УСТРОЙСТВО ПОИСКА ШУМОПОДОБНОГО СИГНАЛА Российский патент 1996 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах связи с шумоподобными сигналами.

В системах связи с шумоподобными сигналами необходимо согласование по времени и частоте принимаемого и опорного сигналов. Применение шумоподобных сигналов с большой базой улучшает параметры и характеристики систем радиосвязи, не увеличивает время устранения неопределенности по задержке и частоте.

Один из методов уменьшения поиска описан в книгах Лихарева В.А. "Цифровые методы и устройства в радиолокации", М. Сов. радио, 1973 и Витерби Э. Д. "Принципы когерентной связи", М. Сов. радио, 1970, а также в статье Аллена, Устерфильда "Цифровые корреляторы со сжатием во времени и согласованные фильтры для активной гидролокации", Зарубежная радиоэлектроника, 1964, N 12.

В этих работах предполагается записывать выборки смеси сигнала и шума в память и затем быстро считывать. Считываемая смесь сигнала и шума поступает на обнаружитель.

Однако такие устройства имеют недостаток. При повторных циклах работы необходимо затрачивать время на запись в запоминающее устройство новой совокупности выборок. Повторные циклы работы необходимы, например, в дежурном приеме или при поиске сигнала на нескольких частотах.

Устройство-прототип содержит аналого-цифровой преобразователь, регистр числа, оперативное запоминающее устройство, регистр числа, первый обнаружитель, схему согласования по времени, второй обнаружитель.

При возникновении тревоги циклическое считывание информации из оперативного запоминающего устройства и соответствующие проверки обнаружителем наличия сигнала в сжатом времени продолжается, а обнаружителем осуществляется проверка обнаруженного сигнала.

Согласование копии сигнала в обнаружителе с точкой тревоги на временной оси осуществляется схемой согласования по времени.

Один из возможных вариантов схемы согласования по времени приведен в прототипе и содержит формирователи последовательности импульс, коммутатор, группу реверсивных счетчиков, схему включения генераторов копий сигналов во втором обнаружителе.

При использовании прототипа в каждом новой цикле работы в запоминающее устройство записываются выборки смеси сигнала и шума. Поэтому при повторных циклах работы часть времени будет затрачена на запись выборок.

Целью изобретения является сокращение времени поиска.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве-прототипе последовательно или параллельно ОЗУ включается второе ОЗУ, параллельно схеме согласования по времени включена вторая схема согласования по времени, а также введена схема управления.

Введение второго ОЗУ обеспечивает непрерывную работу устройства: во время считывания выборок из первого ОЗУ происходит запись входных выборок во второе ОЗУ.

Тактовая частота ПСП и длительность сигнала, записываемого в первое ОЗУ, отличается, как правило, от аналогичных параметров сигнала, записываемого во второе ОЗУ. Поэтому согласование по времени копии сигнала во втором обнаружителе с точкой тревоги на временной оси необходимо производить с учетом этих параметров. Для этого вводится вторая схема согласования по времени.

Схема управления обеспечивает включение режимов записи и считывания первого и второго ОЗУ, а также независимую работу двух схем согласования по времени.

Блок-схема устройства при последовательном соединении двух оперативно-запоминающих устройств приведена на фиг.1. Она состоит из аналого-цифрового преобразователя 1, регистра числа 2, медленного оперативного запоминающего устройства 13, быстро оперативного запоминающего устройства 14, регистра числа 4, первого обнаружителя 5, схемы 15 согласования по времени 1, схемы 16 согласования по времени 2, второго обнаружителя 7, схемы 17 управления.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 1. Цифровые выборки смеси сигнала и шума с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 через регистр числа 2 записываются в ОЗУ1 13. Интервал записи при этом определяется схемой управления 17.

После завершения записи начинается перезапись выборок смеси сигнала и шума из ОЗУ1 13 в ОЗУ2 14. Интервал перезаписи при этом определяется схемой управления 17. Он равен соответственно интервалу считывания выборок из ОЗУ1 13 и их интервалу записи в ОЗУ2 14.

После перезаписи ОЗУ1 13 переходит в режим записи, а ОЗУ2 14 в режим считывания. Интервалы записи в ОЗУ1 13 и считывания из ОЗУ2 14 при этом также определяются схемой управления 17.

Считываемая информация из ОЗУ2 14 через регистр числа 4 поступает на вход первого обнаружителя 5, который может быть выполнен как многоканальный коррелятор. Обнаружителем 5 осуществляется поиск сигнала в сжатом времени. Согласование копии сигнала во втором обнаружителе 7 с точкой тревоги на временной оси осуществляется схемами согласования по времени 1-15 или 2-16.

При возникновении тревоги, обнаружителем 7 осуществляется ее проверка. Если обнаружителем 7 принято решение о наличии сигнала, поиск прекращается. В противном случае цикл поиска в сжатом времени повторяется.

Один из возможных вариантов схемы управления при последовательно включенных ОЗУ представлен на фиг.3, где обозначено: 19 счетчик записи 1.1; 20 счетчик записи 1.2; 21 счетчик перезаписи; 22 счетчик считывания 23 - триггер записи 1 24 триггер записи 2 25 триггер перезаписи 26 триггер считывания 27 логическая схема ИЛИ.

При включении устройства на вход счетчика записи 1.1-19 поступают тактовые импульсы "Ти Зап. 1.1". По второму входу счетчикам записи 1.1-19 сигналом "Инт. Зап. 1.1" (параллельным двоичным кодом) в счетчик записи 1.1-19 записывается двоичное число, определяющее интервал записи. При этом триггер записи 1-23 сигналом "Уст.Тр.Зап.1" устанавливается в "1". Триггеры: записи 2- 24, перезаписи 25 и считывания 26 соответствующими сигналами устанавливаются в "0".

Входной сигнал счетчика записи 1.1-19 поступает на вход триггера записи 1- 23. С выхода триггера записи 1-23 через логическую схему ИЛИ 27 управляющий сигнал "Зап.1.1" подается на вход ОЗУ1 13.

Этот сигнал определяет интервал записи входного сигнала в ОЗУ1 13. Счетчик записи 1.1- 19 работает в режиме "вычитание". Периодически, через время, равное интервалу записи выборок смеси сигнала и шума в ОЗУ1 13, счетчик записи 1.1- 19 выдает на схему согласования по времени 1-15 сигнал "К.Инт.Зап.1.1".

Сигналом "К. Инт. Зап. 1.1" триггер записи 1- 23 устанавливается "0", а триггер перезаписи 25 сигналом "Уст.Тр.Перезап" в "1". На счетчик перезаписи 21 поступают тактовые импульсы "Ти.Счит.". Входной сигнал счетчика перезаписи 21 поступает на вход триггера перезаписи 25. С триггера перезаписи 25 сигнал "Счит. 1" подается на вход ОЗУ1 13, а сигнал "Зап.2" подается на вход ОЗУ2 14. ОЗУ1 13 переходит в режим считывания, а ОЗУ2 14 в режим записи. Интервал записи в ОЗУ2 14 равен интервалу считывания из ОЗУ1 13. Интервал перезаписи значительно меньше интервала записи входного сигнала в ОЗУ1 13.

После завершения перезаписи триггер перезаписи 25 устанавливается в "0", а триггеры записи 2- 24 и считывания 26 соответствующими сигналами "Уст.Тр. Зап.1.2" и "Уст.Тр.Счит." устанавливаются в "1". С триггера записи 2- 24 через логическую схему ИЛИ 27 на ОЗУ1 13 поступает сигнал "Зап.1.2", управляющий записью информации в ОЗУ1 13. Считывание информационного сигнала из ОЗУ2 14 производится под управлением сигнала "Счит.2". Сигнал "Счит.2" поступает на ОЗУ2 14 с триггера считывания 26.

Интервал считывания информации из ОЗУ2 14 меньше или равен интервалу записи информации в ОЗУ1 13. Через время, равное интервалу записи выборок смеси сигнала и шума в ОЗУ1 13, периодически, счетчик записи 1.2 20 выдает сигнал "К.Инт.Зап.1.2". Сигнал "К.Инт.Зап.1.2" поступает на схему согласования по времени 2 16. Сигналом "К.Инт.Зап.1.2" триггер записи 2 24 устанавливается в "0", триггер считывания 26 уже установлен или устанавливается в "0", а триггер перезаписи 25 сигналом "Уст.Тр.Перезап" устанавливается в "1", и цикл поиска в сжатом времени повторяется.

При параллельном соединении двух ОЗУ блок-схема устройства приведена на фиг. 2, где обозначено: 1 аналого-цифровой преобразователь; 2 регистр числа; 13 оперативное запоминающее устройство 1; 14 оперативное запоминающее устройство 2; 4 регистр числа; 5 обнаружитель 1; 15 схема согласования по времени 1; 16 схема согласования по времени 2; 18 схема управления; 7 обнаружитель 2.

Вход устройства соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 1 и первым входом обнаружителя 2 7. Выход аналого-цифрового преобразователя 1 соединен с входом регистра числа 2. Первый выход регистра числа 2 соединен с первым входом ОЗУ1 13. Второй выход регистра числа 2 соединен с первым входом ОЗУ2 14. Второй и третий входы ОЗУ1 13 соединены с первым и вторым выходами схемы управления 18. Второй и третий входы ОЗУ2 14 соединены с третьим и четвертым выходами схемы управления 18. Выход ОЗУ1 13 соединен с первым входом регистра числа 4. Выход ОЗУ2 14 соединен с вторым входом регистра числа 4. Выход регистра 4 соединен с входом обнаружителя 1 5. Первый выход обнаружителя 1 5 соединен с первым входом схемы согласования по времени 1 15. Второй вход схемы 1 15 соединен с пятым выходом схемы управления 18. Второй выход обнаружителя 15 соединен с первым входом схемы согласования по времени 2 16. Второй вход схемы 2 16 соединен с шестым выходом схемы управления 18. Выход схемы согласования по времени 1 15 соединен с входом обнаружителя 2 7. Выход схемы согласования по времени 2 16 соединен с другим входом обнаружителя 2 7. Выход обнаружителя 2 7 является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал через аналого-цифровой преобразователя 1 и регистр числа 2 записывается в ОЗУ1 13. Интервал записи выборок смеси сигнала и шума в ОЗУ1 13 определяется схемой управления 18.

После завершения записи входного сигнала ОЗУ1 13 переходит в режим считывания. Информация из ОЗУ1 13 считывается через регистр числа 4 в обнаружитель 1 15. Одновременно в ОЗУ2 14 записываются новые выборки схемы сигнал и шума. Интервал считывания информации из ОЗУ1 13 и интервал записи информации в ОЗУ2 14 определяются схемой управления 18.

Обнаружителем 1 5 осуществляется поиск сигнала в сжатом времени. Согласование копии сигнала в обнаружителе 2 7 с точкой тревоги на временной оси осуществляется схемой согласования по времени 1 15. При возникновении тревоги обнаружителем 2 7 осуществляется ее проверка. Если обнаружителем 2 76 принято решение о наличии сигнала, поиск прекращается.

В противном случае на обнаружитель 1 15 считывается информация из ОЗУ2 14. В ОЗУ1 13 одновременно записываются новые выборки смеси сигнала и шума. Согласование по времени теперь осуществляется схемой согласования по времени 2 16. Затем осуществляется перепроверка обнаружителем 2 7. Цикл поиска сигнала в сжатом времени продолжается до обнаружителя сигнала.

Один из возможных вариантов управления при параллельном подключении двух ОЗУ представлен на фиг.4, где обозначено: 28 счетчик записи 1; 29 счетчик записи 2; 30 счетчик считывания 1; 31 счетчик считывания 2; 32 триггер записи 1; 33 триггер записи 2; 34 триггер считывания 1; 35 триггер считывания 2.

При включении устройства на первый вход счетчика записи 1 28 поступают тактовые импульсы "Ти.Зап.1". По второму входу счетчика записи 1 28 сигналом "Инт.Зап.1" (параллельным двоичным кодом) в счетчик записи 1 28 записывается двоичное число, определяющее интервал записи. Триггер 1 32 при этом сигналом "Уст. Тр. Зап. 1" устанавливается в "1". Остальные триггеры соответствующими сигналами устанавливаются в положение "0".

Управляющий сигнал "Зап.1" с триггером записи 1 32 подается на ОЗУ1 13. Сигнал "Зап.1" определяет интервал записи входного сигнала в ОЗУ1 13. Сигнал "К. Инт.Зап.1" со счетчика записи 1 28 периодически, через время, равное интервалу записи входного сигнала в ОЗУ1 13, поступает на схему согласования по времени 1 15. Сигналом "К.Инт.Зап.1" триггер записи 1 32 устанавливается в "0". Одновременно триггер записи 2 33 сигналом "Уст.Тр.Зап.2 и триггер считывания 1 34 сигналом "Уст.Тр.Счит.1" устанавливаются в "1".

С триггера записи 2 33 на вход ОЗУ2 14 поступает сигнал "Зап.2", который определяет интервал записи информации в ОЗУ2 14. Периодически, через время, равное интервалу записи входного сигнала в ОЗУ2 14, со счетчика записи 2 29 на схему согласования по времени 2 16 подается сигнал "К.Инт."Зап.2".

Одновременно с триггера считывания 1 34 на вход ОЗУ1 13 поступает сигнал "Счит.1", который определяет интервал считывания информации из ОЗУ1 13.

После завершения записи выборок смеси сигнала и шума в ОЗУ2 14 и считывания информации из ОЗУ1 13, триггеры: записи 2 33 и считывания 1 34 устанавливаются в "0", а триггеры: записи 1 32 и считывания 2 35 в "1". Таким образом, ОЗУ1 13 и ОЗУ2 14 работают в противоположных режимах.

Когда ОЗУ1 13 находится в режиме записи, ОЗУ2 14 находится в режиме считывания. Затем ОЗУ переключаются в противоположные режимы, что обеспечивает непрерывность работы системы.

Использование: в радиотехнике, в системах связи с шумоподобными сигналами. Сущность изобретения: сокращение времени поиска достигается за счет того, что к ОЗУ последовательно или параллельно включается второе ОЗУ, параллельно схеме согласования по времени включена вторая схема согласования по времени, введена схема управления. Введение второго ОЗУ обеспечивает непрерывную работу устройства: во время считывания выборок из первого ОЗУ происходит запись входных выборок во второе ОЗУ. Тактовая частота ПСП и длительность сигнала, записываемого в первое ОЗУ, отличается, как правило, от аналогичных параметров сигнала, записываемого во второе ОЗУ. Поэтому согласование во времени копии сигнала во втором обнаружителе с точкой тревоги на временной оси необходимо производить с учетом параметров. Для этого вводится вторая схема согласования по времени. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Устройство поиска шумоподобного сигнала, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый регистр числа и первый узел оперативной памяти, последовательно соединенные второй регистр числа, первый обнаружитель, первый узел согласования и второй обнаружитель, при этом вход устройства подсоединен со входом АЦП и вторым входом второго обнаружителя, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени поиска, введен второй узел оперативной памяти, узел управления и второй узел согласования, первый вход которого соединен с выходом первого обнаружителя, а выход подключен к второму входу второго обнаружителя, при этом первый и второй выходы узла управления соединены соответственно с третьим и четвертым входами первого узла оперативной памяти, выход которого соединен с первым входом второго узла оперативной памяти, третий и четвертый входы которого соединены с вторыми входами первого и второго узлов согласования, при этом выход второго узла оперативной памяти соединен с входом второго регистра числа. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что второй узел оперативной памяти подключен параллельно первому узлу оперативной памяти, при этом первые входы упомянутых узлов объединены и соединены с выходом первого регистра числа, а их выходы объединены и соединены с входом второго регистра числа.