Двухэтапный многообзорный алгоритм обнаружения траектории движущейся цели

Двухэтапный многообзорный алгоритм обнаружения траектории движущейся цели

Методы обнаружения трассы цели с использованием информации нескольких обзоров получили название «сопровождение до обнаружения» (track-before-detect) [1, 2]. Суть этих алгоритмов заключается в обнаружении трассы цели в течение нескольких циклов наблюдения, при этом не выносится решений о наличии сигнала в отдельных обзорах. В данной работе рассматривается алгоритм двухэтапного обнаружения движущихся целей.

Поиск цели производится в K циклах в заданном секторе пространства, состоящем из N₁ элементов разрешения. Пусть x₁, x₂, …, x_K – векторы комплексных амплитуд принятых сигналов за K обзоров, содержащих компоненты полезного сигнала и шума. Шумовые компоненты принятого сигнала задаются векторами комплексных амплитуд – z₁, z₂, …, z_K. Шум полагается белым и подчиняется нормальному закону распределения с нулевым математическим ожиданием и единичной дисперсией. Обнаружение траектории цели сводится к проверке гипотезы H₀(n₁, n₂, …, n_K) о том, что в K обзорах наблюдения в элементах разрешения n₁, n₂, …, n_K цель отсутствовала против альтернативы H₁(n₁, n₂, …, n_K) о наличии цели в элементах разрешения n₁, n₂, …, n_K:

где a_k – случайная комплексная амплитуда сигнала в k-й обзор.

Для сигналов с независимыми флюктуациями амплитуды и случайными фазами оптимальной обработкой является некогерентное накопление принятой последовательности [3]. Это эквивалентно вычислению и сравнению с порогом следующего логарифма отношения правдоподобия:

,

где L_k(n_k) – логарифм отношения правдоподобия для n_k-го элемента разрешения в k-м обзоре наблюдения [3]:

В случае анализа всех возможных траекторий цели общее число гипотез определяется произведением размеров стробов N_=N₁ N₂ …N_K. Число проверяемых гипотез можно существенно уменьшить, используя двухэтапный алгоритм обнаружения. Суть его заключается в следующем. На первом этапе в каждом обзоре реализуется первичное обнаружение сигналов с достаточно высокой вероятностью ложной тревоги на каждом шаге (p_k≈10^-110^-3, k=1, …, K), а на втором этапе осуществляется многообзорное накопление. Математически алгоритм принятия решения о наличии траектории цели (n₁, n₂, …, n_K) представляется в следующем виде:

Общее число гипотез, которое необходимо проверить, определяется количеством всех возможных траекторий движения цели (N₁, N₂, …, N_K) и значениями порогов на первом этапе (p_k, k=1, …, K). Количество проверяемых гипотез является случайной величиной, среднее значение которой будет равно N_= p₁N₁ p₂N₂ … p_KN_K.

Таким образом, некогерентное накопление информации в нескольких обзорах позволяет улучшить характеристики обнаружения траектории цели.

1. 
   Johnston L.A., Krishnamurthy V. // IEEE Trans. Aerospace Electron. Systems. 2002. V.38, No.1. P.228.
   
2. 
   Buzzi S., Lops M., Venturino L. // IEEE Trans. Aerospace Electron. Systems. 2005. V.41, No.3. P.937.
   
3. 
   Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М.: Радио и связь, 1981. 416 с.
   

Фликкерный шум тока утечки в наноразмерных полупроводниковых ЛАЗЕРАХ

А.В. Беляков, А.В. Клюев, А.В. Якимов

Нижегородский госуниверситет

В работе исследуются фликкерные (1/f) электрические и оптические шумы лазеров на In_0,2Ga_0,8As/GaAs/InGaP квантовых ямах (КЯ), изготовленных в Научно-исследовательском физико-техническом институте ННГУ [1].

Полный ток I через лазерный диод состоит из двух основных компонент I =I_r + I_l, здесь I_r – рекомбинационный ток, I_l – ток утечки [2]. В исследуемых образцах в роли основной компоненты выступает ток рекомбинации через КЯ.

При анализе вольт-амперных характеристик у всех образцов в дополнение к току, обусловленному рекомбинацией носителей через КЯ, обнаружено наличие тока утечки. В большинстве приборов утечка имеет нелинейный характер.

При исследовании токовых зависимостей спектров 1/f шумового напряжения показано, что наблюдаемый шум обусловлен флуктуациями тока утечки. Замечено, что ток утечки и спектр его фликкерного шума существенно различаются даже для образцов, имеющих одинаковую структуру.

На рис. 1 приведена ВАХ лазера №1. Точками показаны экспериментальные данные. Обнаружено, что экспериментальные данные удовлетворительно описываются двумя компонентами тока: рекомбинационной компонентой и компонентой тока утечки (выделены пунктиром).

Экспериментальные данные для спектра шумового напряжения (на частоте f=100 Гц) лазера №1 в зависимости от полного тока I через образец показаны точками на рис. 2.

Для объяснения этой зависимости учтены шумы тока утечки (сплошная линия). Экспериментальные данные удовлетворительно описываются шумом тока утечки. Установлено, что электрические шумы тока утечки лазерного диода являются основным источником флуктуаций интенсивности спонтанного излучения.

Перейдем к анализу флуктуаций интенсивности излучения лазеров на квантовых ямах и их корреляции с электрическими шумами.

Рис. 1

Рис. 2

Для удобства анализа используется функция когерентности

(1)

Здесь S_vp(f) – оценка взаимного спектра двух шумовых сигналов, электрического v(t) и оптического p(t):

(2)

Рис. 3
Использовалось БПФ – 2048, дающее M  500.

На рис. 3 представлена частотная зависимость функции когерентности для лазера №1. Очевидно наличие существенной корреляции шумов. Это означает, что шум тока утечки трансформируется в шум интенсивности излучения.

Работа выполнена по программе НАТО «Наука ради мира», проект SfP-973799 Semiconductors и поддержана грантом РФФИ 04-02-16708-а, грантом Роснауки НШ-1729.2003.2 (Ведущие научные школы) и проектом 4616 научной программы «Развитие научного потенциала высшей школы» Федерального агентства по образованию.

1. 
   Клюев А.В., Якимов А.В. // X Нижегородская сессия молодых ученых. Естественно-научные дисциплины: Тез. докл. Н. Новгород, 2005. С.42.
   
2. 
   Нанавати Р.П. Введение в полупроводниковую электронику. М.: Связь, 1965. 342 с.
   

жүктеу/скачать 1.65 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: