Hình 1.25. Ảnh hưởng của phản xạ mặt đất đến giản đồ phát xạ theo phương thẳng đứng
1.2.8. Tỉ lệ báo động sai (hoặc tỉ lệ báo động giả) – False Alarm 1.2.8.1. Khái niệm về tỉ lệ báo động sai – FAR
Một báo động sai là:“hiện tượng xác định nhầm một tín hiệu nào đó là mục tiêu (phát hiện sai mục tiêu) do nhiễu hoặc do tác động của các khác khi nó vượt ngưỡng phát hiện”.
Nói chung, đó là dấu hiệu xuất hiện của một mục tiêu radar nhưng thực tế không có mục tiêu đó.
Tỷ lệ báo động sai (FAR) được tính bằng công thức sau đây:
-
(32)
Báo động sai được tạo ra khi nhiễu nhiệt vượt quá mức cho phép (mức ngưỡng), do sự xuất hiện của các tín hiệu kí sinh (hoặc là từ tín hiệu nội bộ đến máy thu radar hoặc từ các nguồn bên ngoài đến radar), hoặc do các thiết bị bị sự cố.
giản đồ sóng trong mặt phẳng đứng trong không gian tự do
Ảnh hưởng do phản xạ mặt đất
Giản đồ Cos ec vuông lý tưởng
Một báo động sai được hiển thị dưới dạng một điểm sáng tức thì trên màn hình CRT, hoặc dưới dạng một tín hiệu đầu ra của bộ xử lý tín hiệu số, hoặc một tín hiệu âm thanh,.v.v. Nếu ngưỡng phát hiện đặt quá cao sẽ có ít báo động sai, nhưng tỉ số tín hiệu/nhiễu sẽ ngăn chặn phát hiện các mục tiêu hợp lệ. Nếu ngưỡng tín hiệu đặt quá thấp, số lượng các báo động sai (báo động giả) sẽ nhiêu và gây khó khăn để phân biệt các mục tiêu hợp lệ.
Hình vẽ dưới đây minh họa các trường hợp đặt ngưỡng khác nhau sẽ tạo ra tỉ lệ báo động sai khác nhau:
Hình 1.26. Ví dụ về các cách đặt ngưỡng phát hiện khác nhau
a) Ngưỡng đặt quá cao: Tỉ lệ phát hiện mục tiêu Pd = 20%
b) Ngưỡng đặt tối ưu: Tỉ lệ phát hiện mục tiêu Pd = 80%. Tỉ lệ báo động sai = 1/666= 1,5.10-3
c) Ngưỡng đặt quá thấp: Số lượng báo động sai tăng lên d) Ngưỡng đặt tùy biến: Giữ cho tỉ lệ báo động sai không đổi.
Tỉ lệ báo động sai phụ thuộc vào mức độ của tất cả các loại nhiễu, như nhiễu, clutter hoặc nhiễu hại – jamming. Ở gần khu vực đài radar thì ảnh hưởng của nhiễu địa vật – fixed clutter cao hơn mức nhiễu nền.Ở cự ly xa ảnh hưởng của mức nhiễu tín hiệu lớn hơn. Điều này làm cho tỉ lệ báo động sai phụ thuộc vào cự ly hoạt động. Tuy nhiên phương trình không thể hiện sự phụ thuộc vào cự ly. Để đạt được khả năng phát hiện ở những cự ly lớn cần sử dụng mức ngưỡng thấp hơn, lúc này tỉ lệ báo độ giả sẽ tăng lên ở cự ly gần.
