Корреляционное обнаружение сигналов доклад

Обновлено: 17.05.2024

Принятый одиночный сигнал можно рассматривать как функцию времени с известным законом модуляции, но неизвестными параметрами - временем запаздывания tr, доплеровским сдвигом частоты Fдс, амплитудой Ес и фазой φс. Неопределённость относительно времени запаздывания и доплеровского сдвига частоты заставляет просматривать (одновременно или последовательно) все элементы разрешения по tr и Fдс и принимать решения по каждому из них. Амплитуду и фазу принятого сигнала следует считать случайными, но постоянными на интервале, равном длительности сигнала T0. поскольку длительность одиночного сигнала, как правило, значительно меньше времени корреляции амплитудных и фазовых Флуктуации принятого сигнала (T0 0.

При этом квадрат модуля корреляционного интеграла представляется в виде:

Схема корреляционного обнаружителя одиночного сигнала с неизвестной начальной фазой не радиочастоте показана на рис.5.

Эпюры сигналов, поясняющие работу корреляционного обнаружителя с обработкой на радиочастоте, показаны на Рис.6.

Заметим, что в условиях априорной неопределённости (т.е. незнания) амплитуды сигнала, формирование порога, обеспечивающего максимум взвешенной разности D – l0F или минимум среднего риска R, принципиально невозможно. В этом случае порог Z* формируют, исходя из некоторой фиксированной достаточно малой условной вероятности ложной тревоги F=const > Т0.


Рис.6. Пояснение работы корреляционного обнаружителя одиночного сигнала с неизвестной начальной фазой и обработкой на радиочастоте.


Рис.7. Корреляционный обнаружитель одиночного сигнала с неизвестной начальной фазой и обработкой на видео частоте с двумя квадратурными каналами.


Рис.8. Импульсная характеристика узкополосного фильтра.

Амплитуда колебания на выходе узкополосного фильтра достигает максимального значения в момент времени t = tr + T0, т.е. в конце сигнала, когда заканчивается накопление его энергии, после чего амплитуде этого колебания начинает уменьшаться. Поэтому сравнение с порогом выходного сигнала устройства обработки Z(t), тем более, необходимо осуществить без задержки в момент времени t = tr + T0.

Второй вариант схемного построения корреляционного обнаружителя одиночного сигнала с неизвестной начальной фазой сводится к обработке на видеочастоте с двумя квадратурными каналами. Действительно, представляя квадрат модуля корреляционного интеграла суммой квадратов его действительной и мнимой частей

приходим к схеме корреляционной обработки с двумя каналами, отличающимися фазовым сдвигом опорных сигналов на π/2 радиан и поэтому называющимися квадратурными (рис. .8):

Роль скалярных перемножителей в каналах выполняют фазовые детекторы. Роль интеграторов могут выполнять апериодические RC - цепочки, постоянная времени которых Тф = RC много больше длительности сигнала (Тф >> Т0). Роль квадраторов могут выполнять двухполупериодные выпрямители.

Рассмотренные варианты схемного построения корреляционного обнаружителя одиночного сигнала с неизвестной начальной фазой устраняют так называемый эффект "слепой фазы". Суть этого эффекта состоит в потере сигнала при неблагоприятном соотношении фаз принятого φс и опорного φг сигналов. Если эти фазы отличаются на ±π/2 радиан, т.е. если принятый и опорный сигналы являются взаимно ортогональными, то их скалярное произведение на выходе фазового детектора будет равно нулю. Следовательно, в таком случае при одноканальном построении корреляционного обнаружителя с обработкой на видеочастоте (рис.1) имел бы место эффект "слепой фазы". Схемы корреляционных обнаружителей, показанные на рис.5 и рис.8, лишены этого недостатка.

Охрименко А.Е. Основы извлечения, обработки и передачи информации. (В 6 частях). Минск, МРТИ, 2004.

Медицинская техника, М., Медицина 1996-2000 г.

Сиверс А.П. Проектирование радиоприемных устройств, М., Радио и связь, 2006.

Чердынцев В.В. Радиотехнические системы. – Мн.: Высшая школа, 2005.

Радиотехника и электроника. Межведомств. темат. научн. сборник. Вып. 22, Минск, БГУИР, 2004.

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.

