СПОСОБ МНОГОКАНАЛЬНОГО РАСПОЗНАВАНИЯ РАДИОСИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2008 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для целей радиоконтроля излучений при решении задачи скрытого определения характеристик (частоты, ширины спектра, скорости манипуляции, вида передачи и других параметров) источников радиоизлучения (ИРИ).

Известен способ формирования признаков распознавания сигналов на основе их частотно-временных распределений (ЧВР) плотности энергии [1], при котором в качестве признаков распознавания сигналов формируют как минимум одномерный массив собственных чисел {λi}. Предполагается, что эти признаки имеют нормальный закон распределения. В качестве его параметров используют математическое ожидание М(λ) и среднеквадратическое отклонение σ(λ). Из этого массива отбирается минимальное количество контрастных признаков распознавания сигналов. Результаты моделирования подтверждают возможность автоматического формирования минимального количества контрастных признаков распознавания.

Однако указанный способ позволяет распознавать ограниченное количество видов радиосигналов, что обусловлено использованием только ЧВР их плотности энергии.

Известен способ разработки и применения моделей для распознавания речевых сигналов [2], при котором:

1) увязывают во времени блоки полученных тренинговых данных в разговорной речи и модели звуков речи;

2) объединяют модели в группы звуков и формируют соответствующие блоки;

3) формируют из блоков компоненты моделей;

4) из полученных компонентов составляют модели для каждой группы звуков речи;

5) принимают речевой сигнал и выделяют в нем звуки;

6) помещают каждый звук в определенную группу однородных звуков с использованием первого набора параметров по правилам дерева решений (классификаций);

7) выделяют в группе блок однородных звуков, используя второй набор параметров;

8) формируют набор новых классификационных признаков для блока однородных звуков;

9) корректируют модели групп звуков по новому набору классификационных признаков.

Сущность данного способа состоит в создании адаптивной системы формирования моделей сигналов для их распознавания.

Однако работа системы обеспечивается только при фиксированных параметрах системы получения входных сигналов.

Известны способ и устройство распознавания классов сигналов [3], обеспечивающие возможность распознавания сигнальных конструкций (СКК) с решетчатым кодированием и одновременно не усложняющих конструкцию устройства, его реализующего. Способ распознавания классов сигналов заключается в приеме Q реализаций сигнала, их запоминании и нахождении на основе обработки событий, называемых запрещенными, подсчете их общего числа S и сравнении вычисленного значения с заданным пороговым Sп. При выполнении условия S<Sп сигнал идентифицируют, как имеющий СКК с решетчатым кодированием.

Устройство распознавания классов сигналов содержит блок формирования адресов, блок памяти, блок определения запрещенных событий, блок принятия решения. Блок формирования адресов управляет запоминанием и считыванием принимаемых реализаций в блоке памяти. Блок памяти запоминает реализации на время анализа и передает сформированные под управлением блока формирования адресов две группы реализации в блок определения запрещенных событий. Этот блок выявляет запрещенные события путем сравнения этих двух групп реализаций, селекции вариантов, когда в паре групп только одна пара не совпадает, и сравнении младших разрядов реализаций в этой паре. Блок принятия решения подсчитывает число запрещенных событий, управляет процессом анализа и принимает решение о наличии в сигнале СКК с решетчатым кодированием.

Данные способ и устройство позволяют распознавать ограниченное количество видов радиосигналов, использующих конструкции с решетчатым кодированием.

Известно устройство распознавания радиосигналов [4], обеспечивающее повышение достоверности распознавания широкополосных радиосигналов с фазовой модуляцией. Устройство содержит частотный и амплитудный детекторы, анализаторы мгновенного спектра, умножители частоты на два, на четыре и на восемь, преобразователь аналог-код, блоки сравнения, блок клиппирования, детектор знака и блок логической обработки, который включает инверторы, элементы И, пороговые элементы и элементы НЕ.

Указанное устройство обеспечивает распознавание только широкополосных радиосигналов с фазовой модуляцией, что резко ограничивает область его использования.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ распознавания сигналов систем радиосвязи [5], принятый за способ-прототип, при котором осуществляется адаптивная многоступенчатая настройка параметров системы приема и цифровой обработки радиосигналов.

