Hàm phân bố xác suất hai chiều phân cực - năng lượng và bài toán nâng cao khả năng phát hiện mục tiêu

Bài báo trình bày phương pháp xây dựng hàm phân bố xác suất hai chiều dựa vào cường độ tín hiệu tổng cộng và hệ số không đẳng hướng phân cực dựa trên tín hiệu phản xạ từ hệ thống ra đa phân cực hai kênh tuyến tính. Dựa trên sự khác biệt của hàm phân bố xác suất hai chiều phân cực - năng lượng của tín hiệu phản xạ từ các dạng mục tiêu khác nhau, các tác giả đề xuất phương pháp phát hiện mục tiêu theo hai tham số phân cực và năng lượng. Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hàm phân bố xác suất hai chiều phân cực - năng lượng và bài toán nâng cao khả năng phát hiện mục tiêuKỹ thuật siêu cao tần & Ra đa HÀM PHÂN BỐ XÁC SUẤT HAI CHIỀU PHÂN CỰC - NĂNG LƯỢNG VÀ BÀI TOÁN NÂNG CAO KHẢ NĂNG PHÁT HIỆN MỤC TIÊU Phạm Trọng Hùng1*, Đào Chí Thành2, Nguyễn Đôn Nhân3 Tóm tắt: Bài báo trình bày phương pháp xây dựng hàm phân bố xác suất hai chiều dựa vào cường độ tín hiệu tổng cộng và hệ số không đẳng hướng phân cực dựa trên tín hiệu phản xạ từ hệ thống ra đa phân cực hai kênh tuyến tính. Dựa trên sự khác biệt của hàm phân bố xác suất hai chiều phân cực - năng lượng của tín hiệu phản xạ từ các dạng mục tiêu khác nhau, các tác giả đề xuất phương pháp phát hiện mục tiêu theo hai tham số phân cực và năng lượng. Kết quả đánh giá về xác suất phát hiện đúng dựa trên hai mức ngưỡng theo năng lượng và phân cực theo tiêu chuẩn Neyman - Pearson đã chỉ ra khả năng tăng xác suất phát hiện đúng mục tiêu khi sử dụng đồng thời hai tham số phân cực năng lượng so với khi chỉ sử dụng một tham số năng lượng trong bài toán phát hiện ra đa.Từ khoá: Phân bố hai chiều phân cực-năng lượng, Phát hiện hai tham số, Hệ số không đẳng hướng phân cực. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Radar phân cực thường hay sử dụng là radar tạo ảnh trong các hệ thống viễnthám. Bài toán phát hiện mục tiêu của ra đa phân cực chủ yếu được thực hiện vớicác mục tiêu trên bề mặt nền. Trong tín hiệu phản xạ từ mục tiêu, ngoài thông tinnăng lượng (thông qua đại lượng RSC) còn có các thông tin về tham số phân cựcmục tiêu. Các mục tiêu khác nhau sẽ có các tính chất phân cực khác nhau, nănglượng phản xạ khác nhau. Việc kết hợp được cả hai tham số phân cực và nănglượng trong bài toán phát hiện là một hướng đi tiềm năng. Để giải quyết được bàitoán phát hiện mục tiêu theo hai tham số phân cực-năng lượng, đầu tiên cần phảinghiên cứu đến đặc tính thống kê kết hợp của hai tham số đó, tức là phải xây dựngđược hàm phân bố kết hợp cho hai tham số phân cực-năng lượng. Trong [1] các tácgiả nghiên cứu các hàm phân bố xác suất cho các thành phần phân cực trực giaocủa tín hiệu phản xạ. Bakarat [2] đưa ra hàm phân bố xác suất Rayleigh hai biếnứng dụng trong quang phân cực. Steeger [3] sử dụng công thức Bakarat đưa ra đểxây dựng hàm phân bố cường độ tín hiệu tổng cộng của các thành phần phân cựctrực giao. Các nghiên cứu trên chưa trình bày đến hàm phân bố hai chiều phân cực-năng lượng. Trong [4] các tác giả trình bày các kết quả thực nghiệm việc sử dụngtham số phân cực và năng lượng trong hiển thị của ra đa tạo ảnh đối với các mụctiêu phân bố. Kết quả chỉ ra khả năng sử dụng tham số phân cực để phân loại sơ bộmục tiêu theo màu sắc. Tuy nhiên, các nghiên cứu lý thuyết kết hợp hai kênh phâncực, năng lượng chưa được công bố và do đó cũng chưa thể chỉ rõ khả năng tăngchất lượng hệ thống ra đa như thế nào khi bằng phương pháp giải tích. Bài báo trình bày giải pháp xây dựng hàm phân bố hai tham số theo cường độtín hiệu tổng cộng và hệ số không đẳng hướng phân cực. Từ hàm phân bố hai chiềuxây dựng được bài báo đề xuất phương pháp phát hiện mục tiêu ra đa theo hai tham42 P.T. Hùng,..., Hàm phân bố xác suất hai chiều... phát hiện mục tiêu.Nghiên cứu khoa học công nghệsố phân cực-năng lượng và đánh giá khả năng tăng xác suất phát hiện đúng mụctiêu dựa trên bài toán phát hiện theo hai tham số phân cực-năng lượng. Bố cục bàibáo như sau: phần II trình bày về giải pháp xây dựng hàm phân bố xác suất haichiều phân cực năng lượng, phần III đề xuất phương pháp phát hiện mục tiêu theohai tham số phân cực, năng lượng. Phần IV là kết quả đánh giá khả năng tăng xácsuất phát hiện đúng mục tiêu theo phương pháp hai tham số, phần V là kết luận. II. PHÂN BỐ XÁC SUẤT HAI CHIỀU PHÂN CỰC-NĂNG LƯỢNG Theo [5] hàm phân bố xác suất hai biến của các thành phần phân cực trực giaocó dạng: E1E2  1  E12 E22    E1E2 R  W(E1 , E 2 )  2 2 2 exp   2  2  2   I0  2  (1) 2 1  2 (1  R )  2(1  R )   1  2     1  2 (1  R ) Trong đó I(.) là hàm Bessel bậc không, E1, E2 là biên độ các thành phần tín hiệuphân cực trực giao; σ1, σ2 là phương sai của các thành phần phân cực trực giao; Rlà hệ số tương quan giữa các thành phần phân cực trực giao. Hệ số không đẳnghướng phân cực của tín hiệu phản xạ có dạng: E12  E22 m (2) E12  E22 Từ biểu thức (1) ta thay các biến: U1  E12 , dU1  2 E1dE1 U 2  E22 , dU 2  2 E2 dE2 Khi chuyển từ các biến E1 và E2 sang U1 và U2, Jacobi của phép chuyển đổibằng:  ( E1 , E2 ) 1 J   (U1 ,U 2 ) 4 E1 E2nên hàm phân bố xác suất (1) có dạng: 1  1  U1 U 2    U1U 2 R  W(U1 ,U 2 )  exp   2  2  2  I0  2  (3) 2 2 2 4  (1  R )   1 2  2(1  R ) ...