Цифровой коррелятор для обнаружения эхосигналов Советский патент 1989 года по МПК G06F17/15 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для взаимокорреляционной обработки в реальном масштабе времени зондирующего сигнала и эхосигнала, имеющего доплеровское смещение частот.

Цель изобретения - расширение полосы анализируемых частот доплеров- ского смещения в сторону отрицательных приращений частоты эхосигнала.

На фиг. 1 предстаютена структурная схема цифрового коррелятора для обнаружения эхосигналов| на фиг„2 - структу}-5ная схема рециркуляционного запоминающего устройства зондирую1в;е- го сигнала.

Коррелятор (фиг, 1) содерлшт п рециркуляционных запоминающх уст- ройств 1 зондирующего сит нала (п число каналов анализа), ц элементов ИЛИ-НЕ 3, аналого-цифровой преобра™ ,зовате.пь 4, регистр 5, ключ 6, зле- нент li 7, счетчик 8, ген€;ратор 9 импульсов, ,генератор 10 тактовых им- пульсов, элемент 11, вход 12 зон д1-1рующего сигнала коррелятора, вход 13 эхосигнала коррелятора, установоч- ньш вход 14 коррелятора, канальные выходы 15 коррелятора,Рециркуляционное запоминающее устройство зондирующего сигнала (фиг,2) содержит аналого--11 1фровой преобразователь 16, первьй 17 и второй 18 регистры, коммутатор 19, ключ 20, элемент И 21, первый счетчик 22, генератор 23 импульсов и второй счетчик 24.

Принцип работы коррелятора основан на том, что при нали чии доплеровского смещения частоты эхосигнала точное

измерение взаимокорр€ ляцйонной функци между зондирующим сигналом и эхосиг- налом возможно только при выполнении условия K ,f + uf), где К и

to

5

0 5

3

0

Kj соответственно коэффициенты сжатия зондирзгющего сигнала и эхосигна™ ла Выбором величины К, в канале записи зондирующего сигнала обеспечивается компенсация доплеровского смещения частоты эхосигнапа. Изменение коэффициента 1гжатия осуществляется за счет изменения длительности импульса на выходе генератора импульсов, введенного в цепь формирования импульсов взятия выборок входного сигнала, Этот импульс блокирует сдвиг информа- . ции в блоке задерзкки и цепь формирования выборки входного сигнала на время, равное его длительности вследствие чего период взятия выборки входного сигнала увеличивается, что соответствует увеличению коэффициента сжатия при записи зон,цирующего сигна ла.

Коэффициент сжатия эхосигнала в рециркуляционном запоминающем устройстве эхосигнала .выбирается средним относительно коэффициента сжатия зондирующего сигнала по каналам доил ер овской расфильтровки.

Коррелятор работает следующим образом.

Установочный импульс по входу 14 поступает на входы счетчиков 22 и 24 всех рециркуляционных запоминающих устройств 1 зондирующего сигнала и устанавливает их В нулевое состояние. На выходе счетчика 24 появляется потенциал, поступающий на коммутатор 19, генератор 23 импульсов и на один из входов элемента. И-НЕ 11, причем коммутатор 19 подключает выход второго регистра 18 к входу ключа 20, замыкая кольцо записи зондирующего сигнала. С генератора 23 импульсов, работающего в ждущем режиме, снимае т- ся блокщ овка, а на выходе элемента

314

И-НЕ 11 появляется потенциал, блокирующий счетчик 8 и элемент И 7, препятствуя записи эхосигнала на время излучения зондирующего импульса в

После окончания установочного импульса счетчик 22 начинает счет тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора 10 тактовых иьшульсов, и с приходом N-ro импульса формирует импульс длительностью Т.., который используется для формирования выборки входного сигнала и для запирания ключа 20 на время записи входной выборки в регистр 17. Выборка зонди- рующего сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 16 записывается в регистр 17. Задний фронт выходного импульса счетчика 22 запускает генератор 23 импульсов, выходной сигнал которого - импульс паузы, блокирует через элемент ИЛИ-НЕ 3 элемент И 21 и счетчик 22, вследствие чего тактовые импульсы перестают поступать на регистры 17 и 18 и прекращается сдвиг информации.

Это состояние удерживается до окончания импульса паузы, после чего сни- мается блокировка и на выходе счетчи- ка 22 через N тактов формируется следующий управляющий импульс и вторая выборка зондирующего сигнала запишется в регистр 17, затем вновь сработает генератор 23 импульсов, и процесс записи повторится до заполнения рециркуляционного запоминающего устройства 1 зондирующего сигнала. Количество запоминающих выборок определяется вторым счетчиком 24, на вход которого поступают импульсы паузы. При достижении заданного количества 1ЩКЛОВ записи сигнал на выходе второго счетчика 24 меняется на инверсный, вследствие чего рециркуляционное за- поминающее устройство 1 переходит в режим хранения информации (второй регистр 18 исключается из кольца циркуляции выборок сигнала), а генератор 23 импульсов блокируется до по- ступления следующего установочного импульса. Сигналы с выхода второго счетчика 24 всех каналов поступают на входы элемента И-НЕ 11, и после окончания записи зондирующего сигма- ла во всех каналах на выходе элемента И-НЕ 11 появляется потенциал,, сни- макшщй блокировку с рециркуляционного запоминающего устройства эхосиг14

нала, вследствие чего начинает запись эхосигнала. Сжатые копии сигналов зондирующего сигнала и эхосиг- ,нала пост ттают на входы вычисления взаимокорреляционной футсции соответствующих каналов, где происходит вычисление взаямокорреляционной функции е

. КозйяЬициент сжатия эхосигнала устанавливается генератором 9 импульсов. Для обеспечения синхронного режима циркуляции выборок эхосигнала и зондирующего сигнала период циркуля иди выборок зондирующего сигнала удлиняется с помощью подачи импуль- са.-пауэы канала эхосигнала с выхода генератсра 9 импульсов через соответствующий элемент lilM-HE 3.1-..3-п Указанньй импульс блокирует сдвиг информационных выборок во всех рециркуляционных запоминающ х устройствах коррелятора.

Схема по строения коррелятора с доплеровской расфильтровкой обеспечивает совпадение синхроимпульсов во всех каналах после окончания записи зондируюдего сигнала. Это условие выполняется Бследствие того, что время записи зондирзтощего сигнала в любом канзле пропорционально NT - - t, N,(NT,, + пТ,д,) NT,6 (N+n) , где .jj о u.t . Кроме того, в каждом канале после окончания записи зо дируюЕсего сигнала до перехода в режи анализа эхосигнала период циркуляции также равен NT(.дg , что приводит к сихронной работе каналов коррелятора.

Формула изобретения

1.1ифровой коррелятор для обнаружения эхосигналов, содержащий рециркуляционное запоминакяцее устройство зодирующего сигнала, блок вычисления взаимокорреляционной функщШг генератор тактовых i-TMnj bcoB, регистр, ключ аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого является входом эхосигнала коррелятора, пер- вьй элемент И, счетчик и генератор импульсов, выход которого соединен с входом сброса счетчика и первым входом элемента И, выход переполнения счетчика соединен с входом останова генератора импульсов, тактовым входом аналого-цифрового преобразователя и управляющим входом ключа, выход которого через монтажное ИЛИ

