В современных радиолокационных системах требуемые вероятностные и точнстные характеристики обеспечиваются лишь после проведения этапа ВО. При этом в отличие от первичной обработки при проведении ВО приходится наблюдать появляющиеся, перемещающиеся и исчезающие объекты и принимать решение с учетом целевой ситуации во всей зоне ответственности, а не по отдельным элементам разрешения. Это решение не удается свести только к задаче обнаружения цели; одновременно с обнаружением необходимо указывать траекторные и некоторые другие параметры целей, точность их оценки. Тем не менее, для анализа алгоритмов обнаружения и их сравнения желательно ограничиться небольшим числом характеристик, которые подобно вероятностям Dот и Fот, используемым в первичной обработке, характеризовали бы качество обнаружения траекторий. Обычно в радиолокационной практике для оценки качества обнаружения траекторий используют три основных показателя: fтр – частоту ложно обнаруживаемых траекторий и Tтр – время обнаружения траекторий с заданной вероятностью правильного обнаружения Dтр с момента появления цели в зоне ответственности.
Величина fтр, – это среднее число ложно обнаруженных целей (траекторий) за единицу времени в зоне ответственности. В зависимости от вида РЛС могут предъявляться различные требования к частоте ложных тревог: одна за час, одна за день, одна за год и т. п.
Вероятность правильного обнаружения траектории Dтр является функцией времени. Совершенно очевидно, что существует тенденция увеличения Dтр(t) с увеличением времени наблюдения t, но всегда есть определенные ограничения на временные ресурсы, отводимые для принятия решения о наличии цели. Поэтому наряду с вероятностью правильного обнаружения траектории обязательно указывается время Ттр, которое необходимо для достижения указанной вероятности Dтр. Отметим, что для появляющихся и исчезающих объектов помимо принятия решения об обнаружении траектории приходится принимать отдельные решения и о сбросе траекторий. Решение о сбросе траектории может быть правильным, если сбрасывается исчезнувший объект или начавшая завязываться ложная траектория, и может быть ошибочным, если сбрасывается с сопровождения по тем или иным причинам (в том числе при срыве сопровождения в процессе фильтрации) траектория истинной цели. Вообще говоря, качество траекторной обработки характеризуется большой совокупностью точностных и вероятностных показателей, что указывает на необходимость более полного учета специфики задачи ВО информации как задачи совместного обнаружения – измерения.
В целом задача обнаружения – измерения траекторных объектов может быть отнесена к динамической задаче проверки сложных гипотез в условиях нестационарной входной помеховой и целевой обстановки с широким диапазоном изменения внутренних параметров и наличием ряда ограничений, также изменяющихся во времени. Общего решения этой задачи пока еще не существует.
Характеристики fтр, Tтр Dтр(t) обнаружения траекторий зависят от большого числа факторов: качества информации, поступающей с выхода первичной обработки; используемых алгоритмов обнаружения; возможностей управления параметрами РЛС; динамики изменения целевой и помеховой обстановки.
Вероятность Dтр (Ттр ) может быть использована как оценка качества обнаружения отдельной траектории. Частота ложных тревог fтр при обнаружении траекторий является интегральным показателем. Для алгоритма обнаружения траекторий удобнее использовать локальный показатель – вероятность ложного обнаружения траектории Fтр, определяемого как вероятность обнаружения траектории для некоторого ложного отсчета, поступившего с выхода первичной обработки.
Точную (функциональную) связь между fтр и Fтр установить очень сложно, поскольку слишком большое число факторов внешней обстановки, зоны ответственности, параметров самых разнообразных алгоритмов и ограничений влияют (и не всегда однозначно) на эти величины.
Приблизительные соотношения между fтр и Fтр, можно получить следующим образом. Пусть зона ответственности РЛС характеризуется числом элементов разрешения, равным Nэ. Тогда среднее число ложных отметок за такт Т1 первичной обработки равно NэFот где Fот – вероятность ложной отметки за такт первичной обработки (считаем здесь для определенности, что во всех элементах разрешения Fот= F = const). Очевидно, что во всей зоне ответственности частота ложных отметок равна NэFот /T1.
