Способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно-разнесенных измерительных средствах Российский патент 2023 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к радиотехнике, телеизмерительной технике и может быть использовано при приеме, регистрации и совместной обработке телеметрических сигналов с временным разделением каналов, переданных с летательного аппарата и зарегистрированных на пространственно-разнесенных измерительных средствах способом фиксации мгновенных значений сигналов на промежуточной частоте.

Известен способ разнесенного приема, заключающийся в троекратном повторении каждого разряда сообщения при передаче и регистрации того разряда, который был принят хотя бы два раза из трех [1].

Известен способ разнесенного приема, заключающийся в приеме неоднократно повторенного сообщения телеизмерения и регистрации сообщения, принятого большее число раз, чем все другие [2].

Недостатком известных способов совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов является то, что совместная обработка зарегистрированных сигналов осуществляется после выполнения процедур детектирования, синхронизации и демодуляции, что в условиях низких соотношений сигнал-шум на входах приемных устройств приводит к возникновению большого числа аномальных погрешностей в результате некачественной работы решающих устройств (неуверенной работы) на всех измерительных средствах. Такие участки характеризуются большим числом отбраковываемых выборок (участками частичной потери телеметрической информации).

Наиболее близким к предлагаемому является способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах, заключающийся в том, что совместную обработку телеметрических сигналов осуществляют на промежуточной частоте до решающих устройств путем реализации принципов когерентного сложения, который предполагает выполнение операции компенсации разности фаз между сигналами, зарегистрированными в разных каналах разнесения, и умножение на весовые коэффициенты, которые характеризуют зависимость изменения амплитуды сигнала от изменения коэффициента передачи в каждом канале разнесения, при этом вычисляют множество функций взаимной корреляции (ФВК) между первым и каждым другим зарегистрированными телеметрическими сигналами (каналами разнесения), определяют значение разности фаз телеметрических сигналов, зарегистрированных в первом и каждом другом каналах разнесения, при котором ФВК имеет максимум и формируют реализацию суммарного сигнала при найденных значениях разностей фаз всех телеметрических сигналов, зарегистрированных в разных каналах разнесения [3].

Известный способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах, предусматривает выполнение следующих операций:

регистрацию на Q пространственно разнесенных измерительных средствах на промежуточной частоте до решающих устройств телеметрических сигналов где q = 1, 2, 3, …, Q - номера каналов разнесения; j = (1, 2, …, D) - номера выборок телеметрических сигналов; d - период дискретизации этих сигналов;

при медленных замираниях зарегистрированные сигналы умножают на весовые коэффициенты μ^q, которые характеризуют зависимость изменения амплитуды сигнала от изменения коэффициента передачи в каждом канале разнесения;

вычисляют множество функций взаимной корреляции (ФВК) между первым и каждым другим зарегистрированными телеметрическими сигналами (каналами разнесения) (q = 2, 3, …, Q - номера каналов разнесения; d = 0, 1, 2, …, D - ординаты ФВК; - значения разностей фаз телеметрических сигналов зарегистрированных в первом и каждом другом q-ом каналах разнесения);

определяют значение разности фаз телеметрических сигналов зарегистрированных в первом и каждом другом q-ом каналах разнесения, при котором ФВК имеет максимум (характеризующий соответствие данных, зарегистрированных в первом канале разнесения, данным, зарегистрированным в q-ом канале разнесения); формируют реализацию суммарного сигнала

при найденных значениях разностей фаз всех телеметрических сигналов зарегистрированных в разных каналах разнесения.

Известный способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах, позволяет сформировать обобщенный массив данных на основе совместной обработки мгновенных значений сигналов, зарегистрированных на промежуточной частоте до решающих устройств, что позволяет улучшить отношение сигнал-шум на входе решающего устройства. В результате достигается сокращение потерь телеизмерений, связанных с пороговым эффектом приемной аппаратуры, возникающем при неблагоприятных условиях приема на пространственно разнесенных измерительных средствах.

Однако, при его использовании для приема телеметрических сигналов на пространственно разнесенных измерительных средствах при малых значениях (меньше единицы) отношения сигнал-шум попарно вычисленное множество ФВК между первым и каждым другим зарегистрированными телеметрическими сигналами является зашумленным и попарное определения коэффициента корреляции ненадежно, что не позволяет адекватно определить значение разности фаз телеметрических сигналов, зарегистрированных в первом и каждом другом каналах разнесения, при этом не в полной мере используется совокупная энергия разнесенных сигналов. В результате невозможно сформировать реализацию суммарного сигнала с улучшенным отношением сигнал-шум на входе решающего устройства.

Поэтому в условиях низких значений (меньше единицы) отношений сигнал-шум на входах приемных устройств на измерительных средствах при совместной обработке принимаемых сигналов возникает большое число аномальных погрешностей в результате некачественной работы решающего устройства (неуверенной работы) и возникает большое число отбраковываемых выборок (участков потери телеметрической информации).

Следовательно, недостатком известного способа совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах, является недостаточная помехоустойчивость в условиях низких значений (меньше единицы) отношений сигнал-шум на входах приемных устройств измерительных средств.

Для устранения указанного недостатка необходима реализация технологии формирования обобщенного массива данных на основе совместной когерентной обработки до решающего устройства всех сигналов, принимаемых в условиях низких значений (меньше единицы) отношений сигнал-шум на входах приемных устройств пространственно разнесенных измерительных средств, что позволит в результате совместной обработки улучшить отношение сигнал-шум (до значений, больших единицы) на входе решающего устройства и, как следствие, сократить потери телеметрических данных.

Задача изобретения состоит в том, что требуется разработать способ, позволяющий сократить потери результатов телеизмерений, возникающих в условиях низких значений (меньше единицы) отношений сигнал-шум на входах приемных устройств пространственно разнесенных измерительных средств.

Указанная цель достигается тем, что совместную обработку телеметрических сигналов осуществляют на промежуточной частоте до решающих устройств путем реализации принципов когерентного сложения, который предполагает выполнение операции компенсации разности фаз между сигналами, зарегистрированными в разных каналах разнесения, и умножение на весовые коэффициенты, которые характеризуют зависимость изменения амплитуды сигнала от изменения коэффициента передачи в каждом канале разнесения; формируют множество вариантов реализации суммарного сигнала при различных задаваемых значениях разностей фаз сигналов, зарегистрированных в разных каналах разнесения, для каждого варианта реализации суммарного сигнала определяют значение мощности полученного суммарного сигнала, сравнивают значения мощности всех вариантов реализации суммарного сигнала, после чего выбирают из множества сформированных вариантов реализации суммарного сигнала реализацию суммарного сигнала с максимальным значением мощности.

Предлагаемый способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах, обеспечивает использование совокупной энергии всех разнесенных сигналов на основе их когерентного сложения, что позволяет повысить значение отношения сигнал-шум на входе решающего устройства.

Предлагаемый способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах, предусматривает выполнение следующих операций:

регистрируют на Q пространственно разнесенных измерительных средствах на промежуточной частоте до решающих устройств телеметрические сигналы где q = 1, 2, 3, …, Q - номера каналов разнесения; j = (1, 2, …, D) - номера выборок телеметрических сигналов; d - период дискретизации этих сигналов;

при медленных замираниях зарегистрированные сигналы умножают на весовые коэффициенты μ^q, которые характеризуют зависимость изменения амплитуды сигнала от изменения коэффициента передачи в каждом канале разнесения;

формируют множества вариантов реализации суммарного сигнала

при различных задаваемых значениях разностей фаз сигналов и зарегистрированных в разных каналах разнесения;

для каждого варианта реализации суммарного сигнала определяют значение мощности

полученного суммарного сигнала;

сравнивают значения мощности всех вариантов

реализации суммарного сигнала,

выбирают из множества сформированных вариантов реализации суммарного сигнала реализацию суммарного сигнала с максимальным значением мощности.

Основу изобретения составляет такой выбор способа совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах, при котором обеспечивается использование совокупной энергии всех разнесенных сигналов на основе их когерентного сложения, что позволяет повысить значение отношения сигнал-шум на входе решающего устройства.

Таким образом, достигается технический результат - сокращение потерь результатов телеизмерений, возникающих в условиях низких значений (меньше единицы) отношений сигнал-шум на входах приемных устройств пространственно разнесенных измерительных средств.

ЛИТЕРАТУРА

1. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. - М.: Сов. радио, 1963, с. 340.

2. Мановцев Л.А. Введение в цифровую радиотелеметрию. - М.: Энергия, 1967, с. 295.

3. RU 25075892014.

Изобретение относится к радиотехнике, телеизмерительной технике и может быть использовано при приеме, регистрации и совместной обработке телеметрических сигналов с временным разделением каналов, переданных с летательного аппарата и зарегистрированных на пространственно-разнесенных измерительных средствах способом фиксации мгновенных значений сигналов на промежуточной частоте до решающих устройств. Технический результат: сокращение потерь результатов телеизмерений, возникающих в условиях низких значений (меньше единицы) отношений сигнал-шум. Сущность: совместную обработку телеметрических сигналов осуществляют на промежуточной частоте до решающих устройств путем реализации принципов когерентного сложения. Для этого выполненяют операции компенсации разности фаз между сигналами, зарегистрированными в разных каналах разнесения, и умножают на весовые коэффициенты, которые характеризуют зависимость изменения амплитуды сигнала от изменения коэффициента передачи в каждом канале разнесения. При этом формируют множество вариантов реализации суммарного сигнала при различных задаваемых значениях разностей фаз сигналов, зарегистрированных в разных каналах разнесения. Для каждого варианта реализации суммарного сигнала определяют значение мощности полученного суммарного сигнала. Сравнивают значения мощности всех вариантов реализации суммарного сигнала. Выбирают суммарный сигнал с максимальным значением мощности.

Способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах, заключающийся в том, что совместную обработку телеметрических сигналов осуществляют на промежуточной частоте до решающих устройств путем реализации принципов когерентного сложения, который предполагает выполнение операции компенсации разности фаз между сигналами, зарегистрированными в разных каналах разнесения, и умножение на весовые коэффициенты, которые характеризуют зависимость изменения амплитуды сигнала от изменения коэффициента передачи в каждом канале разнесения, отличающийся тем, что формируют множество вариантов реализации суммарного сигнала при различных задаваемых значениях разностей фаз сигналов, зарегистрированных в разных каналах разнесения, для каждого варианта реализации суммарного сигнала определяют значение мощности полученного суммарного сигнала, сравнивают значения мощности всех вариантов реализации суммарного сигнала, после чего выбирают из множества сформированных вариантов реализации суммарного сигнала реализацию суммарного сигнала с максимальным значением мощности.