Przedmiotem wynalazku jest sposób filtracji po¬ prawiajacej rozdzielczosc prostokatnych impulsów echolokacyjnych.Jednym z podstawowych problemów w techni¬ ce echolokacyjnej jest uzyskanie dobrej rozdziel¬ czosci wglebnej i duzego zasiegu. W typowych sy¬ stemach echolokacyjnych wykorzystujacych jako sygmal sondujacy impuls prostokatny wypelniony stala czestotliwoscia nosna, próba -równoczesnego spelnienda tych warunków prowadzi do sprzecz¬ nosci wyinikajacej z faktu, ze zasieg rosnie ze wzrostem dlugosci impulsu co z kolei prowadzi do pogorszenia rozdzielczosci wglebnej.Poprawienie rozdzielczosci wglebnej przy zacho¬ waniu okreslonego zasiegu mozna uzyskac przy wykorzystaniu techniki kompresji impulsu pole¬ gajacej na filtracji dopasowanej do specjalnie za¬ projektowanego sygnalu szerokopasmowego. W systemach z kompresja impulsu wykorzystuje sie sygnal o obwiedni prostokatnej wypelnionej linio¬ wo zmodulowana czestotliwoscia nosna badz tez sygnaly kodowe fazowo.W wiekszosci systemów echolokacyjnych w któ¬ rych sygnalem sondujacym jest monoczestotliwos- ciowy impuls prostokatny poprawe rozdzielczosci '25 mozna uzyskac stosujac filtry niedopasowane mismatched filter o odpowiednio uksztaltowanej odpowiedzi impulsowej.Dotychczas znane sa dwie realizacje takich fil¬ trów przedstawione w publikacji Robina J. Evan- 10 15 20 30 sa, Thomasa E. Fortmana „Optimal Resolution of Rectangular Pulses in Noise IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems VOL AES 11 NR3 May 75.Dzialanie obydwu filtrów opiera sie na doko¬ nywaniu operacji splotu odebranego sygnalu echo- lokacyjnego z odpowiednio dobranymi odpowie¬ dziami impulsowymi hr(t) i h2(t) ukladów linio¬ wych "Sidelobe Reduction Filter" zwany dalej SRF i "High-Pass Sidelobe Reduction Filter", zwa¬ ny dalej High-Pass SRF.Sposób poprawy rozdzielczosci prostokatnych im¬ pulsów echolokacyjnych polegajacy na wykorzy¬ staniu techniki kompresji impulsu pozwala na uzyskanie dobrych rezultatów pod wzgledem roz¬ dzielczosci jednak generacja, promieniowanie oraz realizacja odbioru dopiasowianego do specjalnie do tego celu projektowanych sygnalów szerokopas¬ mowych stwarza okreslone trudnosci, w szczegól¬ nosci w liydrolokacj i. Podatkowa wada techniki kompresji impulsu jest wystepowanie tzw. listków bocznych sugerujacych wystepowanie nieistnieja¬ cych sygnalów badz tez powodujacych maskowanie slabszych sygnalów pochodzacych od rzeczywistych obiektów odbijajacych.Podstawowa wada filtrów niedopasowanych po¬ danych przez Evansa i Fortmanna jest wystepo¬ wanie listków bocznych o amplitudzie ujemnej w stosunku do listka glównego reprezentujacego o- biekt odbijajacy. Wartosci wzgledne amplitud li- 122 974122 974 stków bocznych w stosunku do listka glównego wynosza —0,25 dla filtru SRF oraz —0,5 dla fil¬ tru High-Pass SRF.Istota rozwiazania wedlug wynalazku polega na tym, ze dokonuje sie splotu wartosci bezwzgled¬ nej zrózniczkowanego sygnalu wejsciowego S'(t) ze specjalnie dobrana odpowiednia impulsowa g(t) ukladu liniowego. Nastepnie sygnal uzyskany w wyniku tej operacji sumuje sie z sygnalem uzy¬ skanym w wyniku splotu zrózniczkowanego sygna¬ lu wejsciowego z odpowiednio dobrana odpowie¬ dzia impulsowa h(t) ukladu liniowego SRF lub High-Pass SRF.Sygnal uzyskany w wyniku sumowania poddaje sie operacji calkowania. Odpowiedz impulsowa * hi(t) filtru SRF okreslona jest funkcja —r|(t)+3 •ti(t—co)—2 •ri(t—2tq) + +2-*i(1^T)^3-rif(T+To)]+ +tft—(T+2to)] wówczas odpowiedz impulsowa g(t) powinna byc dobrana zgodnie z zaleznoscia ri(t)—3 •tf(t—to)+2 •Ti(t^2x0) + +2-trCt—T)—3 -ritt—(T+to)] + +rjt—(T+fcrt)] Natomiast odpowiedz impulsowa h*(t) filtru High- -Pass SRF okreslona jest funkcja —n(t)+2 •n(t—ro)--n(t-H2To)+ +t|(t—T)—2-nft—(T+to)] + +rit-AT+2xo)] wówczas odpowiedz impulsowa g*(t) powinna byc dobrana zgodnie z zaleznoscia . T|(t)—2-n<»—'T0)+t|(t-^2T|) + +tl(t_T)-^2-n[t-(T+To)]+ +t|[t-^T+2xe)] gdzie t oznacza czas, T — czas trwania impulsu echolokacyjnego, to — polowe czasu trwania pod¬ stawy impulsu trójkatnego uzyskanego na wyjsciu ukladu zas t|tt' f0 dla t<0l ={l dla t0J Podstawowa zaleta proponowanego rozwiazania jest mozliwosc jednoznacznego odbioru sygnalu od¬ bitych od obiektów ze wzgledu na brak listków bocznych. Dodatkowa zaleta jest fakt, ze opóznie¬ nie od momentu odebrania sygnalu do momentu uzyskania jego reprezentacji na wskazniku jest równe czasowi trwania pojedynczego impulsu son¬ dujacego.Sposób wedlug wynalazku jest blizej objasnio¬ ny w przykladzie wykonania na rysunku na któ¬ rym fig. 1 przedstawia schemat blokowy filtru poprawiajacego rozdzielczosc prostokatnych impul¬ sów echolokacyjnych, fig. 2 — przebiegi sygnalów wystepujacych w poszczególnych punktach filtru w którym wykorzystuje sie uklad SRF a fig. 3 — przebiegi sygnalów wystepujacych w poszczegól¬ nych punktach filtru, w którym zastosowano uklad High-Pass SRF.Pokazany na figurze 1 filtr wedlug wynalazku zawiera uklad rózniczkujacy 1, do którego dopro¬ wadzony jest odebrany sygnal echolokacyjny S(t).Wyjscie ukladu rózniczkujacego 1 polaczone jest z wejsciem filtru liniowego 2 realizujacego splot pochodnej S'(t) sygnalu wejsciowego S(t) z od¬ powiedzia impulsowa filtru h(t), oraz poprzez uklad 3 realizujacy operacje wartosc bezwzgledna polaczone jest z wejsciem filtru liniowego 4 reali¬ zujacego splot sygnalu |S'(t)| z odpowiedzia impul¬ sowa filtru g(t). 5 Wyjscia obu filtrów liniowych 2 i 4 sa dopro¬ wadzone do wej sc sumatora 5, który z kolei pola¬ czony jest z integratorem 6. Sygnal wyjsciowy in¬ tegratora 6 jest sygnalem wyjsciowym przedsta¬ wionego filtru. 10 Funkcja h(t) bedaca odpowiedzia impulsowa fil¬ tru liniowego 2 jest identyczna z funkcjami hi(t) i h2(t) podanymi odpowiednio dla SRF i High- -Pass SRF przez. Evansa i Fortmanna. Odpowie¬ dzi impulsowe filtru liniowego 4 gi(t) i g*(t) sa tak 15 dolbrane, aby w sygnale wyjsciiowym fl(x)nie wy¬ stepowaly listki boczne.Funkcja hi(t) stanowiaca odpowiedz impulsowa filtru SRF okreslona jest zaleznoscia 20 —i\(t)+3 •Y|(t—to)—2 • -n(t—2t0)+ +2-ri(t—T)—3-r|[t—(T—to)] + +t)[t—(T+2t0)] wówczas funkcja gi(t) okresla sie zaleznoscia Y|(t)—3 'Tt(t—To)+2 -T|(t—2To)+ 25 +2 -T|(t—T)—3 -ttft—(T—ToM+ +Trft—(T+2t0)] Funkcja h2(t) bedaca odpowiednia impulsowa fil¬ tru High-Pass SRF okreslona jest zaleznoscia 30 -^T|(t)+2Mf(t—To)^n(t—2To) + +n(t—T)—2 -r)[t—(T+to)] + +t|[t—(T+2t0)] wówczas funkcje g^(t) okresla sie zaleznoscia +ri(t)—2 -T|(t—to)+ri(t^2To)+ +t|(t—T)^2 •r)[t—(T+t0)] + +T|[t—(T+2to)] 35 przy czym t oznacza czas, T — czas trwania im¬ pulsu echolokacyjnego, to — polowe czasu trwania 40 podstawy impulsu trójkatnego uzyskanego na wyj¬ sciu ukladu zas /iX (0 dla t<0 1 dla t0j 45 Dzialania filtru wedlug wynalazku przy wyko¬ rzystaniu filtru liniowego SRF objasnia diagram przedstawiony na fig. 2 gdzie S(t) oznacza prze¬ bieg odebranego sygnalu echolokacyjnego, S'(t) — zrózniczkowany sygnal wejsciowy, hi(t) — odpo- 50 wiedz impulsowa filtru liniowego SRF, S'(t)Xhi(t) — splot sygnalu S'(t) i hi(t), |S'(t)| — wartosc bez¬ wzgledna sygnalu S'(t), gi(t) — odpowiedz impulso¬ wa filtru liniowego 4, |S'(t)|Xgr(t) — splot sygna¬ lu |S'(t) i gi(t), p(t) — sygnal na wyjsciu sumatora 55 5 oraz 1(%) — sygnal wyjsciowy integratora 6 sta¬ nowiacy sygnal wyjsciowy filtru.Analogicznie zostaly przedstawione przebiegi na fig. 3 przy zastosowaniu filtru liniowego High- -Pass SRF.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób filtracji poprawiajacej rozdzielczosc 65 prostokatnych impulsów echolokacyjnych polega-122 974 jacy na tym, ze wstepnie rózniczkuje sie odebrany sygnal echolokacyjny, a nastepnie dokonuje sie operacji splotu z odpowiednio dobrana odpowie¬ dzia impulsowa hi(t), h2(t) ukladu liniowego, zna¬ mienny tym, ze równolegle dokonuje sie splotu wartosci bezwzglednej zrózniczkowanego sygnalu wejsciowego |6'(t)| ze specjalnie dobrana odpowie¬ dzia impulsowa gift), g#) ukladu liniowego, przy czym sygnaly uzyskane .w wyniku obydwu opera¬ cji splatanie dodaje sie do siebie a otrzymany sygnal p(r) calkujesie. J 2. Sposób filtracji wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odpowiedz impulsowa gi(t) ukladu linio¬ wego tworzaca wspólnie z odpowiedzia impulsowa hi(t) pare odpowiedzi impulsowych charakterysty¬ cznych dla tego sposobu filtracji jest okreslona zaleznoscia T](t)—3 -T|(t—To)+2 -Tl(t—fcr0)+ +2 -n(t—T)^3-r|[t—(T—co)] + +t|[t—(T+2t0)] gdzie t — oznacza czas, T — czas trwania impul¬ su echolokacyjnego, t0 — polowe czasu podstawy impulsu trójkatnego uzyskanego na wyjsciu ukla¬ du natomiast 15 Tl(t) = (0 dla t<0l "jl dla t0J 3. Sposób filtracji wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odpowiedz impulsowa g2(t) ukladu linio¬ wego tworzaca wspólnie z odpowiedzia impulsowa h2(t) para odpowiedzi impulsowych charakterysty¬ cznych dla tego sposobu filtracji jest okreslona za¬ leznoscia if|(t)—^2•iift-*To)+yi(1^-2to) + + +ntwr+2To)] gdzie t oznacza czas, T — czas trwania impulsu echolokacyjnego, to — polowe czasu podstawy im¬ pulsu trójkatnego uzyskanego na wyjsciu ukladu natomiast (t)=(0dlat<01 1 \l dla t0j S(i) 1 s(t) { 1 1 1 5 2 1 ls(i)lr Sfl) * h(t) Fig. i122 974 s(i) sYt) h/i) sW+h/i) h'a)i ls'(i)l*9,(0 p(r) ± *2 U ¦1 '-2 I *2 T O! D7 *3 -3 jL L n+2 B7 +3 '-3 x ir tr-5 *6 *z K f(fi Fig. 2122 974 s(i) s(0 h2(t) s(t)*h2(i) Ismi ls(i)l*q,0) p(t) f(V + 1 -1 T n li D7 +2 l € A L ¦H n + i tHc ^ir +2 t + 4 i t Fic. 3. PL