соединен с выходом аналого-тдафрового преобразователя и информационным входом регистра, выход которого подключен к первому входу блока вычисления взаимокорреляционной функции, вход тактирования регистра соединен с выходом элемента И второй вход которого соединен с вьшодом генерато ра тактовых импульсов к счегньгм входом счетчика, первое рещ куляцион- ное запоминающее устройство зондкру- ющего сигнала содерзшт аналого-ящфро БОЙ преобразователь, ключ, коммутато i и два регистра, причем в первом ре- циркуляционном запо1у1инающем устрой-, стве зондирующего сигна1а информацио ньй вход аналого-ыт1фрозого преобразо вателя является входом зондирующего сигнала коррелятора, тактовьш вход ; аналого-плфрового преобразователя соединен с управляющим входом ключа,, , информационш,й выход которого, через :монтажное ИЛИ соединенный с выходом : аналого-цифрового преобразователя., ;подключен к информационному входу ;первого регистра, выход которого под- ключей к первому информационному вхо- ;ду комкутатора и информационному входу второго регистра5 вьпсод которого соединен с вторым информационным входом коммутатора и вторым входом блока вычисления ззаимокорре.геяционной функции, вькод которого является выходом коррелятора, выход коммутатора в первом рециркуля1щонном запоминающем устройстве зонди:рующего сигнала соединен с информационньЕм входом ключа, отличающийся тем, что, с дал-ью расщиренгж полосы анахи- зируемьп частот ,цоплеронс1сого смеще:- ния в сторону отрицательных приращений частоты эхосигнала, в него введены рециркуляционных запоминающих устройств зондирующего сш-нала (п - число каналов анализа) п-1 блоков вычисления взаимокорреляпдонной функции п элементов ИЛИ-НЕ и элемент И-НЕ, а в каждое реци:ркулЕционно.е запоминающее з стройство зондирующего сигнала введены два счетчика,, элемент И и генератор И1утульсов,,, причем в каждом реци)экуля1-(ионном запомина

10

20

25

4534

; п

30

35

40

45

146

ющем устройстве зондирующего сигнала выход -первого счетчика соединен с управляющим входом ключа и входом запуска генератора импульсов, выход которого Подк гтючен к счетному входу второго счетчика, выход которого соединен с входом блокирования генератора импульсов и управляющим входом конмутатора выход элемента И з каждом ре1р-гокуля -снонном запоминающем устройстве зондирующего сигнала под- 1 л сгчен к тактовым входам первого и второго регис фов, выход регистра соединен с информационным входом ключа и объеднненныьш первыми входами блоков вычисления вза мокорре- ляционной функции, вторые входы которых подключены соответственно к выходам вторьк регистров соответствующего ре-диркуляционыого запоминающего устройства зондирующего сигнала, Информа1щонные входы аналого-цифровых преобразователей рециркуляционных запоминающих устройств зондх рукще- го сигнапа соединены между собой, объединенные входы сброса первого и второго счетчиков рециркуляционных запоминакщих устройств зондиругощего сигнала являются установочными входами коррелятора, выход ге ератора тактовых импульсов соединен со счетными входаг М первых счетчиков и первыми входами элементов И р.ециркуля ционньгх запож-гнающих устройств зондирующего сигнала, выкодк генераторов иштульсов рецрфкуляционных запомкна- KSFflix устройств зондтоуюегдго сигнала подключены к первым входам соответст вующих элементов ИЛ11-НЕ., выходы которых соединены с входами останова, первых счетчиков и ETopbUvm входами элементов И соответствующих рециркуляционных запоминаюгокх устройств зондирующего сигнала, объединенные зто- рыа входы элементов ИЛИ-НЕ соединены с выходом генератора гфшульсов, выхо0

д:ы втор&пс счетчиков рециркгуляционкьтх запоминаязщих устро йств зоидргоующего подключены еооч-ветственно к входам элемента И-НЕ выход которого соединен с входом остаг овкк счтетчи- ка и третьим входом элемента И.

Фиг. 2

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для взаимокорреляционной обработки в реальном масштабе времени зондирующего сигнала и эхосигнала, имеющего доплеровское смещение частот. Целью изобретения является расширение полосы анализируемых частой доплеров- ского смещения в сторону отрицательных приращений частоты зхосигнала. Коррелятор содержит рециркуляционные запоминаюпще устройства зондирующего