RU2251704C2 - Method of detection of periodic pulse sequences and estimation of period sequences - Google Patents

Method of detection of periodic pulse sequences and estimation of period sequences Download PDF

Info

Publication number
RU2251704C2
RU2251704C2 RU2003115913/28A RU2003115913A RU2251704C2 RU 2251704 C2 RU2251704 C2 RU 2251704C2 RU 2003115913/28 A RU2003115913/28 A RU 2003115913/28A RU 2003115913 A RU2003115913 A RU 2003115913A RU 2251704 C2 RU2251704 C2 RU 2251704C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gcd
values
estimates
time intervals
distribution
Prior art date
Application number
RU2003115913/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003115913A (en
Inventor
А.С. Анишин (RU)
А.С. Анишин
Ю.О. Батурин (RU)
Ю.О. Батурин
Ю.И. Пустовойтов (RU)
Ю.И. Пустовойтов
Original Assignee
5 Центральный научно-исследовательский испытательный институт МО РФ (5 ЦНИИ МО РФ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 5 Центральный научно-исследовательский испытательный институт МО РФ (5 ЦНИИ МО РФ) filed Critical 5 Центральный научно-исследовательский испытательный институт МО РФ (5 ЦНИИ МО РФ)
Priority to RU2003115913/28A priority Critical patent/RU2251704C2/en
Publication of RU2003115913A publication Critical patent/RU2003115913A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2251704C2 publication Critical patent/RU2251704C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology; computer technology.
SUBSTANCE: method can be used in devices for detecting and evaluating parameters of random pulse flows with discrete time. Method is based upon measurement of time intervals between moments of arrival adjacent pulses of input flow and storage of primary sample (mass) of N values of time intervals. Innovation concludes in calculation of first, second,…, (N+7)-th secondary samples of values of time intervals taking values of the primary sample of time intervals among moments of arrival of the first, second, …, (N+7)-th (reference) pulse correspondingly before moments of arrival of all other pulses of initial realization of the flow. Statistical estimations of greatest common divisor (GCD) are calculated within limits of separate secondary samples of two and more time intervals. Particular rows of estimation distributions of GCD of separate secondary samples of time intervals are formed. Particular rows of distribution of estimations of GCD are integrated where grouping of their values is revealed. Decision on detection of periodical pulse sequences is made on the base of facts of grouping of GCD estimations within integrated row of distribution of their values. Average values of revealed groups of GCD estimations are taken as estimations of periods of detected pulse sequences.
EFFECT: reduced time of detection; improved precision of estimation.
8 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах совместного обнаружения и оценки параметров случайных потоков импульсов с дискретным временем, наблюдаемых в трактах последетекторной обработки сигналов при неизвестном периоде их следования, например при радиоразведке источников радиоизлучения с программной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), а также при контроле эфира радиочастотного диапазона в радиоастрономии, радиофизике, радиосвязи и радиолокации.The invention relates to measuring and computing equipment and can be used in devices for the joint detection and estimation of parameters of random pulse flows with discrete time observed in the paths of the post-detector signal processing at an unknown period of their succession, for example, during radio reconnaissance of radio emission sources with programmed tuning of the operating frequency (MHF) , as well as in monitoring the radio frequency broadcast in radio astronomy, radiophysics, radio communications and radar.

Известен способ обнаружения периодической последовательности импульсных сигналов, включающий запись с помощью тонкого электронного луча реализации потока сигналов на аналоговом носителе (магнитном барабане, потенциалоскопе), скорость вращения которого (барабана, луча) согласована во времени с отдельными реализациями потока сигналов, поступающего с выхода приемного устройства, накопление на регистрирующей поверхности аналогового накопителя сигналов и принятие решения об обнаружении периодической последовательности импульсных сигналов по превышению накопленным сигналом определенного порога [1. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. - М.: Сов. радио, 1973, с.254].A known method of detecting a periodic sequence of pulsed signals, including recording using a thin electron beam the implementation of the signal stream on an analog medium (magnetic drum, potentioscope), the rotation speed of which (drum, beam) is coordinated in time with individual implementations of the signal stream coming from the output of the receiving device , accumulation on the recording surface of an analog signal storage device and the decision to detect a periodic sequence of pulse signals the catch for exceeding the accumulated signal of a certain threshold [1. Finkelstein M.I. Basics of radar. - M .: Owls. Radio, 1973, p. 254].

Отметим, что в число аналоговых накопителей импульсных сигналов входит и большая группа накопителей импульсов на линиях задержки с положительной обратной связью [2. Лезин Ю.С. Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов. - М.: Сов. радио, 1969].Note that the number of analog pulse storage devices includes a large group of pulse storage devices on the delay lines with positive feedback [2. Lezin Yu.S. Optimum filters and drives of pulse signals. - M .: Owls. radio, 1969].

Недостатком известного способа, основанного на аналоговом накоплении сигналов, является ограниченное число эффективно обрабатываемых импульсов и невозможность обнаружения периодической импульсной последовательности с неизвестным периодом следования.A disadvantage of the known method based on analog signal accumulation is the limited number of effectively processed pulses and the inability to detect a periodic pulse sequence with an unknown repetition period.