Каждая ложная отметка после оценки ее параметров становится отсчетом, который может привести к возникновению ложной траектории. Если после появления первого ложного отсчета при последующих наблюдениях вероятность обнаружения ложной траектории будет равна Fтр, то частоту ложных тревог траекторий приближенно можно оценить следующим образом:
.
Обозначив Fтр=FотF'тр и понимая Fтр как вероятность ложной тревоги траектории, можно записать:
. (9.34)
Соотношение (9.34) определяет оценку сверху для частоты ложных тревог, поскольку некоторые ложные отсчеты на последующих тактах траекторией обработки не смогут участвовать в возникновении новых ложных траекторий, так как они уже будут отобраны для подтверждения ранее начавшихся.
Базовый, наиболее распространенный в настоящее время подход к обнаружению траекторий основан на логических решающих правил типа «к из т» по аналогии с обнаружением пачки сигналов в ходе первичной обработки. Обнаруженными согласно этим правилам считаются те траектории, которые подтверждаются отсчетами, попавшими в строб селекции к раз на т тактах наблюдения.
В ходе ВО при обнаружении траекторий одной из задач является фильтрация потока ложных отсчетов. При этом соответствующие вероятностные характеристики первичной обработки могут быть значительно улучшены. Например, если используется правило «3 из 3» и Fот=10 -3, то, несколько упрощая ситуацию, можно считать, что в пределе вероятность ложной тревоги траектории может стать равной Fтр =10-9 (в действительности Fтр будет несколько больше).
В последнее время с помощью траекторной обработки все чаще стали решать задачу не только снижения вероятности ложной тревоги, но и повышения вероятности правильного обнаружения целей. Это связано с тем, что различные меры по снижению заметности целей привели к уменьшению вероятности Doт на этапе первичной обработки. С увеличением времени наблюдения за целью естественным образом улучшаются энергетические ресурсы обработки, кроме того, параметры траектории служат дополнительным признаком для селекции помеховых сигналов. В этих условиях одним из путей решения задачи обнаружения малозаметных объектов может являться снижение порога обнаружения на этапе первичной обработки с последующим обнаружением на фоне помех истинных траекторий.
Обычно выделяются три этапа принятия решения о наличии целевой траектории или ее отсутствии.
На первом этапе решается вопрос о завязке траектории. Это делается в блоке завязки, обычно по правилу «т из т» (т. е. по обнаружению подряд m отсчетов в т тактах наблюдения), иногда по правилу «r из т» (т. е. по обнаружению r отсчетов в т тактах наблюдения). Завязка траектории в существенной мере определяет вероятность Fтр ложной тревоги. При этом необходимо иметь в виду, что при слишком жестких условиях захвата (хороших фильтрующих свойствах обнаружителя) может существенно снизиться вероятность правильного обнаружения траектории. При невыполнении выбранного критерия алгоритм завязки осуществляет сброс траектории с завязки.
На втором этапе решается вопрос окончательного обнаружения траектории. Это делается в блоке обнаружения – сброса 13) с помощью работающего после завязки траектории правила «l из n». Косвенно правило «l из n» включает в себя также критерий сброса траектории.
На третьем этапе работы блока обнаружения для более четкой фиксации сброса траектории вводится правило сброса, обычно это число пропущенных отсчетов подряд на нескольких тактах наблюдения s.
В общем виде алгоритм завязка–обнаружение–сброс записывается следующим образом: «r из т» + «l из n» – «s».
Иногда в логическом критерии некоторые этапы опускаются, иногда добавляются промежуточные. Выбор того или иного варианта обнаружителя осуществляется после совместного анализа его вероятностных характеристик как в случае отсутствия полезных сигналов (при этом определяется вероятность Fтр), так и в случае их наличия (при этом рассчитывается вероятность правильного обнаружения траектории Dтр(t)).