NO176779B - Digital avstandskorrelator - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører digital avstandskorrelator for å detektere et mål ved å identifisere en bestemt avstandsport tilhørende målet fra en rekkefølge av avstandsporter. Videre vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å tilveiebringe digital avstandskorrelering

Avstandskorrelatorer gir generelt en indikasjon av avstand ved tidsmåling av rundgangsforsinkelsen av en sendt puls. For å identifisere returpulsen, blir returene korrelert med en kjent sendt puls. Mange teknikker er kjent innenfor fagområdet for å utføre korrelasjonen. Disse teknikker involverer generelt digitaliseringen av returen og bit-for-bit tilpasningen derav med en digitalisert representasjon av den sendte pulsen. Avstandselementet med den beste korrelasjonen gir den ønskede avstandsindikasjonen.

Tidskompresjon er blitt anerkjent som en fordelaktig korrelasjonsteknikk som er godt tilpasset for avstandskor-relasjon. Tidskompresjon involverer transmisjonen av eff puls, fasemodulert i henhold til en korrelasjonskode, f.eks. en Barker-kode. Returpulsen demoduleres med korrelasjonskoden og bitene i hvert ord av den resulterende koden akkumuleres for hver av et antall tidsluker, idet hver tidsluke tilsvarer et bestemt avstandselement. Tidsluken med den høyest akkumulerte total identifiseres som tilsvarende avstandselementet for målet.

Ladningskoplede anordninger (CCD'er) blir ofte anvendt for tidskompresjonskorrelasjon. I en typisk CCD-korrelator blir analoge samples av returpulsen forskjøvet en sample av gangen gjennom et register. Registeret er N biter langt, hvor N = kodelengde. Signalet returnerer enten i fase eller 180° ut av fase for hver PN kode opphakks (chop) bredde. De N bitene blir alle summert sammen, idet de 180° ute av fase samples blir invertert tilbake til m-fase forut for summering. Etter som hvert register i nevnte CCD tilsvarer en tidsluke og derfor et avstandselement, blir registeret med den høyeste sum knyttet til målets avstandselement.

CCD'er gir hurtig sample og hold, og sakte lagring for korrelering. Ikke desto mindre, er CCD'er blitt funnet å være noe problematiske når de anvendes i korrelatorer. Fremstillingen av CCD'er er ikke lett repeterbar. Dette betyr at CCD'er er vanskelig å fremstille ensartet. Driftskarakteristikkene for anordningene er kjent å variere uforutsigelig og ujevnt med temperatur, spenning, frekvens, kodelengde, forskyvninger etc. fra anordning til anordning. Dette gjør det vanskelig å holde anordningene innenfor spesifikasjon og forverrer den kritiske tilpasning av anordningene som kreves for optimal ytelse i en korrelator. Nettoresultatet er en høy kostnad knyttet til fremstillingen, realiseringen og driften av en CCD korrelator.

Av kjent materiale innenfor teknikkens område nevnes US patent 4758839 som beskriver et radarsystem med digital behandling for å bestemme høyde-terrenginformasjon. Radarmottakeren innbefatter analog/digital omformermiddel i form av dobbeltomformere som opererer på sinus og cosinus modulerte kvadratursignaler. De digitale samples består av kun én bit. Mottakeren innbefatter også akkumulatormiddel i form av en summeringsblokk som summerer sammen kvadratur-komponentene, og en pulssummerer som samler utmatede samples etter pulskorrelering med det opprinnelig sendte signal. Mottakeren innbefatter dessuten deteksjonslogikk for å bestemme en grenseterskel og styre startposisjonen for mottakerens inngangsport.

W0-A-86/02458 beskriver et forbedret, globalt posisjonerings-system (GPS) med S-avstandsbehandling. Systemet gjør bruk av signaler som sendes fra globale posisjoneringssatelitter for mottagelse av en antenne for å skape en endring i fasesignaler. Endringen i fasesignaler måles over et forutbestemt tidsintervall for lagring i lagringsenheter. De lagrede signaler tilføres et Kalman-filter og tilbake til lagrings-enhetene, slik at hvert én-sekunds tidsintervall innbefatter informasjonen fra alle tidligere tidsintervaller. Den akkumulerte informasjon refereres til som akkumulert 5-avstandsinformasjon som tillater bestemmelse av posisjonering ved hjelp av systemet.

For ytterligere belysning av den kjente teknikk vises det til US patent 4237461.

Følgelig er det et behov innenfor teknikken for et korrela-sjonssystem som er i stand til å utføre tidskompresjon uten nevnte mangler ved CCD korrelatorer.

Behovet innenfor teknikken er satt av den digitale avstandskorrelatoren ifølge den foreliggende oppfinnelse. Oppfinnelsen tilsikter å tilveiebringe en korrelasjonsplan som kan mekaniseres og frembringes gjentatte ganger med minimalt behov for forskyvninger og redusert krafttilførselsfølsomhet, samt at CCD'er elimineres og behovet for kanal-ti1-kanal tilpasning unngås.

