Определение характеристик оптимального обнаружения сигналов. Реферат. Радиоэлектроника.
👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Определение характеристик оптимального обнаружения сигналов
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ
ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ
“Методы и системы обработки сигналов”
«Определение характеристик оптимального обнаружения»
Выполнил: Озерин М.В. _____________________
студент 4-го курса гр. Э-15 (дата) (подпись)
Руководитель: Черницер В.М. _____________________
При проектировании гидроакустических систем (ГАС) различного
функционального назначения на этапе проектирования решаются задачи
оптимизации технических характеристик ГАС и выбора структуры приемного
тракта, оптимизирующего отношение сигнал-помеха. Для таких систем
основными параметрами является: дальность действия, пространственная
разрешающая способность. В данном случае ищут компромиссное решение между
этими параметрами, отдавая предпочтение одному или другому в зависимости от
стоящей перед разработчиками задачи. Расчет ведется при фиксированной
дальности и поэтому выбор оптимальной частоты определяется минимальной
излучающей мощности.
Рассчитать и построить семейство характеристик обнаружения и
определить значение порогового сигнала для исходных данных. Расчет
проводится для когерентной последовательности и некогерентной
последовательности импульсов при полностью известном сигнале, со случайной
начальной фазой и амплитудой.
|1. Максимально допустимое значение вероятности ложной |10-3, |
|тревоги Pлт.доп |10-5 |
|2. Число импульсов последовательности, n |1, 20 |
|3. Вероятность правильного обнаружения Po |0,92 |
|4. Дальность действия r, м |1000 |
|5. Разрешающая способность по угловым координатам, град |((=10((|
| |=10 |
|6. Разрешающая способность по дальности (r, м |0,5 |
|7. Спектрально-энергетическая характеристика шумов, № |3.1 |
|8. Скорость носителя VН, м/с |15 |
|9. Скорость цели VЦ, м/с |5 |
|10. Чувствительность антенны (, мкВ/Па |300 |
|11. Уровень шумов электронного тракта Uм эл., мкВ |5 |
Характеристиками обнаружения называются кривые, определяющие
зависимость между вероятностью правильного обнаружения Ро, вероятностью
ложной тревоги Pлт и величиной сигнала выраженного в относительных
еденицах:
Параметр q численно равен отношению сигнал-помеха (С/П) по напряжению
на выходе согласованного фильтра (СФ). Если задано допустимое значение Pлт,
то расписывается соответствующее значение Po.
2.1.1 Случай полностью известного сигнала
Условные плотности вероятности корреляционного интеграла при отсутствии
сигнала W(K/0) и при наличии сигнала W(K/1) определяются из выражения:
где величины K и Es корреляционный интеграл и энергия сигнала. При
сравнении значений К с порогом Ко вероятность ложной тревоги определяется
отношением порогового уровня к среднеквадратичному значению (к.
Вероятность правильного обнаружения зависит не только от отношения
порога Ко среднеквадратичному значению (к, но и от отношения
[pic] (2.4) где q – параметр обнаружения.
В выражениях 2.3 и 2.5 в F(U) – интеграл вероятности:
Если интеграл вероятности определяется в виде
то выражение (2.3), (2.5), (2.6) приобретают вид
(2.8) где q – параметр обнаружения.
Вероятность правильного обнаружения при заданной вероятности ложной
тревоги тем больше, чем больше параметр обнаружения (рис 2.1). Пользуясь
кривыми обнаружения, можно найти пороговый сигнал, т.е. сигнал, который при
заданной вероятности ложной тревоги, может быть обнаружен с требуемой
вероятностью правильного обнаружения Рп.
Случай полностью известного сигнала на практике встречается редко, но
его удобно использовать для сравнения различных типов устройств
обнаружения.
2.2. Случай сигнала со случайной начальной фазой
Условные плотности вероятности для корреляционного интеграла при
наличии сигнала:
[pic] (2.9) при отсутствии сигнала:
Модель корреляционного интеграла при отсутствии сигнала подчиняется
релеевскому закону распределения, а при наличии сигнала, обобщенному
релеевскому закону.
Максимально допустимая вероятность ложной тревоги
[pic][pic] (2.11) а пороговое значение отношение сигнал-помеха
Вероятность правильного обнаружения определяется, как
[pic] (2.13) где S – переменная интегрирования.
[pic] формулы (2.9) и (2.13) упрощается, и расчет вероятности Po можно вести
по формуле
[pic] (2.14) где Ф(U) – интеграл вероятности.
2.3. Случай со случайной амплитудой и начальной фазой
Вероятность правильного обнаружения
В случае приема последовательности из n одинаковых когерентных
импульсов энергетическое отношение сигнал/шум
[pic] (2.20) где Eu/No – энергетическое отношение сигнал/шум, соответствующее одному
импульсу последовательности.
По характеристикам обнаружения определяются значения qn и пороговый
сигнал, соответствующий полной энергии сигнала в пачке (ES). Поэтому в
случае когерентного обнаружения, энергия минимального порогового сигнала
одного импульса должна быть – ES/n. А в случае некогерентного обнаружения
ES/(n. Выигрыш при когерентном приеме составляет (n раз. Параметр
обнаружения q может быть представлен как отношение максимального напряжения
сигналаAs к среднеквадратичного значения шума
При этом пороговом сигналом определяется коэффициент распознавания
(различимости) (, который вычисляется как минимальное отношение сигнал/шум,
обеспечивающее обнаружение с требуемой вероятностью: для случая когерентного обнаружения
[pic] для случая некогерентного обнаружения
[pic] где Wи=As2/2 – импульсная мощность.
При n=1 различие между когерентным и некогерентным приемами
отсутствует.
3. РАСЧЕТ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАС
Оптимальную частоту выбираем из расчета, что сигнал будет иметь
приемлемый шум и малое поглощение.
[pic] где rmax – дистанция до цели обнаружения (км).
Но так как можно перебирать частоту в некотором диапазоне, то выбираем
частоту fопт=39000, при этом получаем выигрыш в минимальном шуме, но
имеем более сильное поглощение сигнала.
Полоса пропускания приемного тракта
Она складывается из доплеровского смещения частот и ширины спектра эхо-
сигнала
Найдем (fд – доплеровское смещение частоты
Vц – скорость цели обнаружения, с – скорость звука в среде.
Найдем (fс – ширина спектра эхо-сигнала
Коэффициент 1,37 выбирается из того условия что отношение сигнал-шум
является опртимальным для нашего случая.
[pic] где (и=2((r/c=2(0,3/1483=0,67 (мс), где ((r – разрешающая способность
по дальности. Тогда (fсп=2032 (Гц).
Уровень шума, воздействующий на вход приемного тракта
Для расчета шума воспользуемся спектрально-энергетическими
характеристиками шумов, в данном случай характеристикой для моря. Частота
излученного сигнала равна 39000 Гц, тогда Pпр=2(10-5 Па/Гц2.
Уровень шумового давления на входе приемной антенны
P’ш=Uш/(, где Uш – уровень шумов на входе в приемный тракт и шум приемного
тракта;
( - чувствительность антенны в режиме приема (мкВ/Па),
Uш.эл – уровень шумов электронного тракта (мкВ).
S=a(b. a=(50,5(с)/fопт(((=(50,5(1483)/39000(10=0,192 (м), b=(50,5(с)/fопт(((=(50,5(1483)/39000(10=0,192 (м).
Где ((,(( - разрешающая способность по угловым координатам.
I=| P’ш /((c |=0,017/103(1483=1,127(10-8, где ( - плотность среды распространения звука (вода), с – скорость звука в среде.
Wш=I(S=1,127(10-8(0,037 =4,157(10-10.
Спектральная плотность мощности шумовой помехи
No= Wш/(f=4,157(10-10/4136=1,005(10-13(Вт/Гц).
4. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ОБНАРУЖЕНИЯ
4.1. Определение порога и построение семейства характеристик
обнаружения
Определим порог при двух заданных значениях вероятности ложной тревоги Pлт1=10-3, Pлт2=10-5 для трех случаев:
Распределение помехи нормальное. При определении порога пользуемся
таблицей интеграла вероятности
Pлт=1-Ф(qo), тогда qo=arg[Ф(1- Pлт)].
Из таблицы интеграла вероятности для:
Находим точки для построения кривой обнаружения
Точки построения кривой обнаружения для известного сигнала*
|q |Pлт1=10-3 |Pлт2=10-5 |
|1 |0,01786 |0,0005 |
|2 |0,1357 |0,011 |
|3 |0,4602 |0,102 |
|4 |0,8159 |0,39 |
|5 |0,97128 |0,76 |
|6 |0,998134 |0,95 |
|7 |0,9999519 |0,997 |
|8 |0,99999 |0,9999 |
|9 | |0,99999 |
б) Сигнал со случайной начальной фазой
Распределение помехи релеевское, но при больших отношениях «сигнал-шум»
распределение сводится к нормальному qo=(-2(ln(Pлт).
Точки построения кривой обнаружения для сигнала с неизвестной начальной фазой*
|q |Pлт1=10-3 |Pлт2=10-5 |
|1 |0,00326 |0,00007 |
|2 |0,4272 |0,0025 |
|3 |0,2358 |0,035 |
|4 |0,6103 |0,21 |
|5 |0,8997 |0,57 |
|6 |0,9887 |0,88 |
|7 |0,99841 |0,98 |
|8 |0,99999 |0,9993 |
|9 | |0,99999 |
в) сигнал со случайной фазой и амплитудой qo=(-2(ln(Pлт).
Расчет точек для кривой обнаружения.
Точки построения кривой обнаружения для сигнала с неизвестной начальной фазой и амплитудой*
|q |Pлт1=10-3 |Pлт2=10-5 |
|1 |0,01 |0,0005 |
|2 |0,1 |0,02 |
|3 |0,2848 |0,11 |
|4 |0,4642 |0,28 |
|5 |0,5995 |0,42 |
|6 |0,6852 |0,55 |
|7 |0,7627 |0,64 |
|8 |0,8111 |0,7 |
|9 |0,8467 |0,76 |
|10 |0,8753 |0,8 |
|11 |0,8938 |0,83 |
|12 |0,9097 |0,85 |
|13 |0,9224 |0,87 |
|14 |0,9326 |0,89 |
|15 |0,941 |0,91 |
|16 |0,9479 |0,92 |
|17 |0,9536 |0,924 |
|18 |0,9585 |0,93 |
|19 |0,9627 |0,944 |
|20 |0,9662 |0,95 |
Данные наших расчетов приведены в приложении (рис.1) и (рис.2).
Энергия сигнала при заданной минимальной вероятности правильного обнаружения
|Сигнал |Pлт1=10-3 |Pлт2=10-5 |
| |qn |Es |qn |Es |
|полностью известный |4,5 |2,261(10-13 |6 |3,015(10-13 |
|со случайной начальной |5,1 |2,563(10-13 |6,7 |3,367(10-12 |
|фазой | | | | |
|со случайной фазой и |13 |6,533(10-12 |17 |1,005(10-12 |
|амплитудой | | | | |
б) энергия минимального сигнала при когерентном и некогерентном приеме.
Еи=Es/(n – для некогерентного приема. n=1 и n=20 – число сигналов принимаемой последовательности .
Для n=1 различие между когерентным и некогерентным приемами
отсутствуют.
Энергия минимального порогового сигнала
| | |Pлт1=10-3 |Pлт2=10-5 |
|сигнал |вид приема |n=1 |n=20 |n=1 |n=20 |
|точно |когерент. |2,261(10-12|1,508(10-1|3,015(10-1|2,01(10-14|
|известный | | |4 |3 | |
| |некогерент. | |5,839(10-1| |7,785(10-1|
| | | |3 | |3 |
|со случ. нач.|когерент. |2,563(10-13|1,709(10-1|3,367(10-1|2,245(10-1|
|фазой | | |4 |2 |4 |
| |некогерент. | |6,617(10-1| |8,694(10-1|
| | | |3 | |3 |
|со случ. нач.|когерент. |6,533(10-12|4,355(10-1|1,005(10-1|6,701(10-1|
|фазой и амп. | | |4 |2 |4 |
| |некогерент. | |1,687(10-1| |2,595(10-1|
| | | |3 | |3 |
(=qоп/(n – для когерентного приема.
(=qоп/4(n – для когерентного приема.
Коэффициент распознавания, (
| | |Pлт1=10-3 |Pлт2=10-5 |
|сигнал |вид приема |n=1 |n=20 |n=1 |n=20 |
|точно известный |когерент. |4,5 |1,162 |6 |1,549 |
|сигнал | | | | | |
| |некогерент. | |2,287 | |3,049 |
|сигнал со случ. |когерент. |5,1 |1,317 |6,7 |1,73 |
|нач. фазой | | | | | |
| |некогерент. | |2,591 | |3,404 |
|сигнал со случ. |когерент. |13 |3,357 |17 |5,164 |
|нач. фазой и амп.| | | | | |
| |некогерент. | |6,606 | |10,163 |
Импульсная мощность Wи, Вт
| | |Pлт1=10-3 |Pлт2=10-5 |
|сигнал |вид приема |n=1 |n=20 |n=1 |n=20 |
|точно |когерент. |3,354(10-10|2,236(10-11|4,472(10-10|2,981(10-11|
|известный | | | | | |
| |некогерент. | |8,659(10-11| |1,155(10-11|
|со случ. |когерент. |3,801(10-10|2,534(10-11|4,993(10-10|3,329(10-11|
|нач. фазой | | | | | |
| |некогерент. | |9,814(10-11| |1,289(10-10|
|со случ. |когерент. |9,688(10-10|6,459(10-11|1,491(10-9 |9,937(10-10|
|нач. фазой | | | | | |
|и амп. | | | | | |
| |некогерент. | |2,502(10-10| |3,849(10-10|
В данной курсовой работе были рассчитаны и построены кривые
семейства характеристик обнаружения и определены значения порогового
сигнала для исходных данных. Расчет проводился для когерентной
последовательности и некогерентной последовательности импульсов при
полностью известном сигнале, со случайной начальной фазой и амплитудой. По
результатам расчетов видно что при некогерентном сигнале коэффициент
распознавания выше, чем при когерентном, также при этом выше и импульсная
мощность. Также можно сделать вывод, что у различных сигналов, таких,
например, как полностью известный сигнал и сигнал со случайной начальной
фазой, будут разные энергий при заданной минимальной вероятности
правильного обнаружения, в первом случае она меньше.
* см. приложение (рис.1 и рис.2)
* см. приложение (рис.1 и рис.2)
* см. приложение (рис.1 и рис.2)
Похожие работы на - Определение характеристик оптимального обнаружения сигналов Реферат. Радиоэлектроника.
Дипломная работа по теме Уголовная ответственность за вред, причиненный в ходе проведения спортивных соревнований
Реферат: Іван Виговський – помічник Богдана Хмельницького
Жизненный Путь Это Всегда Выбор Сочинение
Реферат: Технология и автоматизация производства РЭА
Реферат: Арабо-исламский фактор в радикализации российского мусульманского общества в 90-е годы ХХ века
Топик: Cinematograph
Курсовая Работа На Тему Механика Горных Пород И Грунтов
Курсовая работа по теме Объекты гражданского права
Реферат по теме Рационализация теологии
Доклад: Синхронность или одновременный оргазм
Курсовая работа по теме Завдання та значення Конституції України
Эссе По Первой Доврачебной Помощи
Дипломная работа по теме Навигационный проект перехода судна типа "Сормовский" по маршруту порт Бердянск – Тунис
Реферат по теме Нефтепереработка
Защита Прав Потребителей Социальная Основа Маркетинга Курсовая
Контрольная работа по теме Изготовление стенового камня на основе железобетона для монолитно-каркасных зданий
Что Такое Радость Жизни Сочинение
Курсовая работа по теме Разработка асимметричной стрижки с окрашиванием Sense
Математика 5 Класс Кимы Контрольные Работы Ответы
Курсовая Работа На Тему Экономическое Развитие И Внешнеэкономическая Деятельность Германии
Контрольная работа: Поняття і види господарських об’єднань
Реферат: Анализ динамики и выполнения плана производства
Реферат: The Lost Art Of War Essay Research