Данный способ распознавания сигналов систем радиосвязи включает:

а) прием радиосигнала x(t) радиоприемным устройством (РПУ);

б) преобразование радиосигнала в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП);

в) выполнение прямого дискретного преобразования Фурье S{Xi} и S{Xi²} над массивами отсчетов сигнала {Xi} и массивами квадратов отсчетов сигнала {Xi²} соответственно;

г) измерение по полученным спектрам частотных параметров принятого сигнала;

д) сравнение значений измеренных частотных параметров принятого сигнала с параметрами настройки РПУ;

е) осуществление подстройки частоты и полосы РПУ в случае выхода значений измеренных частотных параметров за границы допустимых значений и повторение действий с а) по д);

ж) выполнение обратного дискретного преобразования Фурье {Yi} над массивами S{Xi} при соответствии параметров настройки РПУ принятому сигналу;

з) измерение значений параметров принятого сигнала, входящих в первый набор классификационных признаков дерева классификации, построенного заранее;

и) отнесение принятого сигнала к определенной группе сигналов или к неизвестным сигналам по правилам дерева классификации;

к) формирование второго набора классификационных признаков сигналов для данной группы сигналов;

л) измерение значений параметров принятого сигнала, входящих во второй набор классификационных признаков;

м) отнесение принятого сигнала к одному из типов сигналов данной группы или к неизвестным сигналам данной группы по правилам дерева классификации;

н) в случае отнесения сигнала к неизвестному, осуществление подстройки частоты дискретизации АЦП и частоты и полосы РПУ и повторение действий с а) по н) до тех пор, пока не произойдет отнесение сигнала к определенному типу или не будет достигнуто максимальное значение количества циклов подстройки РПУ и АЦП, и в этом случае будет принято решение о приеме сигнала неизвестного типа.

Одним из недостатков способа-прототипа является его низкая пропускная способность при обслуживании потока заявок на распознавание множества радиосигналов, обнаруженных за короткий интервал времени в условиях сложной сигнальной обстановки, в силу чего велика вероятность пропуска заявок на обслуживание. Этот недостаток обусловлен реализацией способа-прототипа по одноканальной схеме обслуживания поступающих заявок.

Устройство-прототип распознавания сигналов, вариант структурной схемы которого составлен на основании описания способа-прототипа [5], содержит последовательно включенные радиоприемное устройство (РПУ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок вычисления прямого дискретного преобразования Фурье (ДПФ), блок вычисления частотных параметров сигнала, блок сравнения, блок вычисления обратного ДПФ, блок измерения первого набора признаков классификации, процессор первой ступени распознавания, блок формирования и измерения второго набора признаков классификации, процессор второй ступени распознавания, первый выход которого через блок управления количеством циклов настройки соединен со входами управления РПУ и АЦП через блок управления РПУ и АЦП, а второй выход является первым выходом устройства, второй выход которого соединен с вторыми выходами блока управления количеством циклов настройки и процессора первой ступени распознавания, а выход блока задания параметров настройки РПУ соединен со вторым входом блока сравнения, второй выход которого соединен со вторым входом блока управления РПУ и АЦП.

Недостатком устройства-прототипа является его низкая пропускная способность при обслуживании потока заявок на распознавание обнаруженных сигналов. Вследствие этого велика вероятность пропуска заявок на распознавание, особенно для прерывистых или кратковременных сигналов.

Техническим результатом изобретения является повышение пропускной способности способа и устройства распознавания радиосигналов в условиях сложной сигнальной обстановки за счет организации адаптивной многоканальной обработки поступающих заявок на распознавание обнаруженных радиосигналов.

