Цифровой коррелятор для обнаружения эхо-сигналов

Патент 642713

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

(11 642713

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополните. ьное к авт. свил-ву (22) Заявлено 05.04.76 (21) 2345591/18-24 (5() M. Кл

G 06 F 15/34

G 01 $9/02 с присоединением заявки № т6стдарстааннь1Й шнтзт

СС Р м даик нзебргтаннй

H етн ь тнй (23) ПриоритетвЂ”

Опубликовано 15.01.79. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 15.01.79 (53) УЙК 681.323 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. Д. Божок, Н. 1, Гаткии и А. 51. Семенов

ЕпеБлшй ордена Девина еолитяхчиический институт имени 50Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54j kgiCiPOBOA KGPPE33 TGP Д1Щ ОБНАРУЖЕ11ИЯ 3XQCNI 11ДДОВ

Изобретение относится к радиотехническим устройствам. Коррелятор предназначен для, взаимно корреляционной обработки сигналов гидроакустических станций.

Известен цифровой коррелятор для обработки сигналов (11 содержащий в качестве элемента задержки цифровые . рециркуляционные линии, прерываемые ключами. Однако, являясь измерительным устройством, этот коррелятор не может быть применен для обнаружения эхасигналов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой коррелятор (2)., содержащий два канала, каждый иэ которых содержит последовательно соединенные первый ключ, первую цифровую лшппо задержки, второй ключ, вторую цифровую линию задержки и коммутатор. Причем выходы коммутаторов обоих каналов подключены соответственно к первому и второму входам блока умножения, выход которого соединен. с входом блока у."реднения, первый вход первого ключа первого канала подключен к выходу аналого-цифрово-о преобразователя, вход которого является входом коррелятора, а первый вход первого ключа второго канала соединен с выходом генератора опорного сигнала, управляющий вход которого соединен с . первым выходом синхронизатора. Второй выход синхронизатора подключен к управляющим входам ключей и коммутаторов обоих каналов, 5 третий выход синхронизатора соединен с входом генератора постоянной частоты, выход которого подключен к управляющим входам цифровых линий задержки первого канала, вторые выходы вторых цифровых линий задержки подключены

10 соответственно к вторым входам первых ключей

; своего канала.

Измерение взаимно корреляционной функции между входным и опорным сигналами осуществляется за счет полного вывода и перезаписи

1 информации, находящейся в рециркуляционных гнилях задержки исследуемого и опорного сигналов, за время между двумя соседними выборками исследуемого сигнала. Дальнейшее вычисление функции взаиьпгой корреляции производится с

2в помощью традиционных устройств перемножения и усреднения, Однако такое устройство для получеш1я взаимно корреляционной функции практи чески неприемлймо при обработке эхосигналов с

64271

5 о

15 канала, а первый выход второй цифровой линии 20 неизвестным допплеровским смещением частоты, поскольку из-за ограниченного быстродействия элементов схемы для реальных параметров эхосигналов удается провести эффективную взаимно корреляционную обработку только для малого ожидаемого диапазона скоростей движения цели.

Целью изобретения является увеличение быстродействия цифрового коррелятора и расширение области его применения в натуральном масштабе времени при широком диапазоне скоростей движения цели.

Это достигается тем, что в цифровой коррелятор введен генератор переменной частоты, вход которого подключен к четвертому выходу синхронизатора, а выход соединен с управляющими входами цифровых линий задержки второго канала, при этом выходы первых цифровых линий задержки соединены с третьим входом первых ключей и с другим входом коммутатора своего задержки в каждом канале подклточен к второму входу второго ключа.

В корреляторе через одинаковое число ячеек памяти включены ключи, тактовые входы линий задержки исследуемого сигнала подключены к генератору постоянной тактовой частоты, а тактовые входы линий задержки опорного сигнала вЂ” к генератору переменной тактовой частоты. Входы последующих ключей и выходы последтгих ячеек памяти линий задержки соединены с входами предыдущих ключей, образуя кольца внутренней рециркуляции. Выходы предпоследних ячеек памяти каждой линии задержки через клюев подключены к входам линии задержки, образуя кольца внешней рециркуляции. Кроме того, входы ключей и выходы последних ячеек памяти каждой линии задержки подключены соответственно к коммутаторам считывания опорного и исследуемого сигналов, выходы которых соединены с входами блока умножения. Управляющие входы коммутаторов считывания и генератора переменной частоты подключены к синхронизатору.

На чертеже представлена структурная схема

Цифрового коррелятора для обнаружения эхосигналов (в иее введены два кольца внутренней рециркуляции) .

Предлагаемый коррелятор содержит последовательно включенные аналого-цифровой,преобразователь(АЦП) 1, ключ 2, цифровую линию задержки первой петли внутренней рециркуляции (ЦЛЗ) 3, ключ 4, ЦЛЗ 5 второй петли внутренней рециркуляции и коммутатор 6, которые образу|от канал исследуемого сигнала. На тактовые входы

ЦЛЗ канала исследуемого сигнала подается напряжение от генератора 7 постоянной тактовой частоты. Последовательно включенные генератор

8 опорного сигнала, ключ 9, ЦЛЗ 10, ключ 11, >5

ЗО

35 о

3 4

ЦЛЗ 12 и коммутатор 13, образуют канал опорного сигнала, на тактовые входы которото подается напряжение с выхода генератора 14 переменной тактовой частоты. Управление коррелятором осуществляется с помощью синхронизатора 15. Выходы обоих каналов подаются на блок умножения 16 и затем на блок усреднения 17.

С помощью генератора 8 и синхронизатора 15 производится одноразовая запись опорного сигнала в ЦЛЗ 10 и 12 (обычно момент записи совпадает с моментом излучения зондирующего сигнала). Запись информации в опорном канале производится при замкнутой петле внешней рециркуляции, в то время как с помощью ключей 9 и 11 цепи внутренней рециркуляции разомкнуты.

После записи информации ЦЛЗ канала опорного сигнала переводятся в режим рециркуляции, при котором циклы рецнркуляции синхронизируются с циклами рециркуляции информации в ЦЛЗ 3 и

5 исследуемого сигнала.

3а время между двумя соседними циклами записи исследуемого сигнала с выхода АЦП 1 в канале исследуемого сигнала осуществляется и полных тптклов перезаписи информации. С помощью синхронизатора 15 и ключей 2 и 4 в течение и вЂ” 1 цш<лов рециркуляции (непосредственно следующих за очередным циклом записи новой штформацни с АЦП) производится перезапись информации по внутренним кольцам рециркуляции, внеп.нес кольцо рециркуляции при этом разомкнуто с помощью ключа 2. Последний цикл рециркуляшги (и-ый) проводится по внешнему кольцу рециркуляции, для чего с помощью ключей 4 и 2 разрываются петли внутренней рециркуляцтщ и включается кольцо внешней рециркуляции. В конце последнего цикла рецщ куляции вместо информации, записанной в предпоследней ячейке памяти ЦЛЗ исследуемого сигнала, произ водится запись новой информации с выхода АЦП 1.

Продвижение сигналов в ЦЛЗ основного ка-. нала осуществляется с помощью постоянной так товой частоты, поступающей с выхода генератор

7, в то время как в ЦЛЗ опорного сигнала тактовая частота изменяется на каждом цикле рециркуляции путем изменения частоты генератора 14. Переход от oworo цикла рециркуляции к другому в ЦЛЗ опорного сигнала осуществляется синхронно с циклами рециркуляции информации в ЦЛЗ какала исследуемого атгнала, Одновременно с перезаписью информации в

ЦЛЗ по каждому тактовому импульсу с входов ключей и выходов последних регистров ЦЛЗ подаются сигналы на входы коммутаторов 6 и 13 соответственно. Коммутаторы с помощью синхронизатора 15 осуществляют последовательный опрос входов ключей. Таким образом, частота выборок исследуемого и опорного сигналов на б42713

ННИИПИ Заказ 7761 46 Тираж T УД

Ho aroe

Филиал ППП Патеит", пужгород, ул.Проектяаа,4 выходах коммутаторов в и раэ вьппе, чем допустимая частота тактовых импульсов, подаваемых на ЦЛЗ. За счет этого можно существенно повысить быстродействие схемы и по каждому циклу рециркуляции определить значение функции взаимной корреляции для фиксированного значения допплеровского изменения частоты.

Изменение задержки между исследуемым и опорным сигналами производится автоматически эа счет продвижения сигнала в ЦЛЗ исследуемого сигнала по каждому циклу записи, а изменение частоты тактовых импульсов на каждом цикле рециркуляции в канал опорного сигнала позволяет путем изменения временного масштаба опорного сигнала компенсировать возможное допплеровское смещение в исследуемом сигнале.

Построение цифровых корреляторов для обнаружения эхосигналов по предлагаемой схеме позволяет существенно расширить возможности трактов обработки при незначительном усложнении устройства синхронизации па сравнению с известными устройствами корреляционной обработки сигналов, что позволяет существешю уменьшить песо-габаритные данные приемного тракта за счет сокращения объема аппаратуры, необходимой для реализации допплеравских каналов. Наля ме быстродейств ующега канала опорного сигнала открывает воэможность реализации адаптивных принципов корреляционной обработки, при которых удается обеспечить эффективную обработку эхосигнала при шираком выборе зондируюцшх сигналов беэ изменения функциональной схемы приемного тракта. Зта, в свою очередь, позволяет в сильной мере унифицировать приемные тракты различных станций на основе принципа базовасти.

Формула изобретения

Цифровой коррелятор для обнаружения эхосигналов, содержащий два канала, каждый иэ которых содержит последовательно соединенные первый ключ, первую цифровую линию задержки, второй ключ, вторую цифровую линию задержки и коммутатор, причем выходы коммутаторов обоих каналов подключены соответственно к первому и второму входам блока умножения, выход которого соединен с входом блока усреднения, первый вход первого ключа первого канала подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого является входом корреля 0 тора, первый вход первого ключа второго канала соединен с выходом генератора опорного сигнала, управляющий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, второй выход которого подключен к управляющим входам ключей и коммутаторов обоих каналов, третий выход синхронизатора соединен с входом генератора постоянной частоты, выход которого подключен к управляющим входам цифровых линий задержки первого канала, вторые выходы вторых цифро20 вых линий задержки подключены соответственно к вторым входам первых ключей своего канала, а т л и ч а ю щ ий с я тем, чта, с целью увеличения быстродействия цифрового коррелятора, в него введен генератор переменной частоты, вход

25 которого подключен к четвертому выходу синхронизатора, при этом выход генератора переменной частоты cîåäèèåí с управляющими входами цифровых линий задержки второго канала, выходы первых цифровых линий задержки соединены

ЗО с третьим входом первых ключей и с другим входом коммутатора своего какала, а первый выход второй цифровой линии задержки в каждом канале подключен к второму входу второго ключа.

3Б

Источники инфармащш, принятые во внимаш е при экспер|нэе

1. Патент C!r1A И 3303335, кл. 235 вЂ” 181, 1963.

2. Патент СНА N 3777019, кл. 235 вЂ” 181, 1973.