CC BY
25
УДК 621.391.828
А.П.Дятлов, П.А.Дятлов
КЛАССИФИКАТОР СВЯЗНЫХ СИГНАЛОВ
Одной из важнейших задач экспресс-анализа радиообстановки является классификация связных сигналов, а , именно, сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (СППРЧ). В данной работе проводятся исследования, определяющие принципы построения и анализ помехоустойчивости классификаторов (Кл) такого перспективного класса связных сигналов, как сигналы СППРЧ с медленной перестройкой частоты, использующие в качестве информационного признака длительность элемента Тэ частотно-временной матрицы.
В общем случае модель радиообстановки на входе экспресс-анализатора представляет собой многокомпонентный процесс
у(0 = S(t, \, а) + Е Pi (t, а и) + п(Ч) , i=1
где S(t,\, а) - квазидетерминированный СППРЧ с медленной перестройкой по частоте; 1 - информативный признак сигнала, соответствующий несущей частоте элемента £5 из некоторого массива частот, расположенного внутри частотного диапазона Мп экспресс-анализатора; а - набор априорно неизвестных информативных параметров
N г
сигналов; Е Pi 0, а 1 ) - совокупность из N квазидетерминированных коррелированных помех, соотвествую-i=1
щих квазинепрерывным процессам с АМ, ЧМ или ФМ; а ^ - набор априорно неизвестных неинформативных параметров помехи Pi (1, а 1 ); п(1) - гауссовая стационарная помеха типа квазибелого шума. Под медленной перестройкой по частоте будем понимать способ расширения спектра, при котором на каждой частотной составляющей £ передается один информативный элемент с длительностью Тэ.
При использовании в экспресс-анализе частотной селекции, осуществляемой на основе принципов последовательно-параллельного спектрального анализа, происходит разрежение потока входных процессов на выходе ках-ждого канала Кл до двухкомпонентного уровня
У:© = S(t, \, а) + п©, у2(г) = Pi (t, а 1 ) + п(г), при ^ < 1 < Ю+Тн, где у: (1) - двухкомпонентный процесс на выходе частотного канала Кл, в составе которого присутствует сигнал СППРЧ; у2(1) - двухкомпонентный процесс на выходе частотного канала Кл, в составе которого присутствует коррелированная помеха Pi (1, а 1 ); 10, Тн - момент начала и длительность одного сеанса наблюдения при классификации СППРЧ. Величина Тн при использовании в Кл последовательно-параллельного анализа определяется из соотношения
А^кл
Тн < Тэа —— ; А^ = пк Мк,
А£п
где Тэа - предельная длительность сеанса экспресс-анализа; А£кл - полоса пропускания параллельной ступени Кл;
Мк - полоса пропускания одного канала Кл; пк - число каналов в параллельной ступени Кл.
Процесс преобразования сигналов в исследуемом классификаторе (Кл) можно представить следующей операторной схемой:
[у(1)] ^ у1(2)(1); Р2[у1(2)(1)] ^ иог(1);
Рэ[иог(1)] ^ ЫК2); р4[Иог(1) / Н1] ^ Тэ ;
Бэ( Т э) ^ Н8(р),
где Б1[у(1)] - оператор, соответствующий частотной селекции и обеспечивающий выделение двухкомпонентных процессов у1(1) и у2(1); Р2[у1(2)(1)] - оператор выделения огибающей иог(1) процессов у1(1) и у2(1) в каждом канале Кл; Бэ[иог(1) ] - оператор, обеспечивающий решение задачи наличия (гипотеза Н1) или отсутствия (гипотеза Н2)
S(t, \, а) или Pi (1, а ^ ) в двухкомпонентном процессе в каждом канале Кл; Б4[иог(1) / Н1] - оператор, осуществляющий оценивание длительности огибающей иог(1) в каждом частотном канале Кл в течении одного сеанса наблюдения Тн; Б5( Тэ) - оператор, обеспечивающий классификацию S(t,\,а) или ^0, а и).
Выбор параметров Кл зависит от особенностей радиообстановки, требований к быстродействию, помехоустойчивости и допустимой сложности Кл.
При использовании для классификации СППРЧ в качестве информативного признака длительности элемента Тэ необходимо для эффективного функционирования Кл обеспечить выполнение условий
А£ Тэ >>1; Тн > Тэ.
При этом в каждом частотном канале Кл осуществляются операции энергетического обнаружения, оценивания длительности огибающей, сопоставления полученной оценки длительности элемента Тэ с порогом и принятие решения в соответствии с правилом
где Тдоп - допустимый временной интервал. Поскольку в существующих системах связи, использующих СППРЧ с медленной перестройкой, Тэ е (10^15}шсек, то необходимо чтобы Тдоп > 15 тсек.
Помехоустойчивость Кл характеризуется вероятностью ошибочных решений при классификации Рош, которая
вероятностью Рпер, и ложными тревогами с вероятностью Рлт. Таким образом Рош = Рпр + Рпер + Рлт.
Вероятности Рпр и Рлт могут быть определены на основе методики анализа помехоустойчивости энергетического обнаружителя [1]
где Ф(и), arc Ф(и) - функция Лапласа и обратная ей величина; g, g^ - выходное и входное отношение сигнал/помеха по напряжению в частотном канале Кл; gH^ - нормированный порог; Рс, Рш - уровень сигнала и шума на входе Кл; k T0 = 4-10-21 Ао/Аб; ^ - коэффициент шума классификатора.
флуктуационной погрешности определяется из условия определения одностороннего доверительного интервала
где оТэ - среднеквадратичная флюктуационная погрешность оценивания Тэ.
В случае усложнения радиообстановки и необходимости проведения классификации и различения нескольких СППРЧ при построении Кл следует наряду с однократным наблюдением использовать межпериодную обработку в каждом частотном канале, межканальную обработку, а также дополнительные информативные признаки, характеризующие тонкую структуру процессов.
1. Дятлов А.П. Обнаружители и измерители параметров сигналов в радиоконтроле. Таганрог.: ТРТИ, 1993.
T
определяется пропуском сигнала с вероятностью Рпр, перепутыванием сигнала S(t, l, a) и помехи Pi(t, a ц) с
arc Ф (1 - Pm )
g вхл/^Тн g= і—Г
V1 + g вх
Вероятность перепутывания сигнала S(t, l, a) с квазинепрерывной помехой Pi(t, a ц) Рпер при учете только