Известен также способ обнаружения периодической последовательности импульсных сигналов, включающий двойное (по времени и амплитуде) дискретное преобразование формы входного сигнала, задержку преобразованного потока сигналов в виде последовательности посылок “0” и “1” на Nз≥ 2 дискретных величин τ 3(n)=nТ, n=0, 1, 2,..., Nз-1 и проверку условия совпадения импульсов прямой (n=0) и Nз-1 задержанных последовательностей “0” и “1” во времени, решение об обнаружении периодической последовательности импульсных сигналов принимают по факту совпадения к единиц (“1”) из Nз последовательностей (2≤ к≤ Nз) [1. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. - М.: Сов. Радио, 1973, с.257].There is also a method of detecting a periodic sequence of pulsed signals, including double (in time and amplitude) discrete transformation of the input signal shape, delaying the converted signal stream in the form of a sequence of sendings “0” and “1” to N s ≥ 2 discrete quantities τ 3 (n) = nТ, n = 0, 1, 2, ..., N s -1 and checking the condition for the coincidence of direct pulses (n = 0) and N s -1 of the delayed sequences “0” and “1” in time, the decision to detect a periodic sequence of pulsed signals taken upon coincidence to units (“1”) of N s sequences (2≤ k≤ N s ) [1. Finkelstein M.I. Basics of radar. - M .: Owls. Radio, 1973, p.257].

Способ, основанный на методе совпадения импульсных сигналов, не имеет ограничений по числу эффективно обрабатываемых импульсов.The method based on the method of matching pulse signals has no restrictions on the number of effectively processed pulses.

Недостатком известного способа обнаружения периодической последовательности импульсов, основанного на методе совпадения, является невозможность обнаружения периодической импульсной последовательности с неизвестным периодом следования.A disadvantage of the known method for detecting a periodic pulse sequence based on the matching method is the inability to detect a periodic pulse sequence with an unknown repetition period.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу обнаружения периодических импульсных последовательностей является способ обнаружения периодических импульсных последовательностей и оценки их периода, реализованный в устройстве [3. Патент РФ №2003988, МПК G 01 R 23/10, 1993] и включающий измерение временных интервалов (ВИ) между смежными импульсами входной реализации потока, накопление выборки (массива) из N значений ВИ, определение максимального значения ВИ (ti-1,i) люкс в выборке, модульное преобразование ВИ в форме:Closest to the technical nature of the proposed method for detecting periodic pulse sequences is a method for detecting periodic pulse sequences and evaluating their period, implemented in the device [3. RF patent №2003988, IPC G 01 R 23/10, 1993] and including the measurement of time intervals (VI) between adjacent pulses of the input stream implementation, the accumulation of a sample (array) of N values of VI, determination of the maximum value of VI (t i-1, i ) Suite in the sample, modular transformation of the VI in the form of:

Figure 00000002
Figure 00000002

подсчет числа Nj одинаковых значений вычетов Δ tij для каждого значения пробного периода Tj (модуля преобразования) и проведение пороговых испытаний Nj><Nпop для обнаружения периодической импульсной последовательности с выдачей оценки ее периода в виде значения Tj, при котором был превышен порог Nпop.counting the number N j of the same residue values Δ t ij for each value of the trial period T j (conversion module) and conducting threshold tests N j ><N pop to detect a periodic pulse sequence with an estimate of its period in the form of the value of T j at which Exceeded threshold N pop .

Недостатками известного способа являются большие временные затраты на обнаружение прореженных случайным образом периодических импульсных последовательностей и невысокая точность оценки их периода. Как следует из (1) большое время обнаружения обусловлено неизбежными ошибками (“промахами”) в выборе начального значения Tjнач пробного периода из-за возможных случаев, когда величина максимального ВИ (ti-1,i)макс превышает истинный период прореженной импульсной последовательности (см. на фиг.2 интервал между вторым и третьим импульсами τ 23). Невысокая точность оценки периода связана с использованием в известном способе метода минимальных модулей, который не является оптимальным при обработке ВИ для реальных нормально распределенных ошибок наблюдения моментов прихода импульсов периодических последовательностей [4. Гильбо Е.П., Челпанов И.Б. Обработка сигналов на основе упорядоченного выбора. - М.: Сов. радио, 1975, с.68]. Для нормальных ошибок наблюдения ВИ оптимальным является метод наименьших квадратов [5. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдения. - М.: Физматгиз, 1962, с.123].The disadvantages of this method are the large time required to detect randomly thinned out periodic pulse sequences and the low accuracy of the estimation of their period. As follows from (1), a large detection time is due to inevitable errors (“misses”) in the choice of the initial value of T j at the beginning of the trial period due to possible cases when the maximum VI (t i-1, i ) max exceeds the true period of the decimated pulse sequence (see figure 2, the interval between the second and third pulses τ 23 ). The low accuracy of the period estimation is associated with the use of the minimal modulus method in the known method, which is not optimal when processing VI for real normally distributed errors of observation of the moments of arrival of pulses of periodic sequences [4. Gilbo E.P., Chelpanov I.B. Signal processing based on ordered selection. - M .: Owls. Radio, 1975, p. 68]. For normal VI observation errors, the least squares method is optimal [5. Linnik Yu.V. Least squares method and the basics of observation processing theory - M .: Fizmatgiz, 1962, p.123].

Задачей данного изобретения является сокращение времени обнаружения прореженных случайным образом периодических импульсных последовательностей и повышение точности оценки их периода при наличии мешающих импульсов.The objective of the invention is to reduce the detection time of randomly thinned periodic pulse sequences and to improve the accuracy of estimating their period in the presence of interfering pulses.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе, включающем измерение ВИ между моментами прихода смежных импульсов входной реализации потока, накопление первичной выборки (массива) из N значений ВИ, по значениям первичной выборки ВИ вычисляют первую, вторую,..., (N+1)-ю вторичные выборки значений ВИ между моментом прихода первого, второго,..., (N+1)-го (опорного) импульса соответственно до моментов прихода всех других импульсов реализации входного потока, в рамках отдельных вторичных выборок ВИ вычисляют статистические оценки наибольшего общего делителя (НОД) для возможных сочетаний из двух и более ВИ, формируют частные ряды распределения оценок НОД для отдельных вторичных выборок ВИ, объединяют частные ряды распределения оценок НОД, в которых выявлено группирование их значений, принимают решение об обнаружении периодических импульсных последовательностей по фактам группирования оценок НОД в объединенном ряду распределения их значений, а за оценки периодов обнаруженных импульсных последовательностей принимают средние значения выявленных групп оценок НОД.The problem is solved due to the fact that in the known method, including measuring the VI between the moments of arrival of adjacent pulses of the input stream implementation, the accumulation of the primary sample (array) of N VI values, the first, second, ..., ( The N + 1) -th secondary samples of the values of the VI between the moment of arrival of the first, second, ..., (N + 1) -th (reference) pulses, respectively, until the moments of arrival of all other pulses of realization of the input stream, are calculated within separate secondary samples of the VI statistical estimates the largest common divisor (GCD) for possible combinations of two or more VIs, form private series of distribution of GCD estimates for individual secondary samples of SI, combine the private series of distribution of GCD estimates in which a grouping of their values is revealed, decide on the detection of periodic impulse sequences according to the facts grouping the estimates of GCD in the combined series of the distribution of their values, and for the estimates of the periods of detected pulse sequences take the average values of the identified groups of GCD estimates .

