильтра от оптимальных, рассмотренных в предыдущем параграфе. Здесь мы рассмотрим характеристики обнаружения при произвольных опорном сигнале и характеристике фильтра. Полученные результаты позволяют определить не только эффективность оптимальной системы, но и степень снижения эффективности за счет отступления от оптимального способа обработки.

Если обработка сигнала осуществляется по схеме: смеситель, фильтр, квадратичный детектор, накопитель, реле, то сигнал на входе реле определяется формулой

где опорный сигнал, равный при оптимальной обработке импульсная реакция фильтра.

Коэффициент добавлен для придания этому выражению сходства с результатом оптимальной обработки (4.3.7).

Для упрощения записи мы рассматриваем случай, когда фильтрация производится на низкой частоте. Обозначая низкочастотную составляющую произведения через можно переписать (4.4.1) в виде

где

При переходе от (4.4.1) к (4.4.1) мы заменили верхний предел во внутреннем интеграле в (4.4.1) на что допускается благодаря предполагаемой физической реализуемости фильтра при Последнее

приближенное равенство в (4.4.2) справедливо при условии, что , где эффективная ширина полосы пропускания фильтра.

Полученное выражение для совпадает и для нахождения характеристической функции этой величины можно воспользоваться соотношениями Для входящей в эти соотношения функции корреляции имеем

Обычно функция меняется медленно по сравнению с законами модуляции опорного и зондирующего сигналов. Поэтому в можно заменить результатом усреднения этой функции по времени на интервале, достаточном для усреднения модуляции, и вместе с тем достаточно малом, чтобы функцию а также случайные амплитуды и фазу отраженного сигнала можно было на этом интервале считать постоянными. При этом функция корреляции также усредняется по времени. Считая нормированным так же, как и имеем

где в случае одиночной посылки

а в случае сигнала неограниченной длительности

Подставляя (4.4.4) в (4.2.8) и получаем следующее уравнение для функции

Для рассматриваемого случая быстрых флюктуаций отраженного сигнала (предположив, что и используя (4.4.2), можно найти решение уравнения (4.4.6)), преобразуя обе его части по Фурье по и пренебрегая краевыми эффектами. В результате подстановки этого решения в (4.2.6) имеем

Выражение характеристической, функции для случая, когда сигнал от цели отсутствует, определяется из (4.4.7) при Эта формула может быть использована также и для определения характеристик оптимальной системы. При этом заменяется частотной характеристикой оптимального фильтра (4.3.8).

Из (4.4.7) могут быть без труда найдены семиинварианты распределения

Как известно [18], совпадает со средним значением случайной величины, с дисперсией, а отношения равны коэффициентам асимметрии и эксцесса рассматриваемого закона распределения. По мере увеличения отношения и как легко видеть, убывают, что свидетельствует о приближении рассматриваемого

закона распределения к нормальному, для которого При нормальном распределении вероятность того, что величина превышает уровень срабатывания реле с (вероятность обнаружения), определяется формулой

где через обозначен интеграл вероятности.

Полагая в формулах для можно получить аналогичное выражение для вероятности ложной тревоги, а исключая из этих выражений величину порога, можно найти уравнение характеристики обнаружения

где через обозначен семиинвариант при отсутствии сигнала от цели, а через функция, обратная

Для уточнения величин вероятностей соответствующих нормальному закону распределения можно воспользоваться рядом Эджворта [46]

где через обозначена производная интеграла вероятности.

Рассматриваемые приближения справедливы лишь при больших значениях произведений причем чем меньше вероятности ложной тревоги и пропуска цели, тем медленнее сходятся вероятности к величинам, определяемым нормальным приближением. Получить выражение для распределения, соответствующего характеристической функции не пользуясь нормальным приближением и не прибегая к конкретным аппроксимациям частотной характеристики фильтра и спектральной плотности, не удается. Если предположить,

Что можно аппроксимировать -образной кривой, имеющей ширину и что фильтр согласован со спектром флюктуаций также будет аппроксимироваться -образной кривой, имеющей ширину то (4.4.7) преобразуется к виду

При целом закон распределения, соответствующий характеристической функции (4.4.12), совпадает с хи-квадрат распределением с степенями свободы. Такое совпадение связано с тем, что в рассматриваемом случае в силу известной теоремы В. А. Котельникова [36] процесс на выходе фильтра определяется своими дискретными значениями, отстоящими друг от друга на причем при прямоугольной спектральной плотности эти значения статистически независимы. Кроме того, узкополосный случайный процесс имеет две независимые квадратурные составляющие [17], так что сигнал на интервале имеет статистически независимых координат, распределенных по нормальному закону. В результате квадратичного детектирования и интегрирования образуется сумма квадратов значений всех этих координат, которая подчиняется, как известно [46], хи-квадрат распределению. вероятностей при этом получаются следующие выражения:

где с — величина порога, а

Зависимость можно получить, пользуясь таблицами интегрального закона хи-квадрат распределения

или неполной гамм -функции [61], через которую выражается

Для облегчения расчетов по формулам (4.4.13) на рис. 4.5 и 4.6 приведены графики обратной функции для различных При этом по оси ординат для удобства откладывается величина остающаяся конечной при

На рис. 4.5 по оси абсцисс отложен — Этот график удобно использовать для определения порога, соответствующего тому гили иному значению вероятности ложной тревоги. На рис. 4.6 по оси абсцисс отложен благодаря чему растянут участок

Рис. 4.5. Зависимость от при

кривых, где Этот График удобен для определения вероятности правильного обнаружения или порогового отношения сигнал/шум, соответствующего заданной вероятности правильного обнаружения.

Рис. 4.6. Зависимость от при

Как видно изграфиков, при изменение на единицу приводит к сравнительно небольшому изменению так что при дробных значениях эту величину можно без существенных погрешностей заменять ближайшим целым числом и пользоваться хи-квадрат распределением.

Исключая из (4.4.13) величину порога с, получаем следующее уравнение для характеристик обнаружения:

откуда, в частности, можно найти величину порогового отношения сигнал/шум, требуемого для обеспечения определенных вероятностей При

и из (4.4.15) имеем

Ошибку, допускаемую при использовании нормального приближения, можно определить, сравнивая графики рис. 4.5, 4,6 при рассматриваемом значении и при Полученные соотношения вместе с результатами § 4.4.2 будут использованы ниже при анализе влияния основных факторов, определяющих пороговое значение отношения сигнал/шум.

1
Оглавление
email@scask.ru