Устройство поиска шумоподобных сигналов

Устройство поиска шумоподобных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«>978377

Ф Ф

{6l ) Дополнительное к авт. свиа-ву(22) Занвлено 16, 01. 81 {2l ) 3240245/18-09 с присоединением заявки Ж (53)M. Кл.

Н 04 1. 7/02

3Ъвударстеенкый каинтет (23) Приоритет

Опубликовано 30 11.82. Бюллетень №44 ао делам изобретений к открытий (53) УДК 621,394..,662(088.8) Дата опубликования описания 30, 1 1. 82 (72) Авторы изобретения

В.M.Çèí÷óê, Н.И.Цукин, Я. B.Гармонов и С.Ю. именко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ПОИСКА ИУМОПОДОБНЫХ

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к устроиствам обнаружения, распознавания и приема сложных шумоподобных сигналов (ШПС) и может быть использовано для поиска сложных шумоподобных сигналов в радиолокационных, телеметрических и связных системах.

Известно устройство поиска шумоподобных сигналов, содержащее последовательно соединенные смеситель, широкополосный усилитель, демодулятор, узкополосный усилитель, детектор с фильтром низкой частоты (фНЧ) и управляемый гетеродин, выход которого подключен. к первому входу смесителя, второй вход которого является входом устройства, а .также первый элемент ИЛИ; выход которого подключен к второму входу демодулятора и через последовательно соединенные дискриминатор, корректирующий усили" тель, управляемый тактовый генера" тор, первый вентиль и второй элемент

ИЛИ к, входу генератора псевдослучай2 ных сигналов (ПСП) „выходы которого подключены к первым .входам коммутаторных вентилей и опорным входам. канальных коррелвтрров, к сигнальным входам которых, а также к второму входу дискриминатора подключен выход широкополосного усилителя, а к сброcoBblM входам канальных корреляторов и первому входу блока сканирования подключен выход первого клича, к пер»

1о вому входу которого через формирова" тель временных интервалов подключен. выход дополнительного порогового блока, вход которого объединен с nep l5 вым входом основного порогового бло" ка, выход которого подключен к второму входу первого ключа, а выходы ка" нальных корреляторов через коммутаторные вентили подключены к входам первого элемента ИЛИ, при этом выход управляемого тактового генератора через элемент задержки подключен к пер вому входу второго вентиля и непосредственно к второму входу блока

97837 сканирования, первый выход которого подключен к второму входу управляемого гетеродина, а второй и третий выходы блока сканирования подключены соответственно к второму входу первого вентиля и через второй вентиль к второму входу второго элемента ИЛИ 1).

Известное устройство обладает большим временем поиска в условиях нестационарных и зависимых помех.

Цель изобретения - уменьшение времени поиска.

Для достижения поставленной цели в устройство поиска шумоподобных сигналов, содержащее последовательно соединенные смеситель „ широкополосный усилитель, демодулятор, узкополосный усилитель, детектор с фильтром низкой частоты (фНЧ) и управляемый гетеродин, выход которого под. 10 ключен к первому входу смесителя, второй вход которого является входом устройства, а также первый элемент ИЛИ, выход. которого подключен к второму входу демодулятора и через последовательно соединенные дискриминатор, корректирующий усилитель, . управляемый тактовый генератор, первый вентиль и второй элемент ИЛИ-к входу генератора псевдослучайных сигналов (ПСП), выходы которого подключены к первым входам коммутщтор- нык вентилей и опорным входам канальных корреляторов, к сигнальным входам которйх, а также к второму входу

35 дискриминатора подключен выход широкополосного усилителя, а к сбросовым входам канальных корреляторов и первому входу блока сканирования подключен выход первого ключа, к первомувходу которого через формирователь временных интервалов подключен выход дополнительного порогового блока, вход которого объединен с первым входом основного порогового блока вы45 ход которого подключен к второму входу первого. ключа, а выходы канальных корреляторов через коммутаторные вентили, подключены к входам первого элемента ИЛИ при этом выход упрацля)