Содержание

Во втором случае теория обнаружения ориентирует экспертизу на выбор оптимального правила решения. В первом случае речь идет о применении мощных вычислительных средств с высокой производительностью и о возможных значительных временных затратах.

Вышеописанная стратегия, как и остальные, не является оптимальной. Основной недостаток – она не позволяет оценить временные и аппаратные затраты при решении задач дешифровки. С одной стороны – это полезный фактор, так как заранее предопределяет затруднения экспертизы. С другой стороны это затрудняет и направленный выбор методов и средств защиты КПС.

Критерий Неймана-Пирсона

Наиболее приемлемым представляется критерий Неймана-Пирсона, который применительно к рассматриваемой задаче можно рассматривать в следующем виде. В рассмотрение вводится величина (количество) ложных тревог в единицу времени, либо длительность анализа между ложными тревогами, так что Т(лт)=1/N(лт). Это позволяет экспериментально оценивать условную вероятность обнаружения при прогнозируемых значениях Т(лт) и N(лт).

Последний этап рассматривается в двух аспектах:

  • аспект санкционированного доступа;
  • аспект несанкционированного доступа, т.е. экспертизы.

T ( C , I 0 ) = T ( C , I W ) = T ( C , I W ′ )

то есть она должна быть устойчивой к малым изменениям атрибутов файла.

Как отмечалось выше, при несанкционированном доступе в качестве декодера зачастую используют корреляционный приемник, изображенный на рисунке 1.


Пусть у половины пикселей изображения значение яркости увеличено на 1, а у остальных — осталось неизменным, либо уменьшено на 1. Тогда I W = I 0 + W , где F ( I 0 , K ) = W . Коррелятор детектора вычисляет величину

I W ⋅ W = ( I 0 + W ) ⋅ W = I 0 ⋅ W + W ⋅ W

Ниже рассматривается математическая модель основных наиболее вероятных действий экспертизы, основанная на теории обнаружения. Принятие решения экспертизы о наличии маскированного изображения в исследуемом файле, или в КПС производится не по одному значению какой-то величины, характеризующей содержимое носителя, а по всему объему скрытых, либо маскированных файлов, т.е. по выборке, состоящей из N значений реализации, что позволяет экспертизе более полно использовать априорную информацию и получить наибольший положительный эффект, чем значительней объем выборки N . Далее полагаем, что сигнал, кодирующий содержимое носителя, можно рассматривать как реализацию стационарного эргодического случайного процесса. Такая гипотеза обоснована следующим:

Все сведения о форме скрытого сигнала будут использованы в том случае, когда выборочные значения реализации будут браться через предельно малые интервалы времени.

Раскрывая круглые скобки под знаком суммы, получим

Процедуру принятия решения в соответствии с полученным выражением можно представить следующим образом. Необходимо найти величину суммы a i y i y_\!> и сравнить ее о порогом обнаружения Λпор, который определяется при Λ=Λпор

На рисунке 2 представлена функциональная схема модели действий экспертизы. На рисунке приняты обозначения:


Отметим два обстоятельства, осложняющие практическую реализацию корреляционного метода обнаружения, т.е. действия экспертизы. Первое из них связано с неопределенностью времени выявления маскированного сигнала, а второе - неопределенностью положения в файле или в каком-либо файле, подвергнутого экспертизе.

Это означает, что в обоих случаях факт обнаружения маскированного сигнала является случайным явлением, а время обнаружения - случайной величиной.

Если применить приведенную выше систему для выходного контроля средств маскирования, то отношение числа положительных исходов контроля (т.е. фактов обнаружения маскированного изображения) к числу предпринятых попыток можно воспринимать, как величину, пропорциональную вероятности обнаружения. Отношение числа положительных исходов контроля при отсутствии маскированного изображения к числу предпринятых попыток можно воспринимать, как величину, пропорциональную вероятности ложных тревог.

