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The Detection of Radar Echoes in Noise. I

The detection of radar echoes in noise. I, II
Authors: Kelly, E. J.; Reed, I. S.; Root, W. L.;

The Detection of Radar Echoes in Noise. I

Abstract

I. Der vorliegende Beitrag kann als eine Weiterführung der Arbeiten von Woodward and Davies über die Anwendung des Wahrscheinlichkeitsbegriffes und der Informationstheorie auf Probleme der praktischen Nachrichtenübermittlung angesehen werden. Im Teil 1 wird eine komplexe Darstellung für stationäre Rauschprozesse und für Signal-Rausch-Gemische hergeleitet, die vorzugsweise in Radaranlagen auftreten. Bei der Beschreibung des \glqq komplexen Videoprozesses\grqq{} wird von einer nach Karhunen und Loève benannten Reihenentwicklung nach Eigenfunktionen der Varianz Gebrauch gemacht, und das Problem der Auffindung von Signalparametern wird gelöst für den Fall, daß das Nutzsignal (reflektiertes Radar-Signal) durch Gaußsches Rauschen verdeckt ist. Im Teil 2 der Arbeit wird das Verfahren der statistischen Signalauffindung genauer analysiert und auf spezielle Radarmeßprobleme angewandt; es ergibt sich im Grenzfall ein Zusammenhang zur Theorie der angepaßten Kammfilter (matched filter), deren Frequenzgänge sowohl an die spektralen Eigenschaften des Nutzsignals als auch an die statistischen Eigenschaften des Störgeräusches angepaßt sind. Die maximal erreichbare Genauigkeit bei der Bestimmung der Signalparameter bei gegebener Information am Eingang der Radaranlage wird angegeben, auch der Fall mehrerer unabhängiger Beobachtungen wird diskutiert. Da die benutzte Karhunen-Looève-Entwicklung nicht auf stationäre Vorgänge beschränkt ist, lassen sich die in der Arbeit entwickelten Methoden und Lösungen auch auf nichtstationäre Rauschprozesse übertragen. \bigskip II. Der Arbeit geht eine ausführliche Übersicht über bereits vorhandene einschlägige Literatur voraus, die bis auf die Beiträge von Shannon zurückgreifen. Es wird eine komplexe stochastische Darstellung für ein stationäres Rauschen und ein Gemisch aus Nutzsignal und einem stationären Rauschen angegeben, die bei der Behandlung von allgemeinen. Kommunikationsproblemen, speziell bei Radaranlagen, angewendet werden kann. Außerdem wird das Problem der Radarsignalauffindung bei Anwesenheit von Gaußschen Störgeräuschen behandelt; dabei kommt auch die Abtrennung der Echos zusammen mit der Rauschunterdrückung zur Sprache. Die stochastische Darstellung beschreibt einen sogenannten komplexen Videoprozeß, der zusammen mit seiner Karhunen-Loève-Entwicklung nach Eigenfunktionen seiner Kovarianzfunktion dazu benutzt wird, einen Radarempfänger auf der Basis einer maximalen Entscheidungssicherheit zu konzipieren; das Radarnutzsignal kann dabei durch Störeffekte mit Gaußscher Amplitudenverteilung verdeckt sein. Im zweiten Teil der Arbeit werden die Eigenschaften dieses optimalen Empfängers eingehend analysiert und die Ergebnisse auf einige spezielle Radarmeßprobleme angewandt. Fragen der Meßgenauigkeit in der Erfassung von Signalparametern bei Vorhandensein eines einzelnen Zielobjektes sowie die Empfangsempfindlichkeit werden ausführlich diskutiert. In einem Anhang wird auch auf die Verallgemeinerung für den Fall mehrerer unabhängiger Ziele hingewiesen und diese analytisch behandelt.

Keywords

radar signals, detection of radar echoes, signal-noise-mixtures, Detection theory in information and communication theory, stationary noise processes

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