50 емого. тактового генератора через элемент задержки подключен к первому входу второго вентиля и непосредственно к второму входу блока сканирования, первый выход которого подключен к второму входу управляемого гетеродина, а второй и третий вы" ходы блока сканирования подключены соответственно к второму входу перво7 4

ro вентиля и через второй вентиль к второму входу второго элемента ИЛИ> введены блок выбора максимального сигнала, делитель. частоты, второй ключ и последовательно соединенные третий ключ, регистр сдвига, дополнительный формирователь временных интервалов и управляемый ключ, а также первый дополнительный элемент задержки, блок совпадения и последовательно соединенные дешифратор, второй дополнительный элемент задержки и счетчик импульсов, прямой выход которого подключен к управляющим входам второго и третьего ключей, при этом выход управляемого тактового генератора через делитель частоты подключен к информационному входу второго ключа и второму входу счетчика импульсов, инверсный выход которого подключен к второму входу управляемого ключа, управляющему входу дополнительного порогового блока и первому входу блока совпадения, к второму третьему и четвертому входам которого подключены соответственно выход дешифратора, первый выход регистра сдвига и выход первого дополнительного элемента задержки, а выход блока совпадения подключен к первому входу блока сканирования, входу первого дополнительного элемента задержки и второму входу регистра сдвига, второй выход которого подключен к входу дешифратора, при этом выход второго ключа подсоединен к первому входу блока сканирования, четвертый выход которого подключен к третьему входу управляемого ключа, выход которого подключен к второму входу основного порогового блока, выход дополнительного порогового блока подключен к информационному входу третьего ключа, причем выходы канальных корреляторов через блок выбора максимального сигнала подключены к объединенным входам основного и дополнительного по" роговых блоков.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства.

Устройство поиска шумоподобных сигналов содержиэ смеситель 1, широ" кополосный усилитель 2, демодулятор

3, узкополосный усилитель, детектор

5 с фильтром низкой частоты (фНЧ), управляемый гетеродин 6, дискримина-, тор 7, корректирующий усилитель 8, управляемый тактовый генератор g, пер978377

SS вый вентиль 10, первый элемент ИЛИ 11 элемент 12 задержки, второй вентиль

13, генератор 14 псевдослучайной последовательности (ПСП), коммутаторные вентили 15, второй элемент ИЛИ 16, 5 канальные корреляторы 17, основной пороговый блок 18, дополнительный пороговый блок 19 формирователь 20 временных интервалов, первый ключ

21, блок 22 сканирования, блок 23 выбора максимального сигнала, делитель 24 частоты, второй ключ 25> счетчик 26 импульсов, третий ключ 27> регистр 28 сдвига, первый дополнительный элемент 29 задержки, блок 30 15 совпадения, управляемый ключ 31, дополнительный формирователь 32 временных интервалов, дешифратор 33, вто рой дополнительный элемент 34 задержки. zo, Устройство работает следующим образом, Приходящий сигнал через смеситель

1 и широкополосный усилитель 2 поступает на входы канальных корреляторов 17, в которых осуществляется вычисление функции взаимной корреляции приходящего сигнала и опорных сигналов> поступающих с выхода гене ратора 14 ПСП. По величине напряже- 30 ний на выходах канальных корреляторов 17, пропорциональных коэффици ентам взаимной корреляции принимаемого и опорных сигналов, принимается решение о наличии или отсутствии сигнала в анализируемой области. К выходам канальных корреляторов 17 подключен блок 23 выбора максимального сигнала, который пропускает на свой вход максимальное напряжение на любом из и канальных корреляторов. Это максимальное напряжение поступает на входы основного порогового блока 18 и дополнительного поро" гового .блока 19.