За статистическую оценку НОД значений ВИ между импульсами входного потока принимают максимальный коэффициент прямой регрессии, проходящей через начало прямоугольных координат с наименьшей суммой квадратов уклонений от узловых точек полурешетки (τ ,m], где τ - ось ординат непрерывных значений ВИ; m=1, 2,... - ось абсцисс целочисленных кратностей ВИ в единицах неизвестного периода обнаруживаемой импульсной последовательности [6. Анишин А.С., Батурин Ю.О. Журнал “Радиотехника”, 2002, №10, с.73-77].For the statistical estimation of the GCD of the values of the VI between the pulses of the input stream, the maximum coefficient of direct regression passing through the beginning of rectangular coordinates with the least sum of squares of deviations from the nodal points of the semilattice (τ, m], where τ is the ordinate axis of continuous values of the VI; m = 1, 2 , ... is the abscissa axis of the integer multiplicities of the VI in units of the unknown period of the detected pulse sequence [6. Anishin AS, Baturin Yu.O. “Radio Engineering” Journal, 2002, No. 10, pp. 73-77].

Факт группирования оценок НОД в ряду распределения их значений выявляют по превышению заданного порога количеством оценок НОД, попадающих в заданный по величине интервал идентичности (близости) их значений.The fact of grouping the estimates of the GCD in the distribution of their values is revealed by exceeding the specified threshold by the number of GCD estimates falling within the identity interval (proximity) of their values specified in magnitude.

В предложенном способе задача совместного обнаружения и оценки периода импульсной последовательности решена за счет учета различий в свойствах случайных потоков импульсов (событий) с непрерывным и дискретным временем.In the proposed method, the problem of joint detection and estimation of the pulse sequence period is solved by taking into account differences in the properties of random flows of pulses (events) with continuous and discrete time.

Дискретная шкала моментов tn=nT, n=1, 2,..., возможного появления истинных импульсов периодической последовательности обнаруживается по результатам многократных статистических оценок НОД для различных сочетаний из двух и более ВИ между импульсами входной реализации потока. Благодаря тому, что вероятность аномальных ошибок и условная дисперсия оценок НОД, полученных по сочетаниям дискретных ВИ, образованных импульсами периодической последовательности, существенно меньше аналогичных показателей качества оценок НОД по сочетаниям, включающим случайные ВИ с непрерывным распределением, правило принятия решения об обнаружении периодической импульсной последовательности основано на выявлении фактов группирования оценок НОД в объединенном ряду распределения их значений. При этом за оценки периодов обнаруженных периодических импульсных последовательностей принимаются средние значения выявленных групп оценок НОД.A discrete scale of moments t n = nT, n = 1, 2, ..., of the possible occurrence of true pulses of a periodic sequence is detected by the results of multiple statistical estimates of GCD for various combinations of two or more VI between pulses of the input stream implementation. Due to the fact that the probability of anomalous errors and the conditional variance of the GCD estimates obtained from combinations of discrete VIs generated by pulses of a periodic sequence are significantly lower than the similar quality indicators of the GCD estimates for combinations including random VIs with a continuous distribution, the decision rule for detecting a periodic pulse sequence is based on the identification of the facts of grouping estimates of GCD in the combined series of the distribution of their values. At the same time, the average values of the revealed groups of GCD estimates are taken as estimates of the periods of detected periodic pulse sequences.

Более подробно существо предложенного способа совместного обнаружения периодической импульсной последовательности и оценки их периода заключается в следующем.In more detail, the essence of the proposed method for the joint detection of a periodic pulse sequence and the evaluation of their period is as follows.

Пусть имеется реализация случайного потока стандартных по форме импульсов (фиг, 2), включающая некоторую часть импульсов №=2, 3, 5, 6, 8 прореженной случайным образом периодической последовательности и мешающие импульсы №=1, 4, 7 случайного потока с непрерывным временем.Let there be a realization of a random stream of standard pulses in shape (FIG. 2), including some pulses No. = 2, 3, 5, 6, 8 of a randomly thinned periodic sequence and interfering pulses No. = 1, 4, 7 of a random stream with continuous time .

Вначале сделаем предположение, что ошибки наблюдения моментов прихода импульсов периодической последовательности равны нулю.First, we make the assumption that the errors in observing the moments of arrival of pulses of a periodic sequence are equal to zero.

Запишем первичную выборку из N=7 ВИ между смежными импульсами входного потока в нулевую строку таблицы, приведенной на фиг.5. По значениям ВИ первичной выборки вычислим первую, вторую,.... восьмую вторичные выборки ВИ, отсчитываемых в двух направлениях (в “прошлое” и в “будущее”) от момента появления первого, второго, и т.д. (опорных) импульсов соответственно до моментов появления каждого импульса входной реализации случайного потока. Значения ВИ первой, второй и т.д. вторичных выборок запишем в соответствующие строки таблицы. Индексы i и

Figure 00000003
при τ ij означают номера импульсов, которыми определяются соответствующие ВИ первичной и вторичных выборок.We write the initial sample of N = 7 VI between adjacent pulses of the input stream in the zero row of the table shown in figure 5. Based on the values of the SI of the primary sample, we calculate the first, second, .... eighth secondary samples of the SI, counted in two directions (to the “past” and “future”) from the moment of the appearance of the first, second, etc. (reference) pulses, respectively, until the appearance of each pulse of the input implementation of a random stream. The values of the VI of the first, second, etc. We write the secondary samples in the corresponding rows of the table. Indices i and
Figure 00000003
when τ ij mean the numbers of pulses that determine the corresponding VI of the primary and secondary samples.

Анализ содержимого таблицы позволяет сделать следующие выводы. Временные интервалы, записанные в первой, четвертой и седьмой строке таблицы, являются непрерывными случайными величинами, так как они образованы парами импульсов, из которых как минимум один (опорный) является импульсом случайного потока с непрерывным временем. В других строках таблицы находятся случайные ВИ как с непрерывным, так и с дискретным распределением. В частности, случайные ВИ с дискретным распределением в таблице помечены штриховкой.Analysis of the contents of the table allows us to draw the following conclusions. The time intervals recorded in the first, fourth and seventh row of the table are continuous random variables, since they are formed by pairs of pulses, of which at least one (reference) is a pulse of a random stream with continuous time. In other rows of the table there are random VIs with both continuous and discrete distribution. In particular, random VIs with a discrete distribution in the table are marked with hatching.

В рамках каждой вторичной выборки ВИ организуем перебор возможных сочетаний из двух и более ВИ и для каждого сочетания ВИ с использованием оператора статистической оценки НОД определим наиболее правдоподобную оценку НОД.Within each secondary selection of VIs, we organize a search of possible combinations of two or more VIs and for each combination of VIs using the operator of statistical estimation of GCD, we determine the most plausible assessment of GCD.

Рассмотрим особенности (характер) распределения оценок НОД, полученных в рамках отдельных вторичных выборок ВИ на подмножествах различных сочетаний их ВИ. Известно [6], что распределение оценок НОД с помощью оператора НОД двух и более дискретных случайных величин со структурой τ к=mкT, к=1, 2,..., N; где mк - случайные натуральные числа (так называемые кратности ВИ в единицах 7), является дискретным со следующими возможными значениями оценок: НОД=γ Т, γ =1, 2,... При этом вероятность появления оценки НОД=Т с увеличением размера выборки N≥ 2 возрастает по законуLet us consider the features (character) of the distribution of estimates of GCD obtained in the framework of separate secondary samples of VIs on the subsets of various combinations of their VIs. It is known [6] that the distribution of GCD estimates using the GCD operator of two or more discrete random variables with the structure τ k = m k T, k = 1, 2, ..., N; where m k are random natural numbers (the so-called multiplicities of VI in units of 7), is discrete with the following possible values of the estimates: GCD = γ T, γ = 1, 2, ... In this case, the probability of occurrence of the GCD = T estimate with increasing size sample N≥ 2 increases by law

Figure 00000004
Figure 00000004

и при значениях N≥ 2 многократно превышает сумму вероятностей появления остальных значений оценок НОД=2Т, 3Т....and for values of N≥ 2 it is much higher than the sum of the probabilities of the appearance of the remaining values of the estimates of GCD = 2T, 3T ....

Напротив, при обработке реализации случайных величин с непрерывным либо смешанным распределением оператор статистической оценки НОД выдает оценки НОД с непрерывным распределением.On the contrary, when processing the implementation of random variables with a continuous or mixed distribution, the operator of a statistical estimate of the GCD gives estimates of the GCD with a continuous distribution.

С учетом отмеченных избирательных свойств оператора (статистики) НОД при обработке дискретных случайных величин возможны совпадения оценок, а при обработке ВИ, среди которых имеется хотя бы один случайный ВИ с непрерывным распределением, такие совпадения оценок теоретически исключены.Taking into account the noted selective properties of the GCD operator (statistics) in the processing of discrete random variables, coincidence of estimates is possible, and in the processing of VI, among which there is at least one random VI with a continuous distribution, such coincidence of estimates is theoretically excluded.

Очевидно, что с учетом ошибок наблюдения дискретных ВИ отмеченное свойство совпадения оценок НОД не исчезает бесследно, а трансформируется в свойство группирования этих оценок в окрестностях Т, 2Т, 3Т,.... Зоной наиболее вероятного группирования оценок НОД в соответствии с (2) является окрестность искомого параметра Т. В качестве иллюстрации на фиг.3 и 4 приведены экспериментальные распределения оценок HÔД/Т при отсутствии (σ Δ =0) и наличии (σ Δ =0,05Т) ошибок наблюдения N=3 дискретных случайных ВИ, распределенных по геометрическому закону с параметром р=0,125 соответственно, полученные методом имитационного моделирования оператора статистической оценки НОД.Obviously, taking into account the observation errors of discrete HIs, the noted property of coincidence of the GCD estimates does not disappear without a trace, but is transformed into the property of grouping these estimates in the vicinity of T, 2T, 3T, .... The zone of the most likely grouping of GCD estimates in accordance with (2) is the vicinity of the desired parameter T. As an illustration, Figures 3 and 4 show the experimental distributions of the estimates HÔD / T in the absence (σ Δ = 0) and the presence (σ Δ = 0.05 T) of observation errors N = 3 discrete random VIs distributed over geometric law with param rum p = 0.125, respectively, obtained by statistical evaluation simulation operator GCD.

В рамках отдельных вторичных выборок ВИ формируют частные ряды распределения оценок НОД различных сочетаний из двух и более ВИ. Факт группирования оценок НОД в j-м (

Figure 00000005
) частном ряду распределения выявляют по превышению заданного порога N01(N01<N) количеством оценок, попадающих в определенный по величине интервал Δ T1 близости (идентичности) их значений.Within the framework of separate secondary samples, VIs form private series of distribution of estimates of GCD of various combinations of two or more VIs. The fact of grouping the estimates of GCD in the jth (
Figure 00000005
) a private row of the distribution is revealed by exceeding a predetermined threshold N 01 (N 01 <N) by the number of ratings falling within a certain interval Δ T 1 of a proximity (identity) of their values determined by the magnitude.

Частные ряды распределения оценок НОД, в которых выявлено группирование их значений, суммируют в объединенный ряд распределения. Последний подвергают заключительному испытанию на выявление фактов группирования оценок НОД со своими значениями параметров правила принятия решений: N02>N и Δ T2=Δ T1. При выявлении группирования оценок НОД в объединенном ряду принимают решение об обнаружении периодической импульсной последовательности с выдачей оценки ее периода, равной среднему значению оценок НОД в группе.The private series of the distribution of estimates of GCD, in which the grouping of their values is revealed, are summarized in the combined series of distribution. The latter is subjected to a final test to identify the facts of grouping the estimates of the GCD with its parameter values for the decision rule: N 02 > N and Δ T 2 = Δ T 1 . When identifying the grouping of estimates of GCD in the combined row, a decision is made to detect a periodic impulse sequence with an estimate of its period equal to the average value of the estimates of GCD in the group.

Таким образом, введение в заявленный способ оператора статистической оценки НОД значений ВИ, реализованного по методу наименьших квадратов, позволило сократить время (за счет повышения достоверности) обнаружения прореженных периодических импульсных последовательностей и повысить точность оценки их периода.Thus, the introduction into the inventive method of the operator of a statistical estimate of the GCD of the values of SI realized by the least squares method allowed to reduce the time (due to the reliability) of detecting thinned periodic pulse sequences and to improve the accuracy of estimating their period.

Предложенный способ является новым, поскольку из общепринятых сведений не известен способ совместного обнаружения периодической импульсной последовательности и оценки ее периода в условиях, характеризующихся случайными пропусками импульсов при наличии мешающих импульсов, включающий измерение и накопление N выборочных ВИ между смежными импульсами входного потока, вычисление N+1 вторичных выборок ВИ, отсчитываемых от каждого (опорного) импульса до других импульсов зафиксированной реализации потока, статистическая оценка НОД значений ВИ в различных сочетаниях, формирование объединенного ряда распределения оценок НОД и принятие положительного решения об обнаружении периодической импульсной последовательности по фактам группирования оценок НОД в объединенном ряду распределения их значений, при этом за оценку периода обнаруженной последовательности импульсов принимают среднее значение выявленной группы оценок НОД.The proposed method is new, because from the generally accepted information there is no known way to jointly detect a periodic pulse sequence and evaluate its period under conditions characterized by random skipping of pulses in the presence of interfering pulses, including the measurement and accumulation of N selective VIs between adjacent pulses of the input stream, calculation of N + 1 secondary waveform samples, counted from each (reference) pulse to other pulses of a fixed flow realization, statistical estimation of GCD values VI in various combinations, the formation of a combined series of distribution of GCD estimates and the adoption of a positive decision on the detection of a periodic impulse sequence by grouping the estimates of GCD in the combined series of distribution of their values, while the average value of the identified group of GCD estimates is taken as an estimate of the period of the detected pulse sequence.

Предложенный способ имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций по обработке реализации потока импульсных сигналов с использованием оператора НОД позволит обнаруживать прореженные случайным образом периодические импульсные последовательности с оценкой их периода.The proposed method has an inventive step, since it does not explicitly follow from published scientific data and known technical solutions that the claimed sequence of operations for processing the implementation of a pulse signal stream using the GCD operator will allow detecting randomly thinned periodic pulse sequences with an estimate of their period.

Предложенный способ промышленно применим, так как для его технической реализации могут быть использованы типовые логические и структурные элементы дискретной и вычислительной техники.The proposed method is industrially applicable, as for its technical implementation can be used typical logical and structural elements of discrete and computer technology.

На фиг.1 приведена структурная схема возможного варианта технической реализации способа, на фиг.2 реализация входного потока φ (t) в виде прореженной случайным образом периодической последовательности импульсов (№2, 3, 5, 6, 8) в присутствии мешающих импульсов (№1, 4, 7), знаком ⊗ на временной оси t указаны моменты дискретного времени tn=nT, n=1, 2,..., на фиг.3 приведена характеристика оператора НОД в виде экспериментального распределения оценок НОД (параметра Т) при отсутствии ошибок наблюдения дискретных случайных ВИ, на фиг.4 - характеристика оператора НОД при наличии ошибок наблюдения дискретных случайных ВИ, на фиг.5 - таблица первичной (строка №0) и вторичных (строки №=1...8) выборок ВИ, образованных при использовании в качестве опорного каждого импульса входной реализации потока, на фиг.6 приведен экспериментальный частный ряд распределения оценок НОД, в котором выявлено их группирование, на фиг.7 - экспериментальный частный ряд распределения оценок НОД, в котором отсутствует их группирование, на фиг.8 - объединенный ряд распределения оценок НОД, в котором выявлено их группирование.Figure 1 shows the structural diagram of a possible variant of the technical implementation of the method, figure 2 the implementation of the input stream φ (t) in the form of a randomly thinned periodic sequence of pulses (No. 2, 3, 5, 6, 8) in the presence of interfering pulses (No. 1, 4, 7), the ⊗ sign on the time axis t indicates the moments of discrete time t n = nT, n = 1, 2, ..., figure 3 shows the characteristic of the GCD operator in the form of the experimental distribution of GCD estimates (parameter T) in the absence of observation errors of discrete random VI, in Fig.4 - characteristic operator and GCD in the presence of observation errors of discrete random VIs, in Fig. 5 is a table of primary (rows No. 0) and secondary (rows No. = 1 ... 8) VI samples generated when each input pulse implementation is used as a reference for each pulse; Fig.6 shows an experimental private series of distribution of estimates of GCD, in which their grouping is revealed, Fig.7 - experimental private series of distribution of estimates of GCD, in which there is no grouping, Fig.8 - a combined series of distribution of estimates of GCD, in which their grouping.

Устройство, реализующее заявленный способ (фиг.1), содержит измеритель ВИ 1, τ i,i+1,

Figure 00000006
, запоминающее устройство (ЗУ) 2 на N двоичных чисел, вычислитель 3 вторичных выборок ВИ, группу 4 из N управляемых многоразрядных ключей, N-разрядный двоичный счетчик 5, вычислитель 6 оценок НОД различных сочетаний из двух и более ВИ τ ij,
Figure 00000007
, i≠ j и анализатор 7 распределения оценок НОД, при этом вход измерителя ВИ 1, объединенный со входом записи ЗУ 2, является входом последовательности импульсов (фиг.2), выход измерителя ВИ 1 соединен с информационным входом ЗУ 2, N многоразрядных выходов которого соединены с соответствующими входами вычислителя 3 вторичных выборок ВИ, N выходов которого соединены с входами соответствующих ключей группы 4, выход старшего разряда двоичного счетчика 5 соединен с управляющим входом вычислителя 3, а разрядные выходы счетчика 5 - с управляющими входами соответствующих ключей группы 4, выходы которых соединены с входами вычислителя 6 оценок НОД, выход которого соединен с информационным входом анализатора 7 распределения оценок НОД. Анализатор 7 имеет вход 1 задания дискретного интервала Δ Т распределения оценок НОД (интервала их идентичности) и входы 2 и 3 задания двух порогов N0 1 и N0 2 в виде числа оценок НОД на интервале Δ T для выявлении фактов группирования оценок НОД в частных и объединенном рядах распределения соответственно, а также информационные выходы (вых. 1 и вых. 2) факта обнаружения и значения оценки периода
Figure 00000008
обнаруженной периодической импульсной последовательности соответственно.A device that implements the claimed method (figure 1) contains a measuring device VI 1, τ i, i + 1 ,
Figure 00000006
, a storage device (memory) 2 for N binary numbers, a calculator 3 of the secondary samples of the VI, a group of 4 N-controlled multi-bit keys, an N-bit binary counter 5, a calculator of 6 estimates of the GCD of various combinations of two or more VI τ ij ,
Figure 00000007
, i ≠ j and the analyzer 7 of the distribution of estimates of the GCD, while the input of the VI meter 1, combined with the recording input of the memory 2, is the input of the pulse sequence (figure 2), the output of the VI meter 1 is connected to the information input of the memory 2, N multi-bit outputs of which connected to the corresponding inputs of the calculator 3 secondary samples VI, N outputs of which are connected to the inputs of the corresponding keys of group 4, the high-order output of the binary counter 5 is connected to the control input of the calculator 3, and the bit outputs of the counter 5 are connected to the control inputs The appropriate key group 4, whose outputs are connected to inputs of the calculator 6 estimates the GCD, the output of which is connected to the data input of the analyzer 7 GCD distribution estimates. The analyzer 7 has an input 1 of the job of the discrete interval Δ T of the distribution of GCD estimates (the interval of their identity) and inputs 2 and 3 of the job of two thresholds N 0 1 and N 0 2 in the form of the number of GCD estimates in the interval Δ T to identify the facts of grouping the estimates of GCD in private and the combined distribution series, respectively, as well as information outputs (output 1 and output 2) of the fact of detection and the value of the evaluation period
Figure 00000008
detected periodic pulse sequence, respectively.

Устройство, реализующее данный способ, работает следующим образом. Измеритель ВИ 1 определяет значения N ВИ между моментами прихода смежных импульсов входного потока, которые накапливаются в ЗУ 2 (см. нулевую строку таблицы на фиг.5). Затем вычислитель 3 по нулевому состоянию счетчика 5 вычисляет первую вторичную выборку из N ВИ (строка №1 таблицы на фиг.5) при использовании в качестве точки отсчета момента появления первого (опорного) импульса исходной реализации потока.A device that implements this method works as follows. The measuring instrument VI 1 determines the values of N VI between the moments of arrival of adjacent pulses of the input stream, which are accumulated in the memory 2 (see the zero line of the table in figure 5). Then, the calculator 3 by the zero state of the counter 5 calculates the first secondary sample of N VI (row No. 1 of the table in figure 5) when using as the reference point the moment of occurrence of the first (reference) pulse of the initial implementation of the stream.

В рамках первой вторичной выборки ВИ с помощью группы 4 управляемых ключей и N-разрядного двоичного счетчика 5, проходящего 2N собственных состояний, возможные сочетания из двух и более отличных от нуля значений ВИ поступают в вычислитель 6 статистических оценок НОД. Значения оценок НОД с выхода вычислителя 6 поступают на вход анализатора 7, осуществляющего их накопление в рамках первого частного ряда распределения (гистограммы) с интервальным шагом Δ Т1=0,001T. По факту превышения порога N01 количеством оценок НОД на произвольном интервале Δ Т частного ряда распределения выявляют группирование оценок НОД (фиг.6) либо его отсутствие (фиг.7).As part of the first secondary selection of VIs using a group of 4 managed keys and an N-bit binary counter 5 passing 2 N eigenstates, possible combinations of two or more non-zero values of the VIs go to the calculator 6 of the statistical estimates of the GCD. The values of the GCD estimates from the output of the calculator 6 go to the input of the analyzer 7, which accumulates them in the framework of the first private row of the distribution (histogram) with an interval step Δ T 1 = 0.001T. Upon the fact that threshold N 01 is exceeded by the number of GCD estimates on an arbitrary interval Δ T of the private distribution series, a group of GCD estimates (Fig. 6) or its absence (Fig. 7) is revealed.

