книги / Методы и средства цифровой обработки пространственно-временных сигналов

где (/I) - эталонный х намеренный опектры. Среднаквадратическая ошибка (9) определялась путем стагасти-

чрского моделирования. Причем оценка корреляционной матрицы

Сравнительная эффективность воспроизведения РЛП методами

зависимых реализаций спектра, по которш очиталось среднее зна­

Эталонные портреты спектров и графики, показывающие точ­

ность их воспроизведения различными методами, приведены на рис.1 и 2До оои абсцисс отложена нормированная угловая коор­

эффективность методов при изменении углового расстояния меэду двумя одинаковыми источниками А \) - Для сравнения полезно

заметить, что ширина диаграммы направленности синфазной решет­

изведения РЛП как при точечном, так и протяжённом характере

. наблюдаемых целей. В то же время следует иметь в виду, что указанное преимущество наиболее существенно именно для лс^аль132 ных источников излучения. В случае многоэлемонтной цели с близ­ ко раоположеиными излучателями метод максимальной энтропии мо­ жет уступать даже методу Фурье в смысле принятого интегрально­ го критерия (9). Однако как в том,так и в другом рассматривае­ мых примерах качество метода высокого разрешения при ограничен­ ной пространственной выборке оказывается еще более высоким,чём при используемых линейных методах спектрального измерения.

1.ДНОНСОН Д.Х. Применение методов спектрального оценива­ ния к задачам определения угловых координат источников излу­ чения / / ТИИЭР. 1902. Т.70. СД26-139.

2.ШИРМАН Я .Д ., МАШОС В.Н. Теория и техника обработки ра­

диолокационной информации на фоне помех. М ., 1981. 416 с .

3. 1.//. ЕС-ВЕНЕДУ ,Ш ШосрШ. МолгштШгй/июё.

ИНВАРИАНТНЫЕ АЛГОРИТМЫ АДАПТИВНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

В настоящее время пространственно-временная обработка сиг­ налов нашла применение во многих областях техники [ I ] . Несмот­

ря на разнообразие применений и способов реализации, строение систем пространственно-временной обработки в принципе одинако­ во. Они состоят из многоканального датчика сигналов и собствен­

но системы обработки, представляющей собой специализированное

цифровое вычислительное устройство - процессор, Основнея проб­ лема при реализации таких систем заключается в определении ал­ горитма обработки.

тельности может содержать "полезную” информацию, а остальные служат для извлечения информации о неизвестных параметрах и

подстройки (адаптации) процессора. В этих условиях алгоритм обработки является, по существу, адаптивным алгоритмом реше­ ния некоторой статистической задачи относительно сигнала на ьыходе датчика.

Статья посвящена разработке алгоритмов для решения задачи

тоянная, но неизвестна. К этой задаче, в частности, сводятся все задачи, связанные с обнаружением неизвестного детерминиро­ ванного полезного сигнала от точечного источника излучения на фоне неиэотропного нормального ^'елого шума о неизвестна® про­ странственными характеристиками. Видно, что при нормальном рас­ пределении векторов Х 1 указанная задача проверки гипотез инвариантна относительно группы невырожденных линейных преоб­

ке алгоритмов обработки сигналов естественно ограничиться ал­ горитмами* инвариантными относительно этой группы преобразова­ ний* Такие алгоритмы, кроме инвариантности* обладают еще од­

полученных на выходе датчика*- представим в виде матрицы разме­

ся инвариантным относительно группы невырожденных линейных пре­

нахождение ре-номерно наиболее мощного инвариантного адаптив­ ного критерия* получение на основе решения этих задач оптималь­ ного и подоптимального (инвариантных) алгоритмов обработки сиг­ налов в процессоре.

Ниже приводятся без доказательств основные результаты ре­

шения поставленных задач.

терь в эффективности можно применять подоптимальный алгоритм обработки, использующий из общего множества обучающих векто­

формуле

Н_ ^ а ^ п х п ■+Пг>~1

ПМГСп х п^

мглой У п ^ д ~ )

Подоптимальный алгоритм требует выполнения ЗЛ1(2Лд~~1)+1 сло­

цикл вычислений.

Показано, что оущеотвуют инвариантные к невырожденным динейнш преобразованиям алгоритмы адаптивной пространственновременно'1 обработки сигналов. Определены оптимальный и подоп-

тимальный инвариантные алгоритмы. Преимущества инвариантных

алгоритмов перед существующими вполне оправдывают вычислитель» ные затраты на их реализацию.

X.М0НЗИНГ0 Р ;А ., МИЛЛЕР Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию» М., 1986. 446 с.

2.АЛБЕРТ А. Регреосия, псевдоинверсия и рекуррентное оце­ нивание. М., 1977. 224 с.

разработке систем с.уникальнши характеристиками [ 4 ] . Примене­ ние для решения указанных задач мощных вычислительных комплек­ сов (ВК) общего назначения позволяет использовать общее матобес­ печение и пакеты стандартных программ, что сокращает сроки соз­ дания и стоимость систем цифровой обработки.

Производится сравнение вычислительных ресурсов четырех оте­ чественных ВК (ЕС-1065, МБК "Эльбруо-1", МВК с параллельная управлением ПС-2000* а также специализированного конвейерного Фурье-процессора СПФ СМ с управляющей ЭВМ СМ-4) и анализируют­

ся их возможности по цифровому формированию РЛИ.

Считается, что цифровой обработке подвергаются квадратур­ ные составляющие сжатого по дальности сигнала РСА, преобразо­ ванные в цифровую форму и записанные на магнитный носитель в порядке увеличения наклонной дальности с последовательных ази­ мутальных направлений» Тогда цифровая обработка данных РСА со ­ стоит в реализации следующего корреляционного алгоритма:

количество отсчетов, по азимуту, используемых при синтезирова­ нии апертуры.

подержит фаговый множитель, комплексно сопряженный с фаэовш множителем отраженного от точечной цели сигнала, и амплитудную' весовую функцию Р(/1,1), регулирующую уровень боковых лепест­

ков синтезированной диаграммы нацравлешкгти. Через обозначена крутизна линейной частотной модуляции (ЛЧМ) траектор-

реализуется в чаототной области о помощью быстрого преобразо­ вания Фурье (ШФ). При этом последовательно выполняются пере­ вод данных из временной области в чаототную, перемножение диокретных спектров сигнала и опорной функции, пб^евод изобра­ жения во временную облаоть методом обратного ШФ. Модификацией {I) является алгоритм "гармонического анализа" [2, 3 ];

лах дальности.

Особенностью сжатиясигнала по азимуту в РСА является не­

пустимая фазовая ошибка за счет неточного задания опорной функ­ ции.

Основной характеристикой системы цифровой обработки данных

РСА является время формирования кадра РЛИ размером IV-/!цN .опре­ деляемое, главным образом, количеством вычислительных операций при реализации алгоритмов сжатия по азимуту. Объем вычислений, вырагкенгшй в числе вещественных умножений Нц и сложений А'п , составляет для алгоритма вычисления свертки в частотной облас­ ти

(6) не учтены вспомогательные операции, занимающие незначитель­ ную часть общего времени вычислений (инверсия адресов в ШФ, вычисление модуля и т . п . ).

Характеристики рассматриваемых ВК, необходимые для оценки их возможностей по решению задач цифрового синтезирования апер­

туры, приведены в табл.1 [5 , б ] , Время выполнения арифмети­

ческих операций указано для формата с фиксированной точкой, обеспечивающего наибольшее быстродействие.

Из различия в архитектуре и функциональных возможностях

вытекают специфические для каждого ВК особенности организации