Весь процесс поиска сигнала разделяется на 3 цикла: на первом цикле осуществляется быстрый просмотр всех ячеек тела (области)неопределенности сигнала и производится отбор ячеек по величине максимального корреляционного отклика, на втором цикле осуществляется двухэтапный поиск сигнала среди отобранных групп ячеек, на третьем цикле осуществляется двухэтапный поиск сиrнала путем поочередного просмотра всех ячеек.

Первый цикл поиска задается начальным состоянием счетчика 26 импульсов с защелкой, Начальное состояние счетчика 26 импульсов устанавливается после подачи на его первый вход импульса сброса. При ,этом на прямом выходе счетчика 26 импульсов устанавливается высокий потенциал, открывающий второй и тре- . тий ключи 25 и 27, а на инверсном выходе счетчика 26 импульсов устанавливается низкий потенциал, закрывающий блок 30 совпадения, управляемый ключ 31 и понижающи" nopor в дополнительном пороговом блоке 19, При этом с выхода д-лителя 24 частоты импульсы проходят через открытый второй ключ 2 на вход блока 22 сканирования, второй вход регистра

28 сдвига, а также на сбросовые вхоцы канальных корреляторов 1)> осуществляя быстрое сканирование области неопределенности сигнала.

Выходное напряжение с блока 23 выбора максимального сигнала сравнивается с порогом в дополнительном пороговом блоке 19 если максимальное напряжение больше порога, то в регистр 28 сдвига записывается "0" в виде низкого потенциала, если мак" симальное напряжение не превышает порогового уровня, то в регистр 28 сдвига записывается "1" в виде высокого потенциала. Импульсы с выхода дополнительного порогового блока 19 проходят на вход регистра 28 сдвига через открытый третий ключ 27 °

В течение первого цикла поиска на блок 22 сканирования проходит †"" им" ипульсов, где m — - общее, количество ячеек, n - число параллельно анализируемых ячеек вустройстве, Емкость регистра 28 сдвига также составляет — двоичных разрядов. После прощ и хождения — импуль сов срабаты вает счетчик 26 импульсов, и рохожден и е импульсов на его вход прекращается, т,е. срабатывает схема "защелка" и

> устройство переходит к второму циклу поиска. К началу второго цикла по иска в регистре 28 сдвига записаны номера тех групп ячеек, в которых нахождение сигнала наиболее вероятно

I номера этих рупп отражены нулевыми состояниями разрядов регистра

28 сдвига.

Второй цикл поиска определяется другим состоянием счетчика 26 импульс сов, при этом на его прямом выходе

7 . 978377 устанавливается нулевой потенциал, закрывающий второй и третий ключи

25 и 27, а на инверсном выходе устанавливается высокий потенциал, открывающий блок 30 совпадения по 5 одному из входов, при этом открывается также управляемый ключ 31 и по вышается порог в дополнительном пороговом блоке 19, прохождение импульсов а с выхода делителя 24 частоты на блоки устройства прекращается, дополнительный пороговый блок 19 отклю" чается от регистра 28 сдвига, восстанавливается цепь прохождения им пульсов. сканирования с выхода блока

22 сканирования через открытый уп. равляемый ключ 31 на основной пороговый блок 18, Импульс сканирования с выхода блока 22 сканирования проходит через 20 открытый управляемь1й ключ 31 на основной пороговый блок 18, который пропускает его на выход, при условии., что сигнал с анализируемой области не присутствует, Этот импульс прохо- >> дит через первый ключ 21 на вход блока 22 сканирования, на сбросовые входы канальных корреляторов 17, а также на второй вход регистра 28 сдвига и первого дополнительного эле-Зо мента 29 задержки. При этом осуществляется продвижение информации, записанной в регистре 28 сдвига,на один разряд вправо. Если на втором выходе регистра 28 сдвига при этом появляется потенциал высокого уровня

"1", то это соответствует тому, что следующая группа ячеек не должна анализироваться, при этом на всех входах блока 30 совпадения присутству- ео ют высокие потенциалы.

По истечении времени задержки на выходе первого дополнительного элемента 29 задержки появляется импульс, который проходит на вход бло- gg ка 30 совпадения и осуществляет продвижение информации в регистре 28 сдвига на 1 разряд вправо, сброс канальных корреляторов 17 и вводится в блок 22 сканирования, переводя уст. ройство к анализу другой группы ячеек а также вновь поступает в первый дополнительный элемент 29 задержки. Время задержки t в первом дополнительном элементе 29 задержки выбирается минимально возможным с учетом йереходных процессов в блоках устройства, что позволяет сократить время поиска.

Далее процесс вновь повторяется, Если на втором выходе регистра 28 сдвига вновь появляется "1", импульс через время задержки в первом дополнительном элементе 29 задержки проходит на вход блока 30 совпадений, продвигает содержимое регистра 28 сдвига, вводится в блок 22 сканирования, разряжает канальные корреляторы

17, вновь вводится в первый дополнительный элемент 29 задержки, Процесс ускоренного ска ни рова ни я продолжается до тех пор, пока на втором выходе регистра 28 не появится "0" низкий потенциал, соответствующий возможному нахождению сигнала в этой группе ячеек области неопределенности сигнала. При этом блок 30 совпадения закрывается по одному из входов и циркуляция импульса по цепи первый дополнительный элемент 29 задержки.блок 30 совпадения прекращается

Устройство переходит к более длительному анализу сигнала. В канальных корреляторах 17 накапливаются корреляционные эффекты, максимальный из них проходит на выход блока 23 выбора максимального сигнала и сравнивается с высоким порогом в основном пороговом блоке 18 и с низким порогом в дополнительном пороговом блоке 19. Если на первом этапе об" наружения сигнал превысил низкий порог, то срабатывает формирователь

20 временных интервалов, который закрывает первый ключ 21 на время, равное длительности второго этапа.

Если к концу второго этапа сигнал превышает высокий порог s основном пороговом блоке 18, то прохождение импульсов сканирования прекращается и устройство переходит к режиму слежения и выделения информации.

Если же на начальном цикле обнаружения была отобрана ложная группа ячеек, то тем не менее на втором выходе регистра 28 сдвига появляется

"0" низкий потенциал, и устройство переходит к двухэтапному режиму обнаружения сигнала, Однако, поскольку процесс быстрой циркуляции импульсов продолжается в течение времени, сравнимого с длительностью 1 этапа на

/ втором цикле поиска, то это может привести к тому, что времяядлительности 1-ro этапа окажется случайной величиной, которая может принять маwe значения, при этом будут возможны пропуски сигнала, Чтобы исключить l0

9 9783 это вредное явление, к первому выходу регистра 28 сдвига подключен дополнительный формирователь 32 временных интервалов, который закрывает управляемый ключ 31 на время to, приближенно равное (0,6-0,7) ТС1, где

Т - время анализа 1 этапа. Введе-, ние дополнительного формирователя

32 временных интервалов увеличивает время длительности 1 этапа незначительно (на 10-203), однако гарантирует сохранение высокой вероятности обнаружения сигнала для любо го цикла поиска сигнала.

Таким оЬразом, при появлении "1" !5 на первом выходе регистра 28 сдвига срабатывает дополнительный формирователь 32 временных интервалов и появление импульсов сканирования на выходе первого ключа 21 задержи- 20 вается до того момента, как будет открыт вновь управляемый ключ 31, Если обнаружение сигнала происходит, то устройство срабатывает, как было описано. Если же обнаружение 25 сигнала на 1 или 2 этапе не происходит, то импульс сканирования с четвертого выхода Ьлока 72 сканирования, пройдя управляемый ключ 31 и пер"вый ключ 21, входит в блок 22 ска- 30 нирования, а также поступает на второй вход регистра 28 и первого дополнительного элемента 29 задержки, содержимое регистра 28 сдвига продвигается на 1 разряд вправо, процесс повторяется вновь в зависимости от того, какой потенциал появляется на выходе регистра 28 сдвига. Процесс поиска продолжается либо до обнаружения сигнала, либо до полного очищения регистра 28 сдвига, когда из него будут выписаны все "0 состояния и во всех разрядах регистра 28 сдвига окажутся "1". Это соответствует тому случаю, когда сигнал, например, не присутствует на входе устройства поиска либо когда сигнал не был обнаружен на втором цикле поиска, Когда в регистре 28,сдвига оказываются "1", то срабатывает дешифратор 33, и на его выходе появляется низкий потенциал, закрывающий блок

30 совпадения по одному из входов.