Отношение правдоподобия. Алгоритм обработки. Одиночный сигнал как функция времени с известным законом модуляции, но неизвестными параметрами. Полезный сигнал за время, равное его длительности. Спектр внутрипериодной структуры мешающих отражений.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 21.01.2009
Размер файла 1,9 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДРАСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

"Корреляционный обнаружитель одиночных сигналов известной формы"

Отношение правдоподобия. Алгоритм обработки

Принятый одиночный сигнал можно рассматривать как функцию времени с известным законом модуляции, но неизвестными параметрами - временем запаздывания tr, доплеровским сдвигом частоты Fдс, амплитудой Ес и фазой ?с. Неопределённость относительно времени запаздывания и доплеровского сдвига частоты заставляет просматривать (одновременно или последовательно) все элементы разрешения по tr и Fдс и принимать решения по каждому из них. Амплитуду и фазу принятого сигнала следует считать случайными, но постоянными на интервале, равном длительности сигнала T0. поскольку длительность одиночного сигнала, как правило, значительно меньше времени корреляции амплитудных и фазовых Флуктуации принятого сигнала (T0 0.

При этом квадрат модуля корреляционного интеграла представляется в виде:

Схема корреляционного обнаружителя одиночного сигнала с неизвестной начальной фазой не радиочастоте показана на рис.5.

Эпюры сигналов, поясняющие работу корреляционного обнаружителя с обработкой на радиочастоте, показаны на Рис.6.

Заметим, что в условиях априорной неопределённости (т.е. незнания) амплитуды сигнала, формирование порога, обеспечивающего максимум взвешенной разности D - l0F или минимум среднего риска R, принципиально невозможно. В этом случае порог Z* формируют, исходя из некоторой фиксированной достаточно малой условной вероятности ложной тревоги F=const > Т0.

Рис.6. Пояснение работы корреляционного обнаружителя одиночного сигнала с неизвестной начальной фазой и обработкой на радиочастоте.

Рис.7. Корреляционный обнаружитель одиночного сигнала с неизвестной начальной фазой и обработкой на видео частоте с двумя квадратурными каналами.

Рис.8. Импульсная характеристика узкополосного фильтра.

Амплитуда колебания на выходе узкополосного фильтра достигает максимального значения в момент времени t = tr + T0, т.е. в конце сигнала, когда заканчивается накопление его энергии, после чего амплитуде этого колебания начинает уменьшаться. Поэтому сравнение с порогом выходного сигнала устройства обработки Z(t), тем более, необходимо осуществить без задержки в момент времени t = tr + T0.

Второй вариант схемного построения корреляционного обнаружителя одиночного сигнала с неизвестной начальной фазой сводится к обработке на видеочастоте с двумя квадратурными каналами. Действительно, представляя квадрат модуля корреляционного интеграла суммой квадратов его действительной и мнимой частей

приходим к схеме корреляционной обработки с двумя каналами, отличающимися фазовым сдвигом опорных сигналов на ?/2 радиан и поэтому называющимися квадратурными (рис. .8):

Роль скалярных перемножителей в каналах выполняют фазовые детекторы. Роль интеграторов могут выполнять апериодические RC - цепочки, постоянная времени которых Тф = RC много больше длительности сигнала (Тф >> Т0). Роль квадраторов могут выполнять двухполупериодные выпрямители.

Рассмотренные варианты схемного построения корреляционного обнаружителя одиночного сигнала с неизвестной начальной фазой устраняют так называемый эффект "слепой фазы". Суть этого эффекта состоит в потере сигнала при неблагоприятном соотношении фаз принятого ?с и опорного ?г сигналов. Если эти фазы отличаются на ±?/2 радиан, т.е. если принятый и опорный сигналы являются взаимно ортогональными, то их скалярное произведение на выходе фазового детектора будет равно нулю. Следовательно, в таком случае при одноканальном построении корреляционного обнаружителя с обработкой на видеочастоте (рис.1) имел бы место эффект "слепой фазы". Схемы корреляционных обнаружителей, показанные на рис.5 и рис.8, лишены этого недостатка.

ЛИТЕРАТУРА

Охрименко А.Е. Основы извлечения, обработки и передачи информации. (В 6 частях). Минск, МРТИ, 2004.

Медицинская техника, М., Медицина 1996-2000 г.

Сиверс А.П. Проектирование радиоприемных устройств, М., Радио и связь, 2006.

Чердынцев В.В. Радиотехнические системы. - Мн.: Высшая школа, 2005.

Радиотехника и электроника. Межведомств. темат. научн. сборник. Вып. 22, Минск, БГУИР, 2004.

Подобные документы

Схемные решения корреляционных обнаружителей одиночных сигналов и их связь с формированием корреляционного интеграла. Отношение сигнал/шум на выходе схем корреляционной обработки одиночных сигналов. Потенциальная помехоустойчивость. Принятый сигнал.

