Ігор Васильович Прокопенко, А. В. Дмитрук, К. И. Прокопенко
{"title":"ВИКОРИСТАННЯ СТІЙКИХ АЛГОРИТМІВ В ЗАДАЧІ ВИЯВЛЕННЯ РУХОМИХ ЦІЛЕЙ НА ТЛІ НЕГАУСІВСЬКИХ ЗАВАД","authors":"Ігор Васильович Прокопенко, А. В. Дмитрук, К. И. Прокопенко","doi":"10.18372/2310-5461.57.17445","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Радіолокаційне виявлення сигналів, що містять корисну інформацію про об’єкти спостереження, являє собою комплексний та багатофункціональний процес, що об’єднує розв’язок різних задач, однією з яких є виявлення рухомих цілей на тлі пасивних завад. ЇЇ вирішення ґрунтується на фундаментальній ідеї, яка спирається на застосування ефекту Допплера, відповідно до чого, було розроблено методи селекції рухомих цілей, які полягають в зміні частоти сигналу, відбитого від рухомого об’єкту. Традиційні алгоритми, черезперіодного віднімання пасивних завад систем СРЦ є ефективним, коли завади стаціонарні, проте мають недоліки, викликані завадами зі складним частотним спектром. В результаті для підвищення ефективності систем радіолокаційного виявлення було запропоновано та досліджено адаптивні алгоритми та показано їх переваги. Однак потреба в подальшому опрацюванні та удосконаленні існуючих систем та методів,залишається і досі актуальною, та пояснюється багатьма аспектами одним з яких є те, що системи радіолокаційного виявлення змушені функціонувати в умовах завад різної природи, що не завжди можна описати гаусівською моделлю.\nТаким чином, у роботі увага приділяється проблемі виявлення радіолокаційних сигналів, відбитих від рухомих цілей, на фоні завад, які описуються негаусівським розподілом, а також досліджується забезпечення стійкості алгоритму виявлення. Випадковість виникнення завади в процесі спостереження, дозволяє для їх математичного представлення використати авторегресійну модель, що генерується збуренням описаними моделлю Лапласа. В результаті виконується синтез локально-оптимального вирішального правила для виявлення сигналу відомої форми на тлі авторегресійної завади, який полягає у знаходженні максимуму відповідно до сигнального параметра і вектора параметрів завади отриманого відношення правдоподібності, що являє собою відношення висунутих щодо отриманої вибірки гіпотез. Стійкість алгоритму виявлення забезпечується шляхом оцінки невідомих параметрів шумового процесу при застосуванні емпіричного байєсівського підходу. В процесі роботи також досліджено працездатність синтезованого алгоритму при дії негаусівських завад, що описується моделлю K-розподілу. Для розуміння ефективності запропонованого алгоритму виявлення виконується статистичного моделювання. Результати моделювання підтверджують ефективність синтезованого робастного алгоритму перед неробастним, дієвість якого проявляються при наявності імпульсних завад із збільшенням ймовірності їх виникнення, відповідно він більш стійкий до виникнення хаотичних імпульсних завад, тоді як не робастний алгоритм дає значні похибки, що призводить до погіршення виявлення корисного сигналу.","PeriodicalId":388526,"journal":{"name":"Science-based technologies","volume":"40 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2023-04-29","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Science-based technologies","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.18372/2310-5461.57.17445","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
摘要
