Способ определения временной задержки одного сигнала относительно другого Советский патент 1985 года по МПК G04F10/06 

frilt

00

4 4

Изобретение относится к радиотехнике и акустике и может быть использовано в кор1 епяционных экстремальных системах.для измерения временных задержек случайных сигналов.

Известен способ для определения временной задержки одного сигнала относительно другого, заключающийся в том, что один из сигналов сдвигают на различное время, умножают на второй сигналi и их произведение интегрируют по времени, после чего определяется местоположение максимума взаимной корреляционной функции (ВКФ) i .

Недостатком данного способа является возможность использования для случая, когда источник, излучающий исследуемые сигналы, неподвижен относительно приемника, и измеряемая временная задержка постоянна (D(t) const). Если источник сигнала движется, увеличение времени интегрирования приводит к декорреляции сигналов, искажению формы ВКФ, смещению и расплыванию корреляционного максимума, который в конце концов может вообще исчезнуть. Поэтому время интегрирования приходится ограничивать интервалом, на протяжении которого изменение временной задержки не приводит к существенной декорреляции сигналов. В этом интервале задержку можно считать постоянной. При этом ограничение времени интегрирования ограничивает точность определения задержки.

Известен также способ определения временной задержки одного сигнал относительно другого, основанный на том, что один из сигналов задерживают на задержки, зависящие от времени по квадратичному закону, перемножают со вторым сигналом и интегрируют по времени, при этом три параметра .квадратичного акона подбирают таким образом, чтобы они обеспечивали максимальнре значение интеграла по времени 2 J .

Однако этот способ имеет недостаточную точность измерения, обусловленную тем, что временная задержка может выражаться полиномом вьпие второй степени источник сигнала движется с переменным ускорением.

Цель изобретения - повьшение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения временной задержки одного сигнала относительно другого, основанного на том, что один из сигналов задерживаю на задержки, зависящие от времени по квадратичному закону, перемножают со вторым сигналом и интегрируют по времени, при этом три параметра квадратичного закона подбнрают таким образом, чтобы они обеспечивали максимальное значение ннтеграла по времени, подвергают первыйсигнал временной задержке, зависящей от времени по квадратичному закону с тремя подобранными параметрами, и полученный в результате этой задержки новый сигнал вторично задерживают на задержки, зависящие от времени по квадратичному закону и вторично подбирают три параметра квадратичного закона, обеспечиваю11а1е максимум интеграла от произведения дваляы задержанного первого сигнала и незадержанного второго сигнала и продолжают этот процесс до тех пор, пока максимальное значение интеграла, полученное на последзтощем шаге, с заданной точностью не совпадает с максимальным значением интеграла, полученным на предьщущем шаге.

На чертеже приведена схема пример реализации способа.

Один из сигналов, например F;((t), задерживают на переменные временные задержки (квадратичные задержки), изменяющиеся со временем по квадратичному закону

ta,-k;b;(t)a;+k;t+b;t2 (I) с различными значениями трех параметров а, k, . Границы изменения параметров (а;, k-, b,) определяются конкретными условиями эксперимента. Ff:;(t)F,(t-2 b;(t)F, t-(a,.k t .(2)

Казкдый из задержанных сигналов p9i, ,bi j.j умножают на второй сигнал ) и интегрируют по времени. Значения параметров (а|, kj, bj) подбирают таким образом, чтобы соответствующий интеграл принимал наибольшее значение

R( 1 F, t-(a;+k;t4-b;t

о 14)

FjCt) Rca;kibO-О)