При выявлении группирования оценок НОД в частном ряду (фиг.6) данный ряд распределения суммируется в объединенный ряд (фиг.8), в противном случае частный ряд распределения оценок НОД (фиг.7) стирается. В дальнейшем вычисляется вторая вторичная выборка ВИ (строка №2 таблицы) и работа устройства повторяется.When revealing the grouping of estimates of GCD in a private row (Fig.6), this distribution row is summed up in a combined row (Fig.8), otherwise, the private row of the distribution of estimates of GCD (Fig.7) is erased. In the future, the second secondary sample of the VI is calculated (row No. 2 of the table) and the operation of the device is repeated.

После окончания обработки (N+1)-й вторичной выборки ВИ по факту превышения порога N02 количеством оценок НОД на произвольном интервале Δ T2=0,001T объединенного ряда распределения (фиг.8) принимают решение об обнаружении периодической импульсной последовательности (вых. 1 анализатора 7) и за оценку периода обнаруженной периодической импульсной последовательности принимают среднее значение оценок НОД в выявленной группе (вых. 2 анализатора 7).After the processing of the (N + 1) -th secondary sample of the IW upon the fact that the threshold N 02 is exceeded by the number of GCD estimates in an arbitrary interval Δ T 2 = 0.001T of the combined distribution series (Fig. 8), they decide to detect a periodic pulse sequence (output 1 analyzer 7) and for estimating the period of the detected periodic pulse sequence, take the average value of the GCD estimates in the identified group (output 2 of analyzer 7).

Работа устройства, реализующего заявленный способ, показана на примере обработки реализации входного потока импульсов (фиг.2), содержащей импульсы одной прореженной периодической последовательности. Заявленный способ позволяет обнаруживать две и более прореженные периодические импульсные последовательности с оценкой их периода.The operation of the device that implements the claimed method is shown on the example of processing the implementation of the input pulse stream (figure 2), containing pulses of one thinned periodic sequence. The claimed method allows to detect two or more thinned out periodic pulse sequences with an estimate of their period.

Измеритель 1 серии из N ВИ может быть построен на основе известного измерителя ВИ [Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. - М.: Энергия, 1975, с.175]. Запоминающее устройство 2 может быть выполнено на многоразрядном регистре сдвига на N двоичных чисел. Вычислитель 3 является сумматором двоичных чисел и может быть выполнен на основе, например, модулей К 555 ИМ6 [Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. - М.: Радио и связь, 1987]. Двоичный счетчик 5 и группа 4 многоразрядных ключей являются типовыми структурными элементами вычислительной техники. Вычислитель 6 статистических оценок НОД может быть реализован на микропроцессоре по известному алгоритму, изложенному в [6]. В качестве анализатора 7 распределения оценок НОД могут быть использованы устройства оценки закона распределения случайных величин, дополненные простыми средствами автоматического анализа распределения оценок НОД [Гладкий B.C. Вероятностные вычислительные модели. - М.: Наука, 1973, с.143].A series 1 meter from N VI can be built on the basis of the well-known VI meter [Mirsky G.Ya. Radio-electronic measurements. - M .: Energy, 1975, p.175]. The storage device 2 can be performed on a multi-bit shift register for N binary numbers. Calculator 3 is an adder of binary numbers and can be performed on the basis of, for example, K 555 IM6 modules [Shilo V.L. Popular digital circuits. Directory. - M .: Radio and communications, 1987]. Binary counter 5 and group 4 of multi-digit keys are typical structural elements of computer technology. The calculator 6 of the statistical estimates of the GCD can be implemented on a microprocessor according to the well-known algorithm described in [6]. As an analyzer 7 of the distribution of estimates of GCD, devices for estimating the law of distribution of random variables can be used, supplemented by simple means of automatic analysis of the distribution of estimates of GCD [Smooth B.C. Probabilistic Computing Models. - M .: Nauka, 1973, p.143].

Таким образом, в предложенном способе вместо накопления количества одинаковых вычетов в способе-прототипе осуществляют накопление количества близких по значениям оценок НОД, полученных на множестве возможных сочетаний ВИ между импульсами входной реализации потока.Thus, in the proposed method, instead of accumulating the number of identical residues in the prototype method, the number of similar in value estimates of GCD obtained on the set of possible combinations of VI between pulses of the input stream implementation is accumulated.

Заявленный способ обладает следующими преимуществами по сравнению с прототипом:The claimed method has the following advantages compared with the prototype:

- характеризуется повышенной достоверностью обнаружения прореженных случайным образом периодических импульсных последовательностей за счет введения новой процедуры обработки ВИ в виде статистики НОД их значений, что позволило расширить область его применения из-за возможности совместного обнаружения и оценки неэнергетических параметров сигналов с ППРЧ при одночастотном радионаблюдении в присутствии мешающих сигналов;- it is characterized by increased reliability of detection of randomly thinned periodic pulse sequences due to the introduction of a new procedure for processing VIs in the form of GCD statistics of their values, which allowed to expand the scope of its application due to the possibility of joint detection and evaluation of non-energy parameters of frequency hopping signals with single-frequency radio surveillance in the presence of interfering signals;

- имеет повышенную точность и надежность оценки периода Т за счет статистической обработки ВИ по методу наименьших квадратов и введения процедуры накопления оценок, снижающей уровень аномальных ошибок;- has increased accuracy and reliability of the estimation of the period T due to the statistical processing of VI using the least squares method and the introduction of the procedure for accumulating estimates, which reduces the level of anomalous errors;

- не использует априорную информацию об области поиска значений периода обнаруживаемых импульсных последовательностей.- does not use a priori information about the search area of the period values of the detected pulse sequences.