Den digitale avstandskorrelatoren, kjennetegnes ifølge den foreliggende oppfinnelse, ved analogt-til-digitalt omformermiddel for å tilveiebringe et flertall av digitale ord for hver avstandsport i rekkefølgen av avstandsporter, idet hvert digitale ord innbefatter minst to biter,

første registermiddel for å lagre utmatning fra nevnte analogt-til-digitalt omformermiddel, idet nevnte første register har første og andre utmatninger,

andre registermiddel for å lagre et forutbestemt kodeord, multipleksermiddel som har nevnte første og andre utmatning fra nevnte første register som hhv. første og andre innmatninger og som styres av utmatningen fra nevnte andre register for selektivt å tilveiebringe nevnte første og andre innmatninger som utmatningen derfra som reaksjon på utmatningen fra nevnte andre register,

akkumulatormiddel for å summere de digitale ordene i hver avstandsport for å tilveiebringe en akkumulert sum for hver avstandsport, og

prosessormiddel for å lagre og for å sammenligne de akkumulerte summer i hver avstandsport for å identifisere den bestemte avstandsporten som er tilhørende målet.

Ifølge en utførelsesform av avstandskorrelatoren innbefatter den holdekretsmiddel for lagring av summen av de individuelle biter som tilveiebringes av nevnte akkumulator for aksess ved hjelp av nevnte akkumulator og nevnte prosessor. Utmatningen fra nevnte holdekretsmiddel kan mates tilbake til nevnte akkumulator og summeres med utmatningen fra nevnte multiplekser.

Den innledningsvis nevnte fremgangsmåten kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen, ved å omforme et analogt innmatet signal til et digitalt signal for å tilveiebringe et flertall av digitale ord for hver av en rekkefølge av avstandsporter, idet hvert digitale ord innbefatter minst to biter, å summere de digitale ordene i hver avstandsport for å tilveiebringe en akkumulert sum for hver avstandsport, og å sammenligne de summerte digitale ord for å identifisere avstandsporten som er tilhørende et mål.

Når realisert i LSI (storskalaintegrert krets) teknologi, tillater den foreliggende oppfinnelse en korrelator med redusert størrelse, effekt og kostnad og forbedret pålitelig-het og produserbarhet relativt de som er utformet i hht. læren ifølge relatert teknikk. Figuren viser et blokkskjema over en illustrerende utførel-sesform av den digitale avstandskorrelatoren, ifølge den foreliggende oppfinnelse. Figuren viser et blokkskjema over den digitale avstandskorrelatoren 10,der korrelatoren 10 innbefatter en analog-til-digital omformer 12 som digitaliserer en analog returpuls i et vanlig radarsystem (ikke vist). Analog-til-digital (A/D) omformeren 12 gir N m-bit digitale ord for hver av et flertall av tidsluker (eller avstandselementer), idet hvert ord eller sample tilsvarer en bit av PN-koden ved hjelp av hvilken radarpulsen ble sendt og hver tidsluke tilsvarer en respektiv avstandssone. Hvert digitale ord blir sekvens-messig lagret i et skiftregister 14 som er m biter bredt, hvor m tilsvarer oppløsningen av A/D omformeren 12 og er N +

(E-I) langt, hvor R er antallet av avstandselementer. I den foretrukne utførelsesform blir utmatningen fra skiftregisteret 14 levert til en inverterer 16 og som en første innmatning til en multiplekser (MUX) 18. En andre innmatning til multiplekseren 18 tilveiebringes av utmatningen fra invertereren 16. Således er første og andre innmatninger til multiplekseren 18 de sanne og komplementerte utmatninger fra skiftregisteret 14.

Utmatningen fra multiplekseren 18 styres av utmatningen fra et andre skiftregister 20. Det andre skiftregisteret gir lagring for en korrelasjonskode og vil i det etterfølgende bli vist til som "koderegisteret". Selv om en hvilken som helst korrelasjonskode vil være tilstrekkelig, er Barker-koden særlig godt egnet for denne anvendelse. Barker-koder er velkjente innenfor teknikken. Uansett blir det sendte radarsignalet modulert med korrelasjonskoden. Eksempelvis kan fasen av den sendte radarpulsen forskyves 180° med en bitkode av logisk "1" og 0° med en bitkode lik logisk "0". Multiplekseren 18 velger den sanne eller komplementerte utmatning fra skiftregisteret 14 avhengig av koden som er lagret i koderegisteret 20. Multiplekseren 18 og koderegisteret 20 tilveiebringer derved middel for å demodulere den digitaliserte returpulsen.

Utmatningen fra multiplekseren 18 gir en første innmatning til en konvensjonell summeringskrets 22. Utmatningen fra summeringskretsen 22 lagres i en holdekrets 24. Utmatningen fra holdekretsen 24 mates tilbake til summeringskretsen 22 og gir dermed den andre innmatning for denne. Holdekretsen 24 er en m (pluss tilleggsoverløp avhengig av kodelengde) bitholdekrets. For hvert avstandselement blir hvert ord som lagres i holdekretsen 24 summert med et dekodet digitalisert retursignal ved hjelp av summeringskretsen 22. Prosessen gjentas N ganger og resultatet akkumuleres i holdekretsen 24. Det akkumulerte resultatet blir så aksessert og lagret ved hjelp av en prosessor 26. Data som er lagret i det første registeret 14 blir så forskjøvet et avstandselement, under styring fra en konvensjonell hovedklokke (ikke vist), og prosessen gjentas. Etter at data er blitt forskjøvet gjennom skiftregisteret 14, identifiserer prosessoren 26 avstandselementet med den høyeste akkumulerte sum og utmater et signal som tilsvarer denne. Prosessoren 26 er tilpasset til å motta en systeminnmatning og er forbundet med koderegisteret 20 for å muliggjøre en endring i korrelasjonskoden ved hjelp av systemet eller brukeren.

Således er en digital korrelator blitt beskrevet som innbefatter en analog-til-digital omformer for å omdanne et innmatet analogt signal til et digitalt signal for å gi et flertall av digitale ord hvor et tilsvarer hver avstandsport. En akkumulator er tilveiebragt for å summere bitene i hvert digitale ord for å gi en akkumulert sum for hver avstandsport. De digitale summene sammenlignes i en prosessor for å identifisere avstandsporten for målet. I den illustrerende utførelsesform tillater oppfinnelsen inkorporeringen av en korrelasjonskode. Oppfinnelsen praktiserer den digitale avstandskorrelasjonsmetoden som innbefatter trinnene: a) å omforme et innmatet analogt signal til et digitalt signal for å tilveiebringe digitale ord som hver innbefatter

minst to biter,

b) å summere bitene i hvert digitale ord til å gi første og andre akkumulerte summer for hhv. nevnte første og andre

digitale ord, og

c) å sammenligne den første akkumulerte summen med den andre akkumulerte summen.

Når realisert i LSI (storskalaintegrert krets) teknologi, tillater den foreliggende oppfinnelsen en korrelator med redusert størrelse, effekt og kostnad og forbedret pålitelig-het og produserbarhet relativt de som er konstruert i henhold til læren for den relaterte teknikk.

Den foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet her med henvisning til en særlig utførelsesform for en bestemt anvendelse. De med vanlig fagkunnskap og tilgang til læren som er gitt her, vil erkjenne ytterligere modifikasjoner, anvendelser og utførelsesformer innenfor omfanget derav. Eksempelvis er oppfinnelsen ikke begrenset til en Barker-korrelasjonskode. Dessuten kan funksjonen av prosessoren utføres av et antall komponenter og/eller kretser som er andre enn en prosessor i og for seg. Dessuten er oppfinnelsen ikke begrenset til de teknikker som er vist for demodula-sjon av returen eller det som er vist for akkumulering av summer. Det er derfor tilsiktet ved de vedlagte patentkrav å dekke hvilke som helst og samtlige slike applikasjoner, modifikasjoner og utførelsesformer innenfor omfanget av oppfinnelsen.

Claims (4)

1. Digital avstandskorrelator for å detektere et mål ved å identifisere en bestemt avstandsport tilhørende målet fra en rekkefølge av avstandsporter, karakterisert ved analogt-til-digitalt omformermiddel (12) for å tilveiebringe et flertall av digitale ord for hver avstandsport i rek-kefølgen av avstandsporter, idet hvert digitale ord innbefatter minst to biter, første registermiddel (14) for å lagre utmatning fra nevnte analogt-til-digitalt omformermiddel, idet nevnte første register har første og andre utmatninger, andre registermiddel (20) for å lagre et forutbestemt kodeord, multipleksermiddel (18) som har nevnte første og andre utmatning fra nevnte første register som hhv. første og andre innmatninger og som styres av utmatningen fra nevnte andre register for selektivt å tilveiebringe nevnte første og andre innmatninger som utmatningen derfra som reaksjon på utmatningen fra nevnte andre register, akkumulatormiddel (22) for å summere de digitale ordene i hver avstandsport for å tilveiebringe en akkumulert sum for hver avstandsport, og prosessormiddel (26) for å lagre og for å sammenligne de akkumulerte summer i hver avstandsport for å identifisere den bestemte avstandsporten som er tilhørende målet.

2. Korrelator som angitt i krav 1, karakterisert ved at den innbefatter holdekretsmiddel (24) for lagring av summen av de individuelle biter som tilveiebringes av nevnte akkumulator for aksess ved hjelp av nevnte akkumulator og nevnte prosessor.

3. Korrelator som angitt i krav 2, karakterisert ved at utmatningen fra nevnte holdekretsmiddel (24) mates tilbake til nevnte akkumulator og summeres med utmatningen fra nevnte multiplekser.

4. Fremgangsmåte for å tilveiebringe digital avstandskorrelering, karakterisert ved trinnene: a) å omforme et analogt innmatet signal til et digitalt signal for å tilveiebringe et flertall av digitale ord for hver av en rekkefølge av avstandsporter, idet hvert digitale ord innbefatter minst to biter, b) å summere de digitale ordene i hver avstandsport for å tilveiebringe en akkumulert sum for hver avstandsport, og c) å sammenligne de summerte digitale ord for å identifisere avstandsporten som er tilhørende et mål.