5.6.8. Обнаружитель

Во всех радиолокационных системах данные с выхода согласованного фильтра поступают в обнаружитель, предназначенный для уменьшения объема данных. В обнаружителе выходные отсчеты согласованного фильтра сравниваются с некоторым поротом, причем возможные отклики целей (т. е. те, которые превышают порог) отмечаются, а остальные отсчеты вообще могут быть опущены. Общая блок-схема одного из обнаружителей изображена на рис. 5.35. На входе обнаружителя приближенно рассчитывается амплитуда (т. е. модуль) комплексного отсчета сигнала по его мнимой и действительной частям и Затем оценивается пиковое значение этого модуля по трем соседним отсчетам амплитуды. В блоке стабилизации вероятности ложной тревоги (CBЛT) находится оценка уровня фонового шума (или уровня помехи от местных предметов), которая используется для автоматического поддержания на постоянном уровне вероятности ложной тревоги. В блоке формирования порога выбирается и устанавливается один из нескольких возможных пороговых уровней, с которым сравнивается оценка пикового значения амплитуды сигнала. После каждого сравнения формируется и передается по двоичному каналу для дальнейшего анализа одноразрядное число, указывающее,

Рис. 5.35. Блок-схема обнаружителя радиолокационной системы. (СВЛТ — блок стабилизации вероятности ложной тревоги.)

превышает ли значение пика амплитуды сформированный пороговый уровень. Рассмотрим работу обнаружителя подробнее.

Для точного вычисления амплитуды комплексного отсчета требуется выполнение операции извлечения корня, которая довольно сложно реализуется аппаратными средствами. Поэтому для нахождения амплитуды используются приближенные, но более простые формулы [13]. Одна из них заключается в выборе максимального из следующих четырех значений:

Ошибка определения амплитуды по этой формуле не превышает 2,98% ее истинного значения.

При оценке пика амплитуды часто используется трехточечная параболическая интерполяция. Оценке подлежат значение пика и его положение. Оценка пика амплитуды нужна для того, чтобы избежать уменьшения пика (максимум на 1,75 дБ, а в среднем на 0,5 дБ), которое может иметь место при согласованной фильтрации ЛЧМ-сигнала со взвешиванием по Хэммингу и дискретизацией с частотой Найквиста. Расчетные формулы для определения

положения а пика амплитуды по дальности и его величины А имеют следующий вид:

где — используемые при интерполяции значения амплитуды. Отметим, что можно не использовать для оценивания пика амплитуды довольно сложное устройство из четырех сумматоров, одного умножителя и одного делителя, а просто на дБ снизить пороговый уровень, но при этом иметь в виду, что вероятность ложной тревоги возрастет в 8—12 раз.

Автоматическое формирование порогового уровня по среднему значению амплитуды принятого сигнала производится с помощью интегратора блока СВЛТ. Цель автоматического формирования порога заключается в том, чтобы уменьшить вероятность ложной тревоги из-за медленных флуктуаций уровней фанового шума или помех от местных предметов. Порог, вычисляемый с помощью блока СВЛТ, является функцией выбранной вероятности ложной тревоги и среднего квадратического значения уровня сигнала на некотором участке интервала приема. В предположении, что эхо-сигнал обрабатывается при наличии аддитивного белого гауссовского шума, выражение для порога, формируемого после интегратора блока СВЛТ, записывается в следующем виде:

Множитель в квадратных скобках — константа, которую можно вычислить заранее и хранить в памяти. Другой множитель представляет собой среднее значение амплитуды принятого сигнала. Оно равно свертке последовательности отсчетов амплитуды с единичной прямоугольной весовой функцией конечной длительности, задержанной соответствующим образом. Выбор прямоугольной весовой функции является очевидной, но далеко не единственной возможностью. Отметим, что интегратор блока СВЛТ имеет конечное время установления, только по прошествии которого формируемый порог может быть использован. Если порог обнаружителя рассчитывается с помощью блока СВЛТ, то время установления должно быть учтено при выборе интервала приема в системе обработки данных.

По двоичному каналу к устройству вторичной обработки передается информация, показывающая, какие отсчеты амплитуды на интервале приема превысили пороговый уровень. Такой способ сжатия объема данных используется для того, чтобы упростить и, следовательно, ускорить -выполнение операции вторичной

обработки в режимах поиска и измерений) Кодирование информации, передаваемой по двоичному каналу, элементарное: двоичное число равно 1, если оценка пикового значения амплитуды превышает значение порогового уровня. Последовательность переданных двоичных чисел и вычисленные значения порога накапливаются в выходном буферном накопителе. Все комплексные отсчеты (массивы и обычно также заносятся в выходное буферное ЗУ независимо от того, превышают ли полученные путем интерполяции пики амплитуды порог. Таким образом, сохраняются все данные с тем, чтобы их можно было (при необходимости) использовать при вторичной обработке, в частности когда для улучшения точности измерений вблизи порога обнаружения приходится использовать сложные алгоритмы. При этом в систему приходится вводить дополнительную память, что с аппаратурной точки зрения оказывается вполне приемлемым.