Дисципліни:
Лабораторна робота №4
На тему:

Аналоговий метод виявлення радіолокаційних сигналів.

Дисципліна: Основи теорії радіотехнічних систем
ВНЗ:НУ «ЛП»
Формат: Word Doc

Переглядів: 1074 Додано: 2015-02-28




Частина тексту

Мета роботи: ознайомлення з процесами виявлення раділокаційних сигналів і експериментальне дослідження якісних показників приймача, виявлення одиничного радіоімпульса на фоні гауссівського шуму з рівномірним енергетичним спектром.

Теоретична частина:

Під виявленням сигналу в радіотехнічних системах розуміють аналіз прийнятого коливання y(t), який закінчується прийняттям рішення про наявність або відсутність в ньому деякої корисної складової, яку і називають сигналом.

Прийняте коливання y(t) може бути чистим шумом n(t), або сумою шуму n(t) і корисного сигналу S(t-t0)

На основі аналізу y(t) необхідно вирішити, чи реалізація у(t) є чистим шумом (а), чи аддитивною сумішшю сигналу і шуму (б).

Таким чином виявляють відбиті від цілі сигнали в радіолокації і в гідролокації, виявляють сигнали опорних маяків в гідронавігації і т. д.

Вважають, що статистичні характеристики шуму відомі і відомі всі параметри очікуваного сигналу S(t-t0).

Враховуючи випадковість появи цілі (і відповідно появи відбитого сигналу) і те, що шум n(t) випадковим процесом, необхідно прийняте коливання y(t) розглядати як випадковий процес і проводити його аналіз статистичним методом.

Розглянемо коротко суть статистичної теорії виявлення для випадку, коли S(t) є повністю відомий ( такий випадок називається простим виявленням, перевіркою простої гіпотези).

При простому виявленні можливі дві взаємовиключні умови (гіпотези): Н1 – ціль є і Н0 – цілі нема.

Приймач РЛС на основі аналізу прийнятого сигналу y(t) може винести два взаємовиключних рішення: А1 – ціль є і А2 – цілі нема.

З врахуванням сказаного, можливі чотири ситуації (події):

А1Н1 – правильне виявлення – сумісна подія, коли вважається, що ціль є і приймач приймає рішення про наявність цілі;

А0Н0 – правильне невиявлення;

А0Н1 – пропуск цілі;

А1Н0 – хибна тривога.

Очевидно, що перші дві сумісні події характеризують правильну роботу виявлення, а дві останні – помилкову роботу виявлення.

Помилкові рішення небажані взагалі, однак степінь небажаності різних похибок може бути різною. Щоб врахувати цю обставину, вводять коефіцієнти, які характеризують ступінь небажаності похибки:

r01 – вартість пропуску цілі;

r10 - вартість хибної тривоги.

Тоді систему виявлення можна охарактеризувати середньою вартістю або середнім ризиком R : де Р(А0Н1), Р(А1Н0) – імовірності відповідних подій.

Але

Тут Р(Н1) – апріорна імовірність наявності цілі;

Р(Н0) – апріорна імовірність відсутності цілі;

Рпр. ц. - апостеріорна імовірність прийняття рішення про відсутність цілі при умові, що ціль є (імовірність пропуску цілі).

Рх. т. - апостеріорна імовірність прийняття рішення про відсутність цілі при умові, що ціль відсутня ( імовірність хибної тривоги).

Крім вищесказаних апостеріорних імовірностей зводиться поняття :

імовірності правильного виявлення цілі:

Рпр. в.= Рн11) – апостеріорної імовірності прийняття рішення про наявність цілі при умові, що ціль є ;

імовірності правильного невиявлення цілі :

Рпр. нев.= Рн00) – апріорної імовірності прийняття рішення про відсутність цілі при умові, що ціль відсутня.

На основі введених понять можна дати визначення оптимального приймача системи виявлення.

Оптимальним приймачем називається такий приймач, який забезпечує мінімум середнього ризику :

Приймач, який задовольняє умову (3), називається оптимальним приймачем по критерію мінімуму середнього ризику. В окремому випадку, коли r01, r10 рівні між собою, критерій мінімум середнього ризику переходить в критерій міінмуму імовірності повної похибки:

Приймач, який задовільняє умову (4) називається оптимальним приймачем по критерію мінімуму повної похибки.

Тоді структурна схема оптимального приймача виявлення набуває вигляду, зображеного на рисунку .

Структурна схема оптимального приймача виявлення повністю відомого сигналу складається з перемножувача на який вхідна реалізація у(t) і опорний сигнал, інтегратора і порогового пристрою (обмежувача знизу). Порівняння в пороговому пристрої відбувається в момент закінчення сигналу, останнє підкреслюється стрілкою “строб”. Опорний сигнал є копією очікуваного сигналу.

Оптимальний приймач, який має структурну схему (рис) називається кореляційним (оптимальним) приймачем.

Порядок виконання роботи.

Розрахувати характеристику виявлення для сигналу з випадковою початковою фазою для заданого значення Рх.т. (задається викладачем).

З допомогою лабораторного макету зняти експериментально залежність імовірності хибної тривоги від величини порогового рівня. Для цього вимкнути генератор сигналу, а ручками “пороговий рівень” і “підсилення” приймача добитись нульових показів лічильника ЛІ2 при Uпорог=max. Зменшуючи величину Uпор до нуля, визначається при декількох фіксованих положеннях Uп імовірність хибної тривоги як : Pх.т. = N2 / N1, де N1 – покази лічильника ЛІ1.

Оцінити по яскравості свічення електронного променя осцилографа густину розподілу ймовірностей амплітуд суміші сигналу і шуму та одного шуму на виході приймача. Зарисувати осцилограми цих розподілів.

Зняти залежність імовірності правильного виявлення від величини порогового рівня для кількох значень відношення сигнал / шум. Величину q змінювати за допомогою ручки вхідного рівня генератора сигналу в границях від 1 до 100. Оцінку відношення сигнал / шум провести за допомогою осцилографа.

На основі залежності, визначеної в п. 2 встановити величину порогового рівня, яка відповідає заданій величині хибної тривоги (задається викладачем під час роботи). За методикою п. 4 зняти залежність імовірності правильного виявлення відношення сигнал / шум на вході порогового пристрою. Побудувати характеристику виявлення.

Порівняти результати експериментальних досліджень з результатами розрахунків пункту 1 і зробити висновки.

Висновок. На даній лабораторній роботі я ознайомився з процесами виявлення раділокаційних сигналів і експериментально дослідив якісні показники приймача, виявлення одиничного радіоімпульса на фоні гауссівського шуму з рівномірним енергетичним спектром.