Технический результат достигнут тем, что в способе распознавания радиосигналов, включающем процесс приема сигналов, содержащий последовательно включенные прием радиосигнала радиоприемным устройством (РПУ) и преобразование радиосигнала в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), процесс распознавания, содержащий последовательно включенные прямое дискретное преобразование Фурье над массивами отсчетов сигнала и измерение по полученным спектрам частотных параметров принятого сигнала, а также входящие в процесс распознавания последовательно включенные измерение значений параметров принятого сигнала, входящих в первый набор классификационных признаков дерева классификации, построенного заранее, отнесение принятого сигнала к определенной группе сигналов или к неизвестным сигналам по правилам дерева классификации, формирование второго набора классификационных признаков сигналов для данной группы сигналов, измерение значений параметров принятого сигнала, входящих во второй набор классификационных признаков, отнесение принятого сигнала к одному из типов сигналов данной группы или к неизвестным сигналам данной группы по правилам дерева классификации, согласно изобретению, получают или формируют задание на многоканальное распознавание радиосигналов, дополнительно формируют N-1 процессов приема сигналов, причем в каждом из N процессов приема сигналов после преобразования радиосигнала в цифровую форму запоминают в оперативной памяти процесса приема сигналов полученные цифровые отсчеты сигнала за заданный интервал времени контакта с сигналом, формируют поток цифровых отсчетов сигнала из отсчетов, хранящихся в оперативной памяти, выполняют в соответствии с заданием предварительную цифровую фильтрацию обнаруженных сигналов, формируя таким образом до K процессов выделения обнаруженных сигналов, дополнительно формируют m-1 процессов распознавания, коммутируют потоки цифровых отсчетов сигналов, полученных в процессах выделения обнаруженных сигналов, на входы q свободных из общего числа m процессов распознавания, в каждом из которых после измерения частотных параметров принятого сигнала перед измерением значений параметров принятого сигнала, входящих в первый набор классификационных признаков дерева классификации, выполняют дополнительную цифровую фильтрацию сигнала по измеренным значениям частотных параметров принятого сигнала, полученные по всем процессам распознавания выходные данные используют для формирования результатов распознавания и управления параметрами настройки РПУ, АЦП и процессов выделения обнаруженных сигналов, а также для управления коммутацией потоков цифровых отсчетов сигналов процессов выделения обнаруженных сигналов на входы свободных процессов распознавания, повторяют все действия, начиная с каждого из N процессов приема сигналов, до полного выполнения задания или его отмены.

Способ реализуется устройством многоканального распознавания радиосигналов, содержащим последовательно включенные радиоприемное устройство (РПУ) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), входящие в канал приема сигналов, канал распознавания, содержащий последовательно включенные блок вычисления прямого дискретного преобразования Фурье (ДЛФ) и блок вычисления частотных параметров сигнала, а также последовательно включенные блок вычисления обратного ДПФ, блок измерения первого набора признаков классификации, процессор первой ступени распознавания, блок формирования и измерения второго набора признаков классификации, процессор второй ступени распознавания, согласно изобретению, в устройство дополнительно включены блок коммутации и N-1 каналов приема сигналов, причем в каждый из N каналов приема сигналов дополнительно введены и подключены к выходу АЦП последовательно соединенные блок оперативной памяти и блок цифровой фильтрации, до K выходов которого подключены к входам блока коммутации, в устройство дополнительно включены блок формирования задания, блок управления каналами приема сигналов, блок формирования результатов распознавания и m-1 каналов распознавания, причем в каждый из т каналов распознавания включен блок дополнительной цифровой фильтрации сигнала, через который выход блока вычисления частотных параметров сигнала соединен с входом блока измерения первого набора признаков классификации, а второй выход процессора первой ступени распознавания соединен с выходом процессора второй ступени распознавания и одним из m входов блока формирования результатов распознавания, первый выход которого является выходом устройства, а второй выход соединен с входами блока управления каналами распознавания, блока управления каналами приема сигналов и блока формирования задания, выход которого через блок управления каналами приема сигналов соединен с другим входом блока управления каналами распознавания, выход которого соединен с входом управления блока коммутации, а выход блока управления каналами приема сигналов соединен с входами управления РПУ, АЦП и блока цифровой фильтрации каждого из N каналов приема сигналов.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ многоканального распознавания сигналов систем радиосвязи. На фиг.2 приведена блок-схема, поясняющая принципы построения алгоритма распознавания радиосигналов, реализованного в предлагаемых способе и устройстве.

Согласно предлагаемому способу:

1) получают или формируют задание на многоканальное распознавание радиосигналов;

2) производят настройку РПУ на определенную частоту и установку заданного значения ширины полосы принимаемых частот в каждом из N процессов приема в соответствии с заданием;

3) выполняют прием радиосигнала x(t) радиоприемным устройством (РПУ) в каждом из N процессов приема;

4) преобразуют принятый радиосигнал в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), настроенного на определенную частоту дискретизации входного сигнала;

5) запоминают в оперативной памяти процесса приема сигналов полученные цифровые отсчеты сигнала за определенный интервал времени контакта с сигналом;

6) формируют поток цифровых отсчетов сигнала процесса приема из отсчетов, хранящихся в оперативной памяти, и выполняют предварительную цифровую фильтрацию обнаруженных сигналов в соответствии с заданием, формируя таким образом в каждом из N каналов приема сигналов до К процессов выделения обнаруженных сигналов;

7) коммутируют q процессов выделения обнаруженных сигналов из их общего возможного количества N·K на входы q свободных из общего числа до m (q<=m) процессов распознавания;

8) выполняют прямое дискретное преобразование Фурье S{Xi} над массивами отсчетов сигнала {Xi} и формируют соответствующие частотные спектры сигнала;

9) производят измерение по полученным спектрам частотных параметров принятого сигнала в каждом из q процессов выделения обнаруженных сигналов;

10) в каждом из q процессов распознавания выполняют дополнительную узкополосную цифровую фильтрацию сигнала по измеренным значениям частотных параметров принятого сигнала в соответствующем подключенном при коммутации процессе выделения обнаруженных сигналов;

11) производят измерение значений параметров принятого сигнала, входящих в первый набор классификационных признаков дерева классификации, построенного заранее;

12) относят принятый сигнал к определенной группе сигналов, к определенному типу сигнала или к неизвестным сигналам по правилам дерева классификации;

13) формируют второй набор классификационных признаков сигналов для данной группы сигналов в случае отнесения сигнала к данной группе;

14) производят измерение значений параметров принятого сигнала, входящих во второй набор классификационных признаков;

15) относят принятый сигнал к одному из типов сигналов данной группы или к неизвестным сигналам данной группы но правилам дерева классификации;

16) полученные результаты по всем каналам распознавания используют для управления параметрами настройки РПУ, АЦП и процессов выделения обнаруженных сигналов в процессах приема, а также для управления коммутацией потоков цифровых отсчетов сигналов процессов выделения обнаруженных сигналов на входы свободных процессов распознавания;

19) повторяют все действия, начиная с настройки РПУ и АЦП в каждом из N процессов приема в соответствии с заданием до полного выполнения задания или его отмены.

Устройство, реализующее способ многоканального распознавания сигналов систем радиосвязи (Фиг.1), содержит N каналов приема 1, каждый из которых содержит последовательно включенные радиоприемное устройство (РПУ) 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, блок оперативной памяти 4 и блок цифровой фильтрации 5, имеющий до К выходов, причем выходы блоков цифровой фильтрации 5 каналов приема 1 подключены к входам блока коммутации 6.

Устройство также содержит m каналов распознавания 7, каждый из которых содержит последовательно включенные блок вычисления прямого дискретного преобразования Фурье (ДПФ) 8, блок вычисления частотных параметров сигнала 9, блок дополнительной узкополосной цифровой фильтрации 10, блок измерения первого набора признаков классификации 11, процессор первой ступени распознавания 12, блок формирования и измерения второго набора признаков классификации 13, процессор второй ступени распознавания 14, причем второй выход процессора первой ступени распознавания 12 соединен с выходом процессора второй ступени распознавания 14 и одним из m входов блока формирования результатов распознавания 15.

Первый выход блока формирования результатов распознавания 15 является выходом устройства, а второй выход соединен с входами блока управления каналами распознавания 16, блока управления каналами приема 17 и блока приема и формирования задания на распознавание 18, выход которого через блок управления каналами приема 17 соединен с вторым входом блока управления каналами распознавания 16, выход которого соединен с входом управления блока коммутации 6, а выход управления блока управления каналами приема 17 соединен с входами управления РПУ 2, АЦП 3 и блока цифровой фильтрации 5 каждого из N каналов приема 1.

Предлагаемое устройство, реализующее предлагаемый способ многоканального распознавания радиосигналов, работает следующим образом.

С помощью блока получения или формирования задания на распознавание обнаруженных сигналов 18 получают или формируют задание, в котором указывают, в том числе, значения частоты и ширины полосы частот (спектра) обнаруженных сигналов, подлежащих распознаванию их типов. В соответствии с полученным заданием блок управления каналами приема 17 устанавливает определенные значения частоты настройки Fc и ширины полосы частот dFрпу РПУ 2 каналов приема 1 (из их общего числа N), выбирая их, например, из условия минимизации числа требуемых каналов приема для приема и последующей обработки с целью распознавания обнаруженных в заданном диапазоне частот сигналов в соответствии с заданием. Как правило, значения ширины полосы частот dFрпу фильтра РПУ 2 и соответствующие значения частоты дискретизации Fдискр АЦП 3 выбирают и устанавливают по входам управления РПУ 2 и АЦП 3 с помощью блока 17 одинаковыми для всех N каналов приема. При этом их конкретные значения определяются не только предельными техническими параметрами соответствующих устройств, но и особенностями сигнальной обстановки в заданном диапазоне радиоволн. Обычно стремятся установить максимальные значения полосы частот РПУ всех каналов приема сигналов заранее, обеспечивая тем самым широкополосный прием сигналов каждым каналом приема в полосе частот, значительно превышающей ширину полосы частот спектра каждого из обнаруженных сигналов. В связи с этим в полосе частот каждого из широкополосных каналов, настроенного на определенную частоту Fj, могут одновременно находиться несколько сигналов, включенных в задание на распознавание. Это способствует сокращению количества каналов приема, требуемых для обеспечения выполнения данного задания.

При выполнении указанных условий каждым из N каналов приема (N>1) с помощью РПУ 2, настроенного на частоту Fj, принимают соответствующий широкополосный радиосигнал Xj(t), полученный с выхода антенной системы.

Полученный на промежуточной частоте Fпч с выхода РПУ 2 сигнал преобразуют в цифровую форму с помощью АЦП 3 с установленной частотой дискретизации Fдискр, в результате чего поступающие за заданное время контакта с сигналом цифровые отсчеты сигнала образуют в блоке оперативной памяти 4 массив цифровых эквивалентов (отсчетов) мгновенных значений принятого на частоте Fj сигнала {Xjr} (где jr - номер текущего отсчета).

Над массивом отсчетов сигнала {Xjr}, считываемых из блока оперативной памяти 4, в блоке предварительной цифровой фильтрации 5 выполняют выделение отдельных обнаруженных сигналов, предназначенных для дальнейшего распознавания в соответствии с заданием. При этом каждый из цифровых фильтров (до K экземпляров) данного широкополосного канала приема настраивают по командам с выхода управления блока управления каналами приема 17 на соответствующую частоту (с учетом того, что настройке широкополосного канала приема на частоту Fj соответствует номинальное значение промежуточной частоты с выхода РПУ 2) и устанавливают соответствующее заданию значение полосы пропускания данного фильтра, формируя таким образом до K узкополосных каналов приема в каждом широкополосном канале.

Из общего возможного количества до N·K выделенных таким образом узкополосных каналов приема с отсчетами отдельных сигналов с помощью блока коммутации 6 коммутируют потоки отсчетов обнаруженных сигналов с q выходов блоков цифровой фильтрации 5 (узкополосных каналов приема) на входы q свободных из общею числа до m (q≤m) каналов распознавания 7. Остальные m-q каналов распознавания 7 могут быть в это время заняты обслуживанием предыдущих заявок на распознавание, и не подлежат повторному использованию вплоть до получения в каждом из них результата распознавания. Управление процессами коммутации в блоке 6 выполняется с помощью команд с выхода блока управления каналами распознавания 16, подаваемых на вход управления блока коммутации 6. При этом в блоке 16 при формировании команд управления учитываются количество необслуженных (в соответствии с заданием) заявок на распознавание, поступающее от блока управления каналами приема 17 по второму входу блока 16, а также количество (q) свободных на данный момент времени каналов распознавания 7. Величина q рассчитывается на основании анализа потока результатов распознавания от блока формирования результатов распознавания 15, поступающих по мере выполнения алгоритма распознавания отдельными каналами распознавания, с его второго выхода на входы блока управления каналами распознавания 16 и блока управления каналами приема 17.

После коммутации q указанных каналов распознавания 7 в каждом из них в блоке вычисления прямого дискретного преобразования Фурье (ДПФ) 8 выполняют прямое ДПФ и получают массивы отсчетов спектров сигнала S{Xqi}. Как правило, вычисление ДПФ выполняют по одному из известных алгоритмов быстрого преобразования Фурье (БПФ). По полученным спектрам в блоке вычисления частотных параметров сигнала 9 измеряют основные частотные параметры принятого сигнала, например, значения средней частоты спектра Fc и ширины его полосы частот dFc, после чего уточняют параметры настройки канала распознавания на данный сигнал. Затем с помощью блока дополнительной узкополосной цифровой фильтрации 10 выполняют дополнительную узкополосную фильтрацию данного сигнала, в результате чего формируют на выходе блока 10 поток отсчетов выделенного узкополосного сигнала. Целесообразность выполнения этого этапа связана с тем, что в большинстве случаев действительные значения частоты принимаемого сигнала Fc и ширины спектра сигнала dFc несколько отличаются от значений, указанных в задании на распознавание. Это может быть вызвано, например, наличием в задании на распознавание неточных априорных данных о параметрах сигнала, ошибками в оценках параметров сигналов вследствие недостаточного по длительности интервала времени контакта с сигналом в процессе его предварительного обнаружения, когда не в полной мере проявились параметры сигнала, а также вследствие применения процедур приблизительной оценки параметров сигнала в процессе их обнаружения и т.д.

Таким образом, в устройстве реализуется процедура многоступенчатой адаптивной настройки каналов приема и распознавания на обнаруженные сигналы, включенная в задание на распознавание. Она заключается не только в обеспечении точной настройки на сигнал с учетом его технических параметров, но и в обеспечении эффективного использования имеющихся ресурсов (в том числе, каналов приема и распознавания).

В блоке измерения первого набора признаков классификации 11 измеряют значения параметров принятого сигнала, входящих в первый набор классификационных признаков дерева классификации, построенного заранее. К ним могут быть отнесены, например, количество локальных групп частотных составляющих в спектре сигнала Nгр (фиг.2), усредненная ширина спектра сигнала dFc, вид модуляции ВМ, количество уровней фазы, частоты или амплитуды при соответствующей системе модуляции, используемой в принятом сигнале и т.д.

В зависимости от сочетания измеренных в блоке 11 значений параметров принятого сигнала, входящих в первый набор классификационных признаков дерева классификации, по правилам дерева классификации (дерева решений), построенного заранее, относят в процессоре первой ступени распознавания 12 (1 ст. на фиг.2) принятый сигнал к одному из конкретных типов сигнала, к одной из выделенных ранее групп однотипных сигналов или к неизвестным сигналам.

Из фиг.2 следует, что в процессоре 12, реализующем правила первой половины (части) дерева классификации, сигнал с измеренными параметрами, например, Nгр=1 и dFc≤0.2 кГц отнесут к одной группе, включающей сигналы двух типов: NON и НС-1. Сигналы с параметрами Nгр=1, 0.2 кГц < dFc ≤ 3.0 кГц и видом модуляции сигнала ФМ8 (8-фазная манипуляция несущей частоты) отнесут к конкретному типу сигнала St-1, в то время как остальные сигналы с параметрами Nгр=1, 0.2 кГц < dFc ≤ 3.0 кГц, но с другим видом модуляции сигнала отнесут к неизвестным сигналам. В то же время принятый другой сигнал с параметрами Nгр=2 и dFc=0.1...3.0 кГц отнесут к другой группе, включающей сигналы трех других типов: ЧТ2, С-1 и С-2, а сигнал с параметрами Nгр=2 и dFc<0.1 кГц или Nгр=2 и dFc>3.0 кГц отнесут к неизвестным сигналам. Кроме того, к неизвестным сигналам будут отнесены сигналы с параметрами Nгр=1 и dFc>3.0 кГц, либо с параметром Nгр>2. Информация об отнесении сигнала к определенной группе поступает с выхода процессора 12 на вход блока формирования и измерения второго набора признаков классификации 13, а результат отнесения сигнала к определенному типу (например, St-1) или к неизвестным сигналам поступает с второго выхода процессора 12 вместе с результатом с выхода процессора второй ступени распознавания 14 на один из m входов блока формирования результатов распознавания 15.

