RU2003119894A - Способ измерения разностей времени прихода и частоты приема сигналов и устройство для его реализации - Google Patents

Claims (3)

1. Способ измерения разностей времени прихода и частоты приема сигналов, включающий прием сигнала на двух разнесенных приемных позициях, аналогоцифровое преобразование сигнала, полученного от одной приемной позиции в первый цифровой поток данных, представляющий сигнал в цифровой форме как ряд значений функции времени, аналогоцифровое преобразование сигнала, полученного от другой приемной позиции во второй цифровой поток данных, преобразование первого цифрового потока данных с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ) в значения первого спектра, представляющего сигнал как ряд значений функции частоты S₁(k), где k - целочисленная индексная переменная, изменяющаяся в пределах длины данных, преобразование второго цифрового потока данных с использованием БПФ в значения второго спектра, представляющего второй принятый сигнал как ряд значений функции частоты S₂(k), взаимное перемножение значений спектра одного из сигналов с комплексно сопряженными значениями спектра другого сигнала, порождающее кросс-спектр, вычисление дискретной двумерной кросс-корреляционной функции (ДДККФ) сигнала с использованием обратного БПФ множества кросс-спектров, определение разности времени прихода (РВП) и разности частоты приема (РЧП) сигналов как аргументов максимума ДДККФ сигнала, отличающийся тем, что спектр одного из сигналов S_i(k), где i=1,2 номер одного из двух спектров, преобразуют по частоте на величины m, выбираемые согласно требованиям по разрешению РЧП, из целочисленного ряда значений от единицы до (N-1), где N - размер обрабатываемого цифрового потока данных, с созданием последовательности преобразованных по частоте спектров S_i,m(k), полученной из исходных спектральных составляющих сигнала по следующему правилу

,

значения спектров S_i,m(k) преобразованных по частоте сигналов, взаимно перемножают с комплексно сопряженными значениями спектра второго из двух исходных сигналов для порождения множества кросс-спектров.

2. Способ измерения разностей времени прихода и частоты приема сигналов по п.1, отличающийся тем, что в окрестности аргументов максимума ДДККФ сигнала выбирают конечное множество точек указанной функции, включающее точку максимума и, как минимум, две точки, расположенные с противоположных сторон относительно аргумента максимума РВП и две точки, расположенные с противоположных сторон относительно аргумента максимума РЧП, значения ДДККФ для выбранных точек объединяют в вектор-столбец z, из единиц формируют вектор-столбец 1 такой же размерности как вектор z, объединяют векторы 1 и z в двухстолбцовую матрицу G, первым столбцом которой ставят единичный вектор 1, а вторым - вектор z, псевдообращают матрицу G, обозначая псевдообратную матрицу как G⁺, где надстрочный индекс ⁺ обозначает операцию псевдообращения матриц, умножают матрицу G справа на псевдообратную ей матрицу G⁺, формируют проектор Г, как разность между матрицей тождественного преобразования и результатом умножения, аргументы, соответствующие РВП для выбранных точек ДДККФ, упорядоченные также как и компоненты вектора z, объединяют в вектор-столбец х, а квадраты компонент вектора х аналогично объединяют в вектор-столбец q, аргументы, соответствующие РЧП для выбранных точек ДДККФ, упорядоченные также как и компоненты вектора z, объединяют в вектор-столбец у, а квадраты компонент вектора у аналогично объединяют в вектор-столбец v, векторы-столбцы х, у, v в перечисленном порядке объединяют в трехстолбцовую матрицу F, находят оценку наименьших квадратов трехмерного вектора-столбца

надстрочный индекс ^т обозначает операцию транспонирования матрицы, согласно следующему правилу:

половинное значение первой компоненты вектора

делят на частоту выборки сигнала F_S и получают уточненное значение

РВП сигнала, а половинное значение второй компоненты вектора

, взятой с противоположным знаком, умножают на частоту выборки сигнала и на значение третьей компоненты указанного вектора, делят на размер N обрабатываемого цифрового потока данных, и получают уточненное значение

РЧП сигнала.

3. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее первое средство приема сигналов, подключенное к устройству определения аргументов максимума дискретной двумерной кросс-корреляционной функции сигнала, выход которого является выходом устройства измерения, через последовательно включенные первый аналогоцифровой преобразователь (АЦП), первый процессор БПФ, вычислитель кросс-спектров и второй процессор БПФ, между вторым средством приема сигналов и вторым входом вычислителя кросс-спектров последовательно включены второй АЦП и третий процессор БПФ, отличающееся тем, что между выходом первого процессора БПФ и третьим входом вычислителя кросс-спектров включено арифметическое устройство (АУ), преобразующее значения S_i(k) спектра одного из двух сигналов по частоте на величины m, выбираемые согласно требованиям по разрешению РЧП из целочисленного ряда значений от единицы до {N-1), и создающее на выходе множество спектров S_i,m(k) по следующему правилу

,

где S_i,m(k)множество преобразованных по частоте на величины m спектров одного из сигналов, N - длина обрабатываемого цифрового потока данных, i - номер одного из двух принимаемых сигналов, k - целочисленная индексная переменная, изменяющаяся в пределах длины данных.