реферат [2,3 M], добавлен 21.01.2009

Использование в системах последовательности одиночных сигналов. Последовательности одиночных сигналов. Корреляционная функция закона модуляции последовательности одиночных сигналов. Монохроматический сигнал. Энергетический спектр принятого сигнала.

реферат [1,3 M], добавлен 20.01.2009

Импульсная характеристика оптимального фильтра. Отклик оптимального фильтра на принятый сигнал. Сжатие сигнала во времени. Частотная характеристика оптимального фильтра. Эквивалентность характеристик обнаружения при корреляционной и фильтровой обработке.

реферат [3,1 M], добавлен 21.01.2009

Сигнал - материальный носитель информации и физический процесс в природе. Уровень, значение и время как основные параметры сигналов. Связь между сигналом и их спектром посредством преобразования Фурье. Радиочастотные и цифровые анализаторы сигналов.

реферат [118,9 K], добавлен 24.04.2011

Радиотехнический сигнал: понятие и принципы реализации, классификация и разновидности, сферы практического применения. Представление сигнала и спектр. Виды модуляции радиотехнического сигнала и его основные параметры, анализ. Частотные модуляторы.

контрольная работа [710,3 K], добавлен 15.05.2012

Линейно частотно-манипулированные сигналы. Создание согласованного фильтра и его импульсной характеристики. Создание накопителя и прохождение через него. Функциональная схема цифрового согласованного обнаружителя сигналов. Создание ЛЧМ–сигнала.

курсовая работа [796,8 K], добавлен 07.05.2011

Расчет спектра сигнала через ряд Фурье. Диапазон частот, в пределах которого заключена часть энергии колебания. Восстановленный сигнал из гармоник. Алгоритм восстановления и дискретные значения времени. Изучение спектрального представления сигналов.

лабораторная работа [356,3 K], добавлен 18.05.2019

Как показано в известной литературе: плотность вероятности реализации белого гауссовского шума X(t) на интервале времени от нуля до TC можно записать в виде выражения :

где а –постоянный множитель.

N0 - спектральная плотность белого шума.

- энергия сигнала, выделяемая на единичном сопротивлении.

- взаимно корреляционная функция сигнала и реализации воздействия.

- значение взаимно корреляционной функции сигнала и реализации воздействия в момент .

Критерий оптимальности обнаружения:

Т.к. экспонента – монотонная функция, то

Последнее выражение в рамочке означает, что оптимальный обнаружитель полностью известного сигнала должен вычислять взаимно корреляционную функцию s(t) и реализацию воздействия и сравнить полученный результат с некоторым порогом U0.

Структура такого оптимального обнаружителя, называемого корреляционным обнаружителем, имеет вид:

определяется энергией сигнала , спектральная плотность белого шума , стоимостью ошибок и вероятностями присутствия или отсутствия сигнала.

Можно расшифровать схему:


Две последние схемы корреляционного обнаружителя справедливы для полностью известного сигнала, включая ожидаемое время прихода.

Если все параметры сигнала, кроме возможного времени прихода, известны и известен примерный диапазон значений времени прихода


Как показано в известной литературе: плотность вероятности реализации белого гауссовского шума X(t) на интервале времени от нуля до TC можно записать в виде выражения :

где а –постоянный множитель.

N0 - спектральная плотность белого шума.

- энергия сигнала, выделяемая на единичном сопротивлении.

- взаимно корреляционная функция сигнала и реализации воздействия.

- значение взаимно корреляционной функции сигнала и реализации воздействия в момент .

Критерий оптимальности обнаружения:

Т.к. экспонента – монотонная функция, то

Последнее выражение в рамочке означает, что оптимальный обнаружитель полностью известного сигнала должен вычислять взаимно корреляционную функцию s(t) и реализацию воздействия и сравнить полученный результат с некоторым порогом U0.

Структура такого оптимального обнаружителя, называемого корреляционным обнаружителем, имеет вид:

определяется энергией сигнала , спектральная плотность белого шума , стоимостью ошибок и вероятностями присутствия или отсутствия сигнала.

Можно расшифровать схему:


Две последние схемы корреляционного обнаружителя справедливы для полностью известного сигнала, включая ожидаемое время прихода.

Если все параметры сигнала, кроме возможного времени прихода, известны и известен примерный диапазон значений времени прихода

Читайте также: