Статический анализ оптимального алгоритма обнаружения
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
рина ДН на уровне 0,707 состовляет 0,25 градуса.
Моделирование узкополосного шума
Узкополосный шум получаю посредством фильтрации белого шума полосовым фильтром со следующими параметрами:
-Граничные частоты полосы пропускания - fГП1=975МГц fГП2=1025МГц
Граничные частоты полосы задерживания - fГЗ1=900МГц fГЗ2=1100МГц
Максимальное затухание в полосе пропускания - Dа=3дБ.
Минимальное затухание в полосе задерживания - а=40дБ.
Фильтр типа Баттерворта.
Расчет порядка и коэффициентов филтра произвожу в среде Matlab:=0.975*f; % Fг.п_1=975 МГц; Первая граничная частота полосы пропускания.=1.025*f; % Fг.п_2=1025 МГц; Вторая граничная частота полосы пропускания.=0.9*f; % Fг.з1 =900 МГц; Первая граничная частота полосы задерживания.=1.1*f; % Fг.з2 =1100 МГц; Вторая граничная частота полосы задерживания.=3; % Допустимый уровень пульсаций АЧХ фильтра в полосе пропускания.=40; % Минимальный уровень подавления АЧХ фильтра в полосе задерживания.=fgp1/(0.5*fd); % Рассчет нормированных цифровых
=fgp2/(0.5*fd); %=fgz1/(0.5*fd); %=fgz2/(0.5*fd); %
[n,Wn] = buttord([wgp1,wgp2],[wgz1,wgz2],da,a0); % Рассчет порядка дискретного фильтра.
[b,a]=butter(n,Wn);% Рассчет коэффициентов фильтров.
Имеем следующие значения:
Порядок фильтра n = 4;
Коэффициенты фильтра в таблице
Таблица 3.1 Коэффициенты фильтра
а1-6,39219,222-35,02342,112-34,15818,284-5,92970,90476b1,2796e-0070-5,1185e-00707,6778e-007 0-5,1185e-00701,2796e-007
Рисунок3.2 АЧХ цифрового фильтра
Рисунок 3.3 Узкополосный шум
Дисперсия и математическое ожидание в качастве аргументов задаются в методе normrnd(Mu,Sigma) где Mu - математическое ожидание, Sigma - дисперсия случайного процесса
Генерация зондирующих импульсов
Импульсы имеют прямоугольную форму, в луче ДН на уровне ослабления 4 dB их содержится N = 64.
Листинг задачи импульсов выглядит так:
N1=square((2*pi)*t/T,100*t_imp/T);
x = square(t,duty)
Генерирует периодический прямоугольный сигнал с заданным периодом заполнения, задаваемым вторым входным скалярным параметром duty. Этот параметр задается в процентах и указывает, в течение какой доли периода генерируемый сигнал принимает положительное значение
Рисунок 3.4 Зондирующие импульсы
Отраженные от цел импульсы генериую следующим образом:
N2=square(2*pi*t*(1/T)+targetD,100*t_imp/T);
Где величина targetD - есть задержка, по которой определяется расстояние до цели
Рис.
Рисунок 3.5 Зондирующие и отраженные импульсы
Генерация гармонического сигнала
U=A*cos(2*pi*(f+f_doplera)*t);
Амплитуду А расcчитываем исходя из заданного соотношения сигнал/шум следующим образом
=Dx*(SN)
Произведение гармонического сигнала на приямоугольные импульсы дает форму сигнала на выходе передатчика
Рисунок 3.6 Промодулированный прямоугольный импульс
Сигнал в приемнике моделируем умножая пачку импульсов с ВЧ заполнением на диаграмму направленности и прибавляем шум. Получаем следующую эпюру.
Рис.
Рисунок 3.7 Сигнал на входе приемника. Отношение сигнал/шум равно 6.
Выделяем огибающую сигнала посредством синхронного детектирования
Структурная схема оптимального корреляционного обнаружителя сигнала с неизвестной начальной фазой приведена на рис..
В качестве опорных колебаний на умножители подаются сдвинутые по фазе на 900 колебания высокой частоты. Такие колебания называются квадратурными, и схема рис. 10 называется корреляционной схемой с двумя квадратурными каналами. Наличие двух каналов исключает потерю полезного сигнала за счёт незнания его начальной фазы.
Рисунок 3.8 Структурная схема оптимального корреляционного обнаружителя сигнала
При квадратурном суммировании помех в двухканальном корреляторе происходит увеличение их интенсивности и изменение функции распределения от нормальной к обобщённой, что приводит к увеличению вероятности появления больших выбросов помехи
Для обеспечения заданной вероятности ложной тревоги (по критерию Неймана-Пирсона) необходимо повышать порог h, что приводит к снижению вероятности правильного обнаружения полезного сигнала по сравнению с сигналом с полностью известными параметрами.
Листинг реализации текущей схемы:
Phasedet_1=W.*cos((2*pi*(f))*t);
Phasedet_2=W.*sin((2*pi*(f))*t);
[b1,a1]=butter(2,((f/(0.5*fd))/2),low);=filter(b1,a1,Phasedet_1);
Рис.
[b1,a1]=butter(2,((f/(0.5*fd))/2),low);=filter(b1,a1,Phasedet_2);
SYG = sqrt((SYG1).^2 + (SYG2).^2);
Рисунок 3.9 Сигал на выходе синхронного детектора
Пороговое устройство принимает решение о наличии сигнала.
Выборка, как случайная величина, описывается законом распределения, который зависит от свойств полезного сигнала и помех, которые накладываются на него. Если, например, величина отраженного сигнала неслучайная и на сигнал накладывается помеха только за счет внутренних шумов приемника, которые представляют собой узкополосную шумовую помеху, то выборка распределения описывается общим законом Релея (законом Райса).
(3.3)
где - нормированная за уровнем шумов величина выборки;
- величина полезного сигнала в составе выборки;
- величина шума в составе выборки;
- среднее значение шума в составе выборки;
- нормированная по среднему значению шума величина полезного сигнала (отношение сигнал/шум);
- условная плотность распределения вероятности выборки при наличии в составе выборки полезного сигнала.
Если в