После этого первый сигнал F(t) подвергают квадратичной временной задержке с полученными значениями параметров (aj, k,, b,) Ff (t)F, t-(a;+k;ttb;t«); (4 Полученный таким образом новый сигнал (t) вторично задерживают на квадратичные задержки (1) с различными значениями параметров (а,k, b) и вторично подбирают параметры ,. ,,-, b; b., обеспечивающие наибольшее значение интеграла (5) от про 1зведения задержанного (t) с вторым сигнасигнала F лом F-(t) -1 rt-fa + ,(140 J F , : t U,4, + (aj,k,,T,j) ,() .t2). F2(t) Этот процесс продолжают до тех. пор, пока максимальное значение интеграла Юд J, У полученное на шаге р с заданной точностью совпадает, с максимальным значением интег (p-i) предьщущем шаге р -1. Производя при зтом подстановки квадратичной функции ,+(l-k, t-bpt с параметра ми а., kp, b, полученными на последующем шаге р в полином tj р. (t полученный на предьщущем шаге р -1 С, (t)-a, + (l+R,)t-b, t tV (t) (j, -aj + (l-k2)t-b,j- t (t)4VHC-4 + ()t-bpti, (6 получаем после р -го шага функцию о времени t S(t)t-lfp(t),(7 определяющую вpeмeннo сдвИг сигнал F(t) относительно сигнала F(t) в любой момент времени t в интервале (0,Т), Время интегрирования Т неограничено. На чертеже приведена схема уст- ройства, реализующая способ. Устройство содержит управляемую линию 1 задержки, линии 2-4 фиксированной задержки, линии 5-1, 5-2,. 5-п квадратичной задержки, коррелометры 6-1, 6-2, ... 6-,п, экстрематор 7, вычислительный блок 8, первый, второй ключи 9 и 10. Выход пер вого ключа 9 через управляемую лини 1 задержки подключен к линиям 5-1, 5-2, ... 5-п задержки, выходы которых через первые входы корреломет-ров 6-1, 6-2, ... 6-п подключены к входам экстрематора 7, выход которого соединен с вычислительным блоком 8. Его выход соединен с управля ющим входом управляемой линии 1 задержки. Вторые входы коррелометров 6-1, 6-2, ... 6-п через линию 2 фиксиро.ваниой задержки соединены с выходом второго ключа 10. Линия 4 задержки соединяет вторые входы коррелометров с выходом линии 2 фиксированной задержки, а линия 3 задержи ки соединяет выход управляемой линии 1 задержки с ее входом. Управляемая линия задержки (УЛЗ) 1 выполняется из последовательно соединенных АЦП, вычислительного блока и ЦАП. Устройство работает следукщим образом. Первый и второй ключи 9 и 10 замыкаются на время Тр, равное необходимой длине реализации сигналов Р(t) и ) , и сигнал F(t) поступает на вход УЛЗ. Одновременно сигнал F.(t) поступает на вход 1шнии 2 задержки (ЛЗ). (1«1ксированная задержка Тл ЛЗ 2 устанавливается таким образом, чтобы обеспечить запаздывание второго сигнала ) относительно сигнала F.(t) в любой момент времени на всей длине реализации Тп сигналов. Через время Тр первый и второй ключи 9 и 10 размыкаются, и ввод сигналов F(t) ) в устройство прекращается. УЗЛ 1 в зависимости от значений параметров а,к,в, поступающих с выхода вычислительного блока 8 на ее управляющий вход, задерживает поступающий на ее вход сигнал на зависящую от времени t по квадратичному закону (с тремя параметрами а,к,в) задержку (1) Так как в исходном оостоянии значения параметров а,к,в, подаваемь1к на управлякщий вход УЛЗ 1, равны нулю, сигнал Fi (t) с нулевой задержкой проходит через УЛЗ 1 и поступает на входы линий 5-1 - 5-п задержки и на вход ЛЗ 3. Фиксированные задержки Т л ЛЗ 3 и ЛЗ 4 выбираются такими, чтобы в ин-. тервале времени Та в казвдом из коррелометров (6-1-6-п) произошло построение взаимной корреляционной функции (ВКФ) задержанного соответствующей ЛЗ 5 первого сигнала с вторыми сигналом, вьделение экстрематором 7 ВКФ с наибольшим максимумом и определение параметров а,к,в,соответствукяцих этому наибольшему максимуму. Каждая из ЛЗ 5-1-5-п со своими фи сснрованными значениями параметров k , 1 задер жнвает поступающий на ее вход первый

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕННОЙ ЗАДЕРЖКИ ОДНОГО СИГНАЛА ОТНОСИ- , ТЕЛЬНО ДРУГОГО, основанный на том, что один из сигналов задерживают на задержки, зависящие от времени по квадратичному закону, перемножают со вторым сигналом и интегрирзпот по времени, при этом три параметра квадратичного закона подбирают таким образом, чтобы они обеспечивали максимальное значение интеграла по времени, о тлич ающийс я тем, что, с целью повышения точности, первый сигнал.подвергают временной задержке, зависящей от времени по квадратичному закону с тремя подобранными параметрами, и полученный в результате этой задержки новый сигнал вторично задерживают на задержки, зависящие от времени по-квадратичному закону и вторично подбирают три параметра квадратичного закона, обеспечивакяцие максимум интеграла от прбизведения дважды задержанного первого сигнала и незадержанного второго сигнала и проt8 должают этот процесс до тех пор, пока максимальное значение интеграла, полученное на последуцяцем шаге, с заданной точностью не совпадает с максимальным значением интеграла, полученным на предьщущем шаге.