1.2.8.2. Tỉ lệ báo động sai cố định – CFAR
Các giải pháp xử lý vấn đề báo động sai liên quan đến thuật toán CFAR, đó là thay đổi ngưỡng phát hiện tùy biến theo môi trường. Trong hệ thống radar có rất nhiều kiểu mạch CFAR, chúng được dựa trên cơ sở đặt ngưỡng “nhiễu nền” (background averager), đôi khi còn được gọi là lấy
ngưỡng CFAR trung bình theo từng ô tế bào. Một sơ đồ khối đơn giản của CFAR như hình vẽ dưới đây:
Hình 1.27. Nguyên lý của mạch CFAR lấy ngưỡng trung bình theo từng tế bào “Cell ranging CFAR”
Mạch nói trên ước tính mức nhiễu (nhiễu vô tuyến hoặc nhiễu clutter)
trong các tế bào mức tín hiệu của radar hoặc là trên biên của mỗi tế bào và sử dụng mức nhiễu này để quyết định có mục tiêu nào nằm ở trung tâm của dãy tế bào đang xem xét hay không.Các bước xử lý sẽ chọn ra một tế bào nằm trong dải và lặp lại cho đến khi tất cả các tế bào đã được kiểm tra.
Vấn đề cơ bản của mạch nói trên đó là khi có nhiễu xuất hiện, các tế bào ở xung quanh tế bào đang được xem xét sẽ có một mức nhiễu được ước tính phù hợp với tế bào đang được kiểm tra, có nghĩa là nó giả thiết mức nhiễu tạm thời đồng đều cả về mặt không gian và thời gian. Về lý thuyết, mạch điện nói trên sẽ tạo ra một tỉ số báo động sai không đổi, tỉ số này độc lập với nhiễu vô tuyến hoặc nhiễu địa vật – clutter cũng như nhiễu phân bố Reyleigh ở tất cả các tế bào được mạch kiểm tra.
1.2.9. Khả năng phát hiện của Radar
Các tín hiệu phản xạ trở về thu được sẽ được giải điều chế và sau đó được xử lý bằng mạch logic tạo ngưỡng. Mức ngưỡng này sẽ được cân bằng sao cho các tín hiệu mong muốn có một biên độ nhất định có thể đi qua và loại bỏ được nhiễu. Trong quá trình trộn sóng sẽ xuất hiện các đỉnh nhiễu cao trong dải các tín hiệu mong muốn có biên độ bé, mức ngưỡng tối ưu sẽ là sự cân nhắc giữa
Tín hiệu video đƣợc lấy mẫu
Đặt ngƣỡng Ngõ ra CFAR
Bộ dây trễ số Bộ dây trễ số
Tế bào mức ngƣỡng “range cell” đang đƣợc kiểm tra
các điều kiện. Một mặt các tín hiệu mong muốn có biên độ rất bé phải được hiển thị, mặt khác không tăng tỉ lệ báo động sai.
(33)
Hệ thống phải có khả năng phát hiện với tỉ lệ 80% ở một cự ly nhất định, với tiết diện phản xạ hiệu dụng được tính toán là 1m2
CHƢƠNG 2
KỸ THUẬT NÉN XUNG, MÃ HÓA PHA TRONG XUNG, NGHIÊN CỨU TẠO MÃ BARKER
2.1. Kỹ thuật nén xung – Pulse compression
2.1.1. Tổng quan về kỹ thuật nén xung
Kỹ thuật nén xung là một thuật ngữ tổng quát chung được dùng để miêu tả một quá trình xử lý sửa lại dạng xung điện từ có độ dài lớn khi phát đi bằng cách sử dụng các tính chất của mạch điện truyền dẫn sóng. Các xung được điều chế tần số để giải quyết vấn đề cải thiện khả năng phát hiện mục tiêu khi phản xạ trở về có thể bị chồng lấn lên nhau.
Việc nén xung xuất phát từ nhu cầu cần khuếch đại công suất đỉnh của các xung phát bằng cách nén lại về mặt thời gian. Đó là phương pháp cho phép kết hợp giữa ưu điểm của một xung dài có năng lượng lớn với việc đạt được độ phân giải cao với độ rộng xung ngắn. Cấu trúc của xung như Hình dưới đây: