RU1829042C - Цифровой автокоррел тор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и предназначено дл  использовани  в разнесенных радиолокационных системах дл  измерени  автокоррел ционной функции сигналов поставщиков активных помех. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей коррел тора за счет определени  доплеровской частоты исследуемого сигнала. Дл  этого в цифровой автокоррел тор , содержащий генератор тактовых импульсов , регистр сдвига, М перемножителей и М накапливающих сумматоров, дополнительно ввод тс  элемент ИЛИ, блок элементов ИЛИ, элемент И, два делител , блок делителей, блок аналого-цифровых преобразователей , блок элементов И, частотный анализатор и триггер, что позволило определ ть доплеровскую частоту исследуемого сигнала и этим расширить функциональные возможности коррел тора, 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

С/

с

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и предназначено дл  использовано в разнесенных радиолокационных системах дл  измерени  . автокоррел ционной функции сигналов постановщиков активных помех.

Цель изобретени  - расширение функ- циональных возможностей коррел тора путем определени  доплеровской частоты исследуемого сигнала.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цифровой коррел тор, содержащий генератор тактовых импульсов, регистр сдвига, выходы которого соединены с соответствующими входами перемножителей, выходы которьх соединены с входами соответствующих накопительных сумматоров, выходы которых соединены с выходами автокоррел тора дополнительно введены блок аналого-цифровых преобразователей, блок элементов И, два элемента ИЛИ, два делител , анализатор, элемент И, блок делителей и триггер, S-вход которого соединен с входом запуска автокоррел тора, с вторым входом второго элемента ИЛИ и с входом обнулени  первого и второго делителей, R-вход - с выходом второго делител , а пр мой выход - с вторым входом элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - с счетным входом блока делителей, вход обнулени  которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с входом второго делител  с входом записи анализатора и с выходом первого делител , вход которого соединен с выходом такта блока делителей, выходы

00

ю

ЧЭ О

ND

которого соединены с синхровходами анализатора и с синхровходами блока аналого- цифровых преобразователей, вход которого соединен с входом автокоррел тора, а выходы - с первыми входами блока элементов И и с информационными входами анализатора , управл ющие выходы которого соединены с вторыми входами блока элементов И, выходы которого соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом регистра сдвига, синхровход которого соединен с синхровходом анализатора.

При этом анализатор содержит блок элементор И, устройство определени  максимума и ; элементов анализа, информационные входы которых соединены с соответствующим информационным входом анализатора, синхровходы - с соответствующим синхровходом анализатора, а выходы - с соответствующими входами устройства определени  максимума, выходы которого соединены с управл ющими выходами анализатора и с вторыми входами блока элементов И, первые входы которого соединены с синхровходами анализатора, а выход - с синхровыходом анализатора, вход записи которого соединен с входом записи устройства определени  максимума.

При этом элемент анализа содержит регистр , N коррел ционных блоков и сумматор , выход которого соединен с выходом элемента анализа, а входы - с выходами коррел ционных блоков, входы которых соединены с соответствующими выходами регистра , информационный вход которого соединен с информационным входом элемента анализа, а синхровход - с синхровходом элемента анализа.

При этом необходимо отметить, что только использование всех отличительных признаков позволит достичь положительного эффекта - расширить функциональные возможности предлагаемого автокоррел тора за счет определени  доплеровской частоты от известных.

Структурна  схема цифрового автокоррел тора приведена на фиг.1.

Структурна  схема анализатора приведена на фиг.2,

Цифровой автокоррел тор содержит блок аналого-цифровых преобразователей 1. блок элементов И 22. первый 3 и второй 13 элементы ИЛИ, анализатор 4, блок делителей 5, элемент И 6. генератор тактовых импульсов 7. первый 8 и второй 9 делители, регистр сдвига 10, перемножители 11, накопительные сумматоры 12, триггер 14.

Анализатор 4 содержит К элементов анализа 17, устройство определени  максимума 18 и блок элементов И 19.

Элемент анализа 17 (фиг.2) содержит

регистр 20, коррел ционные блоки 21 и сумматор 22.

Элементы цифрового автокоррел тора соединены следующим образом.

Вход автокоррел тора 15 соединен с

входом блока аналого-цифровых преобразователей 1, а вход запуска 16 - с S-входом триггера 14, с входами обнулени  первого 8 и второго 9 делителей и с вторым входом второго элемента ИЛИ 13, выход которого сое5 динен с входом обнулени  блока делителей 5, выход такта которого соединен с входом первого делител  8, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 13 и с входом второго делител  9, выход

0 которого соединен с R-входом триггера 14, пр мой выход которого соединен с первым входом элемента И 6, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов 7, а выход - с счетным входом

5 блока делителей 5, выходы которого соединены с синхровходами блока аналого- цифровых преобразователей 1 и с синхровходами анализатора 4, информационные входы которого соединены с выхода0 ми аналого-цифровых преобразователей 1 и с первыми входами блока элементов И 2. вторые входы которого соединены с управл ющими выходами анализатора 4 а выхо ды - с входами первого элемента ИЛИ 3

5 выход которого соединен с информационным входом регистра сдвига 10, синхровход которого соединен с синхровыходом анализатора 4, а выходы с входами соответствующих перемножителей 11, выходы

0 которых соединены с входами соответствующих накопительных сумматоров 12, выходы которых соединены с выходами автокоррел тора .

Элементы анализатора 4 соединены

5 следующим образом.

Управл ющие выходы анализатора соединены с выходами устройства определени  максимума 18 и с вторыми входами блока элементов И 19, выход которого сое0 динен с синхровыходом анализатора, а первые входы - с синхровходами анализатора и с синхровходами элементов анализа 17, информационные входы которых соединены с информационными входами анализа5 тора, а выходы - с. входами устройства определени  максимума 18.

Элементы анализа 17 соединены следующим образом.

Информационный вход элемента соединен с информационным входом регистра 20,

синхровход которого соединен с синхровхо- дом элемента анализа, а выходы - с входами соответствующих коррел ционных блоков 21, выходы которых соединены с входами сумматора 22, выход которого соединен с выходом элемента анализа.

Цифровой автокоррел тор работает следующим образом.

Математический алгоритм работы за вленного устройства основан на следующем. Предположим, что сигнал принимаемый приемником можно записать в следующем виде:

S(t) So exp {i (ш т + р)} + n(t), (1) где (t) (1 - -) ftfe - углова  частота, смеС

щенна  за счет эффекта Доплера;

v - скорость движени  поставщика помех;

с - скорость распространени  радиоволн;

(р- фаза;

n(t) - аддитивна  помеха в полосе пропускани  приемника.

В случае монохроматического сигнала радиопомехи уравнение (1) без n(t) дает следующую автокоррел ционную функцию;

R0(z) -jlp-J S(t) S(t + z} dt

Т

S02exp{i(HT)},

где 2Т - интервал интегрировани ;

т- врем  задержки;

()- комплексное сопр жение.

Дл  получени  точного результата определим фазовращательную автокррел цион- ную функцию R(t) следующим образом:

R(T) /S(t)Si(t + 3dt; 2 -т

Si(t + т) S(t + т) exp (-i $); tp &r,

где прогнозируемое вращение фазы при (t + т) ш - прогнозируема  углова  частота в данный период.

Подставл   уравнени  (1), (4) и (5) в (3), получают

2

R(T) SsT exp {i (со - ш) г} + 1М(г),

(6)

N (т) - означает вклад шума n(t) в уравнение (2).

Как следует из (6), когда прогнозируема  углова  частота (ш) не совпадает с действительными значени ми, реальна  часть измен етс  со временем задержки г. Исследу 2иможно найти истинную о, когда реальна  часть остаетс  константой S0 при любом времени задержки. Поскольку в реальных услови х существует шумовой эффект М(т), мы можем получить оптимальную

оценку ш, максимизиру  среднюю автокоррел ционную мощность Rp, определенную дл  периода времени 2 TR в следующем виде

15 RPH

Peal{R (т)} d т ш ш.

(7)

ооола е

ен-

ри в

3),

еТаким образом, в основе алгоритма функци20 онировани  за вленного устройства и лежит выражение (7).

Работа цифрового автокоррел тора осуществл етс  в два этапа.

При поступлении импульса запуска на

25 вход запуска 16 происходит установление триггера 14 в единичное состо ние. По этому же импульсу производитс  обнуление делителей 8 и 9 и этот же импульс проходит через элемент ИЛИ 13 и поступает на вход

30 обнулени  блока делителей 5. Установление триггера 14 в единичное состо ние разрешает работу элемента И 6. Импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 7 проход т через элемент И 6 на счетный вход

35 блока делителей 5. Блок делителей 5 образован К делител ми, где К - число каналов обзора по частоте Доплера. Коэффициенты каждого делител  блока делителей 5 выбираютс  различными. В св зи с этим на вы40 ходе блока делителей 5 образуютс  импульсы квантовани  с различной частотой следовани , т.е. организуетс  обзор по частоте квантовани . Эти импульсы поступают на синхровходы блока аналого-цифро45 вых преобразователей 1, образованного К аналого-цифровых преобразователей, в котором осуществл етс  преобразование входных аналоговых сигналов в цифровые коды. Эти цифровые отсчеты поступают на

50 информационные входы анализатора 4 в котором реализуетс  вычислени  по приведенным выше выражени м. По окончании первого цикла вычислени , т.е. при по влении импульса на выходе делител  8, имею55 щего коэффициент делени  L, где L - объем выборки, на управл ющих выходах анализатора 4 определ етс  код канала с максимальной мощностью, т.е. номер того канала, в котором частота дискретизации наиболее точно подобрана с учетом частоты Доплера

и на синхровыход анализатора 4 пропускаетс  частота дискретизации этого канала. Импульс с выхода делител  8 проходит через элемент ИЛИ 13 и производит обнуление блока делителей 5. Начинаетс  второй цикл вычислений. Код канала с максимальной мощностью поступает на вторые входы блока элемента И 2 в результате которого открываютс  элементы И того канала и они пропускают на свой выход только цифровые отсчеты этого выбранного канала, т.е. с выхода выбранного аналого-цифрового преобразовател  блока АЦП 1. В дальнейшем цифровые отсчеты с выхода блока элементов И 2 проход т через первый элемент ИЛИ 3 и поступают на информационный вход регистра сдвига 10, на синхровход которого поступают синхроимпульсы выбранного канала с выхода анализатора 4. Регистр сдвига 10 имеет М выходов, где М - число вычисл емых ординат автокоррел ционной функции. Цифровые отсчеты, с выходов регистра сдвига 10 поступают на перемножители 11, в которых происходит перемножение отсчетов, а результаты перемножени  накапливаютс  в накопительном сумматоре 12. По окончании накоплени , т.е. после по влени  импульса на выходе делител  8, коэффициент делени  которого соответствует объему выборки, по вл етс  импульс и на выходе делител  9, коэффициент делени  которого равен двум, в накопительных сумматорах 12 хран тс  отсчеты автокоррел ционой функции поступающего сигнала со скомпенсированным вли нием частоты Доплера. Импульс с выхода делител  9 устанавливает триггер 14 в нулевое состо ние. В дальнейшем работа цифрового автокоррел тора аналогична.

Рассмотрим работу отдельных элементов автокоррел тора.

Анализатор 4 (фиг.2) работает следующим образом.

В каждом из элементов накоплени  осуществл етс  вычисление отсчетов автокоррел ционной функции в N отсчетах за счет перемножени  отсчетов и накоплени  результата в коррел ционных блоках 21. С выходов коррел ционных блоков 21 отсчеты автокоррел ционной функции суммируютс  в сумматоре 22 без учета знака. Таким образом , на каждом из выходов элементов ана- лиза 17 получаютс  реализации по выражению (7). Эти реализации поступают на устройство определени  максимума 18, которое определ ет номер канала в котором максимальна  реализаци . Устройство определени  максимума реализуетс  на устройствах сравнени , элементах И и элементах ИЛИ и на его выходе образуетс 

код канала с максимальной реализацией. Этот код поступает на блок элементов И 19 и открываеттот элемент И в канале которого максимальна  реализаци . Так как после

первого цикла информаци  с канала с максимальной реализацией должно запомнитс , то в устройстве определени  максимума на его выходе устанавливаетс  регистр, в который и заноситс  код номера канала с

0 максимальной реализацией по импульсу окончани  первого цикла, поступающему на вход записи анализатора.

В дальнейшем работа анализатора аналогична .

5 Остальные элементы цифрового автокоррел тора общеизвестны и широко описаны в существующей литературе, Накопительные сумматоры реализуютс  на регистре и сумматоре. Выходом такта блока

0 делителей 5  вл етс  выход делител  с минимальной частотой дискретизации. Дл  синхронизации работы элементов авто- кррел тора используютс  импульсы квантовани  при необходимости задержанные

5 элементами задержки (на фиг.1 не показаны ).

Предлагаемое техническое решение направлено на улучшение конкретных технических характеристик цифровых автокор0 рел торов. Поэтому сравнительный анализ проведем с базовым объектом, в качестве которого выберем прототип, характеризующийс  аналогичным способом построени . Как следует из описани  работы предла5 гаемого цифрового авторелл тора в нем осуществл етс  определение доплеровской частоты исследуемого сигнала по номеру канала с максимальной реализацией в анализаторе , что доказывает расширение

0 функциональных возможностей этого автокоррел тора по сравнению с прототипом, Кроме того, так как в за вленном устройстве автокоррел ционна  функци  вычисл етс  после компенсации доплеровской частоты,

5 то и она не искажена доплеровской частотой и естественно она боле точно вычислена чем в прототипе.

Claims (3)

1. Цифровой автокоррел тор, содержа0 щий генератор тактовых импульсов, группу перемножителей, группу накапливающих сумматоров и регистр сдвига, выходы младшего разр да которого соединены с первыми входами перемножителей группы,

5 разр дные выходы регистра сдвига подключены к вторым входам одноименных перемножителей группы, выходы которых содинены с входами одноименных накапливающих сумматоров группы, выходы которых  вл ютс  выходами отсчетов

коррел ционной функции автокоррел тора, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет определени  доплеровской частоты исследуемого сигнала, в него введены блок делителей, блок элементов ИЛИ, блок элементов И, два делител , элемент И, элемент ИЛИ, триггер, частотный анализатор и блок аналого-цифровых преобразователей, информационный вход которого  вл етс  информационным входом автокоррел тора, а выход подключен к информационному входу частотного сигнализатора и к первому входу блока элементов И, второй вход которого соединен с выходом частотного знали- затора, а выход подключен к входу блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом регистра сдвига, синхровход которого подключен к выходу формировани  номера канала с максималь- ным значением частотного анализатора, тактовый вход которого подключен к выходу первого делител , соединенному первым входом элемента ИЛИ с информационным входом второго делител , выход которого подключен к R-входу триггера, S-вход которого  вл етс  входом запуска автокоррел тора , соединен с входами обнулени , делителей и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу обнуле- ни  блока делителей, информационный вход которого соединен с выходом элемента И. входы которого подключены соответственно к выходу генератора тактовых импульсов и пр мому выходу триггера, выход

блока делителей соединен с синхровходами частотного анализатора и блока аналого- цифровых преобразователей.

2.Автокоррел тор по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что частотный анализатор содержит блок элементов И, блок определени  максимального значени  и канальные определители мощности, информационные входы которых образуют информационный вход анализатора, синхровход которого соединен с синхровходами канальных определителей мощности и с управл ющим входом блока элементов И, выход которого  вл етс  выходом формировани  номера канала с максимальным значением анализатора, тактовым входом которого  вл етс  тактовый вход блока определени  максимального значени  информационные входы которого соединены с выходами канальных определителей мощности, а выход подключен к информационному входу блока элементов И и соединен с выходом анализатора.

3.Автокоррел тор по пп,1 и 2, о т л и- чающийс  тем, что канальный определитель мощности содержит регистр, коррел ционные блоки и сумматор, выход которого  вл етс  выходом определител , информационным входом и синхровходом которого  вл ютс  одноименные входы регистра , выход младшего разр да которого подключен к первым входам коррел ционных блоков, разр дные выходы регистра соединены с вторыми входами одноименных коррел ционных блоков, выходы которых подключены к входам сумматора.

ФА.

77/

ЈL

20

-

}

ЧШ

18

Фиг. 2