Устройство переходит к третьему циклу поиска, когда все элементы

И области неопределенности анализируются в порядке поочередного проамотра, При этом перепад потенциала (фронт напряжения) на выходе дешифратора 33

77- 10 поступает на вход вт рого дополнительного элемента 34 задержки с временем задержки,, которое . определяет длительность третьего цикла поиска и выбирается в зависимости от требований к системе поиска в интерaaIte oT T„ep до Tö „,где Т, ; среднее время поиска при поочередном последовательном способе обзора, Т,--!!М0Х максимальное время поиска при поочередном последовательном способе об" зора.

На третьем цикле поиска импульсы сканирования проходят с четвертого выхода блока 22 сканирования че" рез постоянно открытый управляемый ключ 31 на вход основного порогового блока 18. Напряжение с выхода блока

23 выЬора максимального сигнала поступает на основной пороговый блок

18 и дополнительный пороговый блок

19. Импульсы сканирования поступают с периодом повторения, равным длительности 1 этапа.. Если к концу первого этапа превышен порог в дополнительном пороговом Ьлоке 19, то срабатывает формирователь 20 временных интервалов, который закрывает первый ключ 21 и удлиняет время анализа данной группы ячеек на время длительности 2 этапа. Если к концу второго этапа будет превышен порог в основном пороговом блоке 18, то импульс сканирования не проходит через основной пороговый блок 18 и устройство переходит к режиму слежения за сигналом.

Если на I этапе не будет превы" шен порог в дополнительном пороговом блоке 19, о импульс сканирования пройдет через открытый осноююй пороговый блок 18, на вход блока 22 сканирования и переведет устройст" во к анализу следующей группы ячеек, Если на 2 этапе не будет превышен порог в основном пороговом блоке 18, то также произойдет переход к анали- . зу следующей группы ячеек.

Но истечении времени задержки во втором дополнительном. элементе а

34 задержки при условии, что за это время сигнал не будет обнаружен, на выходе второго дополнительного эле; мента 34 задержки появится импульс, который осуществит сброс счетчика 26 импульсов с защелкой и устройство вновь перейдет к начальному первому циклу поиска, 978377

Переход .к анализу другой области неопределенности на 2 и 3 циклах поиска осуществляется прохождением импульса сканирования на первый вход блока 22 сканирования, при этом производится сдвиг опорных последовательностей по фазе, что осуществляется либо закрыванием первого вентиля 10 (в нормальном состоянии открыт), либо открыванием второго вентиля 13 (B нормальном состоянии закрыт) на время прохождения необходимого числа импульсов тактовой частоты (величину сдвига), Блок 22 сканирования управляет также перестройкой частоты. управляемого гетеродина б по заданной программе перестройки, Работа схемы автоматической подстройки частоты, состоящей из после- 20 довательно соединенных смесителя 1, широкополосного усилителя 2, демодулятора 3, узкополосного усилителя

4, детектора 5 с ФНЧ и управляемого гетеродина, осуществляется Обычным 25 образом, выходной сигнал детектора 5 с фильтром низких частот под страивает частоту управляемого гетеродина 6, которая поступает на первый вход смесителя 1. .30

Таким образом, в устройстве с целью сокращения времени поиска Мс пользуется рациональный метод обзора ячеек уахождения сигнала, когда в первую очередь просматриваются ячейки с максимальной вероятностью нахождения в них сигнала, а во вторую очередь — оставшиеся ячейки, На начальном цикле определяются вероятности нахождения сигнала в ячейках 40 и производится отбор ячеек путем быстрого просмотра всех ячеек или области неопределенности сигнала и сравнения максимального корреляционного отклика с порогом. 45

На втором цикле поиска просматриваются только те ячейки, в которых максимальный корреляционный отклик, пропорциональный вероятности наличия сигнала в этой группе ячеек, больше о порога. На третьем цикле просматриваются все ячейки подряд.