В блоке 13 в зависимости от полученного в процессоре 12 результата отнесения сигнала к определенной группе сигналов производят формирование второго (контекстного) набора классификационных признаков, необходимых для разделения сигналов различных типов внутри сигналов данной группы (на второй ступени алгоритма распознавания - 2 ст. на фиг.2). При этом для каждой группы сигналов выполняют свойственный этой группе ряд дополнительных расчетов (например, производят расчет цифровых детекторов AM, ЧМ, ФМ сигналов, строят гистограммы скоростей манипуляции сигналов на выходах детекторов и т.д.). Так, например, для распознавания сигналов внутри первой группы (в соответствии с примером фиг.2) формируют набор классификационных признаков, содержащий два признака: наличие прерывистости сигнала (Прерыв.) и скорость телеграфирования (манипуляции) сигнала на выходе амплитудного детектора Vад. В то же время для распознавания сигналов внутри второй группы формируют набор, содержащий три признака: прерывистость сигнала и скорости телеграфирования (манипуляции) сигнала на выходах частотного (Vчд) и фазового (Vфд) детекторов. Аналогичным образом формируют наборы классификационных признаков для сигналов других групп, если к одной из них на первой ступени распознавания будет отнесен принятый сигнал. В общем случае указанные признаки могут быть сложными и включать для своего получения выполнение различных операций обработки сигналов. После формирования второго набора классификационных признаков измеряют значения соответствующих им параметров принятого сигнала, а также отдельные вспомогательные параметры сигнала (например, значения частоты центра "тяжести" спектра или середины спектра сигнала, ширины спектра сигнала на различных уровнях измерения, значение частоты максимальной составляющей спектра, скважность потока импульсов сигнала и т.д.).

Аналогично процедуре принятия решения в процессоре 12, по набору измеренных в блоке 13 значений параметров принятого сигнала, входящих во второй набор классификационных признаков, в процессоре второй ступени распознавания 14, подключенном к выходу блока 13 и реализующем правила второй половины дерева классификации, относят принятый сигнал к определенному типу (одному из типов) сигналов данной группы или к неизвестному сигналу данной группы. Например, для сигналов первой группы (НС-1 и N0N) определяют тип сигнала N0N, если при измерении значения параметра прерывистости получен результат "Нет" (отсутствие прерывистости - непрерывный сигнал); в случае получения другого ответа ("Есть" - сигнал прерывистый) и измеренного значения скорости телеграфирования на выходе амплитудного детектора Vад в пределах от 5 до 20 Бод принимают решение о приеме сигнала типа НС-1; если параметр Vад выходит за эти пределы, то принимают решение о приеме неизвестного сигнала. Аналогичным образом принимают решение о типе принятого сигнала, отнесенного в процессоре 12 к сигналам второй группы.

Полученные в каждом канале распознавания 7 результаты выдаются в блок формирования результатов распознавания 15 и в обобщенном виде выдаются на первый выход устройства, а данные о количестве и номерах асинхронно появляющихся свободных каналов распознавания (выполнивших описанные выше действия по реализации алгоритма распознавания и сформировавших результат распознавания) по второму выходу блока 15 поступают на входы блока управления каналами распознавания 16 и блока управления каналами приема 17. Как показано выше, эти данные используются для управления блоком коммутации 6.

Повторяют все описанные выше действия (начиная с настройки параметров РПУ 2 и АЦП 3) до тех пор, пока не произойдет выполнения всего задания, принятого блоком приема или формирования задания 18, если это задание в процессе его выполнения не будет оперативно отменено или заменено другим заданием.

Источники информации

[1] Аладинский В.А., Мотков В.И., Симонов А.Н. "Метод формирования признаков распознавания сигналов на основе их частотно-временных распределений плотности энергии". Сборник научных трудов по материалам 6-й международной конференции «Теория и техника передачи, приема и обработки информации» 17-19.09.2000 г., Харьковский ПТУРЭ, стр.396-398.

[2] Патент US 5715367 A, 03.02.1998, "Apparatuses and methods for developing and using models for speach recognition".

[3] RU 2133501 C1, 20.07.1999, Способ и устройство распознавания классов сигналов.

[4] RU 2154896 C1, 20.08.2000, Устройство распознания радиосигналов.

[5] RU 2216748 C2, 21.06.2001, Способ распознавания сигналов систем радиосвязи.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для целей радиоконтроля излучений при решении задачи скрытого определения характеристик (частоты, ширины спектра, скорости манипуляции, вида передачи и других параметров) источников радиоизлучения (ИРИ). В предлагаемом способе и устройстве для его реализации, согласно изобретению, применена многоканальная схема приема и распознавания радиосигналов, использующая возможности цифровой обработки принятых сигналов в широкой полосе частот и обеспечивающая адаптивное управление процессами обработки с учетом результатов измерения технических параметров принятых сигналов, характеристик потока заявок на распознавание, а также полученных результатов распознавания сигналов. Изобретение обеспечивает повышение пропускной способности способа и устройства распознавания радиосигналов в условиях сложной сигнальной обстановки за счет организации адаптивной многоканальной обработки поступающих заявок на распознавание обнаруженных радиосигналов. 2 н. ф-лы, 2 ил.