Claims (1)

Способ обнаружения периодических импульсных последовательностей и оценки их периода, включающий измерение временных интервалов между моментами прихода смежных импульсов входной реализации потока, накопление первичной выборки (массива) из TV значений временных интервалов, отличающийся тем, что по значениям первичной выборки временных интервалов вычисляют первую, вторую,..., (N+1)-ю вторичные выборки значений временных интервалов между моментом прихода первого, второго,..., (N+1)-го опорного импульса соответственно до моментов прихода всех других импульсов реализации входного потока, в рамках отдельных вторичных выборок временных интервалов вычисляют статистические оценки наибольшего общего делителя (НОД) возможных сочетаний из двух и более временных интервалов, формируют частные ряды распределения оценок НОД для отдельных вторичных выборок временных интервалов, объединяют частные ряды распределения оценок НОД, в которых выявлено группирование их значений, принимают решение об обнаружении периодических импульсных последовательностей по фактам группирования оценок НОД в объединенном ряду распределения их значений, а за оценки периодов обнаруженных импульсных последовательностей принимают средние значения выявленных групп оценок НОД.A method for detecting periodic pulse sequences and estimating their period, including measuring time intervals between the arrival times of adjacent pulses of the input stream implementation, accumulating a primary sample (array) of TV values of time intervals, characterized in that the first and second are calculated from the values of the primary sample of time intervals ..., (N + 1) -th secondary samples of the values of the time intervals between the moment of arrival of the first, second, ..., (N + 1) -th reference pulses, respectively, up to the moments of arrival of all other At the same time, in the framework of separate secondary samples of time intervals, calculate statistical estimates of the largest common divisor (GCD) of possible combinations of two or more time intervals, form private series of distribution of GCD estimates for individual secondary samples of time intervals, combine private series of distribution of GCD estimates , in which the grouping of their values is revealed, decide on the detection of periodic impulse sequences based on the facts of grouping estimates of GCD in the combined series of the distribution of their values, and for the estimates of the periods of the detected pulse sequences, the average values of the identified groups of GCD estimates are taken.
RU2003115913/28A 2003-05-27 2003-05-27 Method of detection of periodic pulse sequences and estimation of period sequences RU2251704C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003115913/28A RU2251704C2 (en) 2003-05-27 2003-05-27 Method of detection of periodic pulse sequences and estimation of period sequences

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003115913/28A RU2251704C2 (en) 2003-05-27 2003-05-27 Method of detection of periodic pulse sequences and estimation of period sequences

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003115913A RU2003115913A (en) 2004-11-27
RU2251704C2 true RU2251704C2 (en) 2005-05-10

Family

ID=35747165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003115913/28A RU2251704C2 (en) 2003-05-27 2003-05-27 Method of detection of periodic pulse sequences and estimation of period sequences

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2251704C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110334471A (en) * 2019-07-17 2019-10-15 吉林工程技术师范学院 The PRI subcycle extracting method of non-uniform series and arteries and veins group non-uniform series

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110334471A (en) * 2019-07-17 2019-10-15 吉林工程技术师范学院 The PRI subcycle extracting method of non-uniform series and arteries and veins group non-uniform series
CN110334471B (en) * 2019-07-17 2023-06-27 长春电子科技学院 PRI sub-period extraction method for ragged sequence and pulse group ragged sequence

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gabarda et al. Detection of events in seismic time series by time–frequency methods
CN109426809A (en) The method and apparatus that detecting event starts in the presence of noise
US6947960B2 (en) Randomness test utilizing auto-correlation
Ozken et al. Transformation-cost time-series method for analyzing irregularly sampled data
CN113037595B (en) Abnormal device detection method and device, electronic device and storage medium
Pavlenko et al. Deterministic identification methods for nonlinear dynamical systems based on the Volterra model
CN103713174A (en) Multi-signal covariance and correlation processing on a test and measurement instrument
CN116205364A (en) Forced oscillation detection method for jointly improving VMD and kurtosis method
RU2251704C2 (en) Method of detection of periodic pulse sequences and estimation of period sequences
Heyszl et al. Investigating profiled side-channel attacks against the DES key schedule
US3360723A (en) Digital voltage integrator system
JPH1068771A (en) Radar device
US8886486B2 (en) Device and method for testing APD measuring device
Afanasiev et al. Complex systems analysis and stabilization on the base of generalized multimodal models and non-harmonic spectra
US3102231A (en) White noise fault detection system
CN108123750A (en) One kind is beneficial to clutter detection fiber circumference prior-warning device, system
CN111487447A (en) Digital oscilloscope for realizing rapid measurement
RU2230331C2 (en) Procedure establishing clock interval of random flow of pulses with discre te time
JP2001013180A (en) Signal analyzer
US7409323B1 (en) Method for detecting a spatial random process using planar convex polygon envelope
CN110032758A (en) Calculate the method, apparatus and computer storage medium of the energy of electric signal
CN111835495B (en) Method and system for detecting reference signal, readable storage medium and electronic device
Tsoumpelis et al. Identification of recurring patterns and repetitions in time-series, with application to pseudo-stochastic ship rolling
Daryasafar et al. Studying an Improved Interval-Only Algorithm for the De-Interleaving of Radar Pulses
Tang et al. Radar signal deinterleaving method exploiting correlation of multi-parameter time series

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050528