Устройство обеспечивает сокращение среднего времени поиска.

Формула изобретения

Устройство поиска шумоподобных сигналов, содержащее последовательно соединенные смеситель> широкополосный усилитель, демодулятор, узкополосный усилитель, детектор с фильтром низкой частоты (ФНЧ) и управляемый гетеродин, выход которого подключен к первому входу смесителя, второй вход которого является входом устройства, а также первый элемент ИЛИ, выход которого подключен к второму входу демодулятора и через последовательно соединенные дискриминатор, корректирующий усилитель, управляемый тактовый генератор, первый вентиль и второй элемент ИЛИ к входу генератора псевдослучайных сигналов (ПСП), выходы которого подключены к первым входам коммутаторных вентилей и опорным входам канальных корреляторов, к сигнальным входам которых, а также к второму входу дискриминатора подключен выход широкополосного усилителя, а к сбросовым входам канальных корреляторов и первому входу блока сканирования подключен выход первого ключа, к первому входу которого через формирователь времен ных интервалов подключен выход дополнительного порогового блока, вход которого объединен с первым входом основного порогового блока, выход кото- рого подключен к второму входу первого ключа, а выходы канальных корреляторов через коммутаторные вентили подключены к входам первого элемента ИЛИ> при этом выход управляемого тактового генератора через элемент задержки подключен к первому входу второго вентиля и непосредственно к второму входу блока сканирования, первый выход которого подключен к второму входу управляемого гетероди" на, а второй и третий выходы блока сканирования подключены соответственно к второму входу первого вентиля и через второй вентиль к второму вхо.ду второго элемента ИЛИ, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени поиска, введены блок выбора максимального сигнала> делитель частоты, второй ключ и поспедовательно соединенные третий ключ, регистр сдвига, дополнительный формирователь временных интервалов и управляемый ключ, а также первый дополнительный элемент задержки, блок совпадения и последовательно соединенные дешифратор, второй дополнительный элемент задержки и счетчик импульсов, прямой выход которого

13 9783 подключен к управляющим входам вто" рого и третьего ключей, при этом выход управляемого тактового генератора через делитель частоты подключен к информационному входу второго ключа и второму входу счетчика импульсов, инверсный выход которого подключен к второму входу управляемого ключа, управляющему входу дополнительйого порогового блока и перво- Ыо му входу блока совпадения, к второму, третьему и четвертому входам которого подключены соответственно выход дешифратора, первый выход регистра сдвига и выход первого дополнительного элемента задержки, а выход блока совпадения подключен к первому входу блока сканирования, входу первого дополнительного элемента задержки и второму входу регистра ддви- 20

77 14 га, второй выход которого подключен к входу деаифратора, при этом выход, второго ключа подсоединен к первому входу блока сканирования, четвертый выход которого подключен к третьему .входу управляемого ключа, выход которого подключен к второму входу основного порогового блока, а выход дополнительного порогового блока . подключен к информационному входу третьего ключа, причем выходы каналь ных корреляторов через блок выбора максимального сигнала подключены,к объединенным входам основного и дополнительных пороговых блоков.

Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе, 1. Авторское свидетельство СССР

N 495773, кл. H 04 8 1/10, 1973 (прототип).

978377 акаэ 9 ираж одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д, 4/g

Филиал атент, r, жгород, ул. роектная, Составитель Г.Лерантович

РедактоР В. ПетРаа ТехРед H. Тепер корректор, M,lilapow г