1. Способ многоканального распознавания радиосигналов, включающий процесс приема сигналов, содержащий последовательно включенные прием радиосигнала радиоприемным устройством (РПУ) и преобразование радиосигнала в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), процесс распознавания, содержащий последовательно включенные прямое дискретное преобразование Фурье над массивами отсчетов сигнала и измерение по полученным спектрам частотных параметров принятого сигнала, а также входящие в процесс распознавания последовательно включенные измерение значений параметров принятого сигнала, входящих в первый набор классификационных признаков дерева классификации, построенного заранее, отнесение принятого сигнала к определенной группе сигналов или к неизвестным сигналам по правилам дерева классификации, формирование второго набора классификационных признаков сигналов для данной группы сигналов, измерение значений параметров принятого сигнала, входящих во второй набор классификационных признаков, отнесение принятого сигнала к одному из типов сигналов данной группы или к неизвестным сигналам данной группы по правилам дерева классификации, отличающийся тем, что получают или формируют задание на многоканальное распознавание радиосигналов, дополнительно формируют N-1 процессов приема сигналов, причем в каждом из N процессов приема сигналов после преобразования радиосигнала в цифровую форму запоминают в оперативной памяти процесса приема сигналов полученные цифровые отсчеты сигнала за заданный интервал времени контакта с сигналом, формируют поток цифровых отсчетов сигнала из отсчетов, хранящихся в оперативной памяти, выполняют в соответствии с заданием предварительную цифровую фильтрацию обнаруженных сигналов, формируя таким образом до К процессов выделения обнаруженных сигналов, дополнительно формируют m-1 процессов распознавания, коммутируют потоки цифровых отсчетов сигналов, полученных в процессах выделения обнаруженных сигналов, на входы q свободных из общего числа m процессов распознавания, в каждом из которых после измерения частотных параметров принятого сигнала перед измерением значений параметров принятого сигнала, входящих в первый набор классификационных признаков дерева классификации, выполняют дополнительную цифровую фильтрацию сигнала по измеренным значениям частотных параметров принятого сигнала, полученные по всем процессам распознавания выходные данные используют для формирования результатов распознавания и управления параметрами настройки РПУ, АЦП и процессов выделения обнаруженных сигналов, а также для управления коммутацией потоков цифровых отсчетов сигналов процессов выделения обнаруженных сигналов на входы свободных процессов распознавания, повторяют все действия, начиная с каждого из N процессов приема сигналов, до полного выполнения задания или его отмены.2. Устройство многоканального распознавания радиосигналов, содержащее последовательно включенные радиоприемное устройство (РПУ) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), входящие в канал приема сигналов, канал распознавания, содержащий последовательно включенные блок вычисления прямого дискретного преобразования Фурье (ДПФ) и блок вычисления частотных параметров сигнала, а также последовательно включенные блок измерения первого набора признаков классификации, процессор первой ступени распознавания, блок формирования и измерения второго набора признаков классификации, процессор второй ступени распознавания, отличающееся тем, что в устройство дополнительно включены блок коммутации и N-1 каналов приема сигналов, причем в каждый из N каналов приема сигналов дополнительно введены и подключены к выходу АЦП последовательно соединенные блок оперативной памяти и блок цифровой фильтрации, до К выходов которого подключены к входам блока коммутации, в устройство дополнительно включены блок формирования задания, блок управления каналами приема сигналов, блок формирования результатов распознавания и m-1 каналов распознавания, причем в каждый из m каналов распознавания включен блок дополнительной цифровой фильтрации сигнала, через который выход блока вычисления частотных параметров сигнала соединен с входом блока измерения первого набора признаков классификации, а второй выход процессора первой ступени распознавания соединен с выходом процессора второй ступени распознавания и одним из m входов блока формирования результатов распознавания, первый выход которого является выходом устройства, а второй выход соединен с входами блока управления каналами распознавания, блока управления каналами приема сигналов и блока формирования задания, выход которого через блок управления каналами приема сигналов соединен с другим входом блока управления каналами распознавания, выход которого соединен с входом управления блока коммутации, а выход блока управления каналами приема сигналов соединен с входами управления РПУ, АЦП и блока цифровой фильтрации каждого из N каналов приема сигналов.