雷达探测含有被观测物体有用信息的信号是一个复杂的多功能过程,它结合了各种任务的解决方案,其中之一是在被动干扰背景下探测移动目标。其解决方法基于利用多普勒效应的基本思想,根据这一思想开发了移动目标选择方法,包括改变移动物体反射信号的频率。对合成孔径雷达系统的被动干扰进行周期性减法的传统算法在干扰是静止的情况下是有效的,但由于干扰具有复杂的频谱而存在缺点。因此,为了提高雷达探测系统的效率,人们提出并研究了自适应算法,其优势也已显现。然而,现有系统和方法仍有进一步发展和改进的必要,其原因是多方面的,其中之一是雷达探测系统被迫在各种性质的干扰下工作,而这些干扰并不总是能用高斯模型来描述。因此,本文重点研究了在非高斯分布的干扰背景下探测移动目标反射的雷达信号的问题,同时还研究了探测算法的稳定性。观测过程中干扰的随机性允许使用拉普拉斯模型描述的扰动产生的自回归模型作为其数学表示。因此,针对自回归干扰检测已知形状信号的局部最优决策规则的合成,包括根据信号参数和干扰参数矢量,找到所获似然比的最大值,即对所获样本提出的假设的比率。通过使用经验贝叶斯方法估计噪声过程的未知参数,确保了检测算法的稳健性。在工作过程中,还研究了合成算法在 K 分布模型描述的非高斯噪声影响下的性能。为了解所提议的检测算法的有效性,还进行了统计建模。仿真结果证实了合成鲁棒算法比非鲁棒算法更有效,因为合成鲁棒算法在脉冲干扰出现的概率增加的情况下也很有效,而且更能抵御混沌脉冲干扰的出现,而非鲁棒法则会产生明显的误差,导致有用信号的检测能力下降。
ВИКОРИСТАННЯ СТІЙКИХ АЛГОРИТМІВ В ЗАДАЧІ ВИЯВЛЕННЯ РУХОМИХ ЦІЛЕЙ НА ТЛІ НЕГАУСІВСЬКИХ ЗАВАД
Радіолокаційне виявлення сигналів, що містять корисну інформацію про об’єкти спостереження, являє собою комплексний та багатофункціональний процес, що об’єднує розв’язок різних задач, однією з яких є виявлення рухомих цілей на тлі пасивних завад. ЇЇ вирішення ґрунтується на фундаментальній ідеї, яка спирається на застосування ефекту Допплера, відповідно до чого, було розроблено методи селекції рухомих цілей, які полягають в зміні частоти сигналу, відбитого від рухомого об’єкту. Традиційні алгоритми, черезперіодного віднімання пасивних завад систем СРЦ є ефективним, коли завади стаціонарні, проте мають недоліки, викликані завадами зі складним частотним спектром. В результаті для підвищення ефективності систем радіолокаційного виявлення було запропоновано та досліджено адаптивні алгоритми та показано їх переваги. Однак потреба в подальшому опрацюванні та удосконаленні існуючих систем та методів,залишається і досі актуальною, та пояснюється багатьма аспектами одним з яких є те, що системи радіолокаційного виявлення змушені функціонувати в умовах завад різної природи, що не завжди можна описати гаусівською моделлю.
Таким чином, у роботі увага приділяється проблемі виявлення радіолокаційних сигналів, відбитих від рухомих цілей, на фоні завад, які описуються негаусівським розподілом, а також досліджується забезпечення стійкості алгоритму виявлення. Випадковість виникнення завади в процесі спостереження, дозволяє для їх математичного представлення використати авторегресійну модель, що генерується збуренням описаними моделлю Лапласа. В результаті виконується синтез локально-оптимального вирішального правила для виявлення сигналу відомої форми на тлі авторегресійної завади, який полягає у знаходженні максимуму відповідно до сигнального параметра і вектора параметрів завади отриманого відношення правдоподібності, що являє собою відношення висунутих щодо отриманої вибірки гіпотез. Стійкість алгоритму виявлення забезпечується шляхом оцінки невідомих параметрів шумового процесу при застосуванні емпіричного байєсівського підходу. В процесі роботи також досліджено працездатність синтезованого алгоритму при дії негаусівських завад, що описується моделлю K-розподілу. Для розуміння ефективності запропонованого алгоритму виявлення виконується статистичного моделювання. Результати моделювання підтверджують ефективність синтезованого робастного алгоритму перед неробастним, дієвість якого проявляються при наявності імпульсних завад із збільшенням ймовірності їх виникнення, відповідно він більш стійкий до виникнення хаотичних імпульсних завад, тоді як не робастний алгоритм дає значні похибки, що призводить до погіршення виявлення корисного сигналу.