Устройство для обнаружения эхо-сигналов Советский патент 1993 года по МПК G01S15/96 

Изобретение относится к гидроакустике и предназначено для автоматического обна- эхо-сигналов, представляющих интерес для рыбопоисковой эхолокации (эхо-сигналы рыбных косяков, грунта и так да/|ее) на фоне всей совокупности эхо-сиг- налов. получаемых на выходе гидролокаторе или эхолота (интересующие нас сигналы плНэс реверберационные помехи, сигналы от вукорассеивающих слоев, акустические шумы).

Цель изобретения - упрощение устройства путем исключения ОЗУ большой емкости, а также уменьшение разрядности элементов.

Структурная схема предлагаемого устройства изображена на чертеже.

Устройство включает аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, сумматор 2, дели- тел 3, мультиплексор 4, первый перемно- жит|ель 5. вычитатель 6. первый регистр 7, второй перемножитель 8, второй регистр 9, компаратор 10 и ключ 11,

Выход АЦП 1 связан с первым входом сумматора 2, первым входом мультиплексора 4, первым входом компаратора 10 и входом ключа 11. Выход мультиплексора 4

связан с первым входом первого перемножителя 5 и первым входом вычитателя 6. Выход первого перемножителя 5 связан со вторым входом вычитателя 6. Выход вычитателя 6 связан со вторым входом сумматора 2. Выход сумматора 2 связан с первым входом делителя 3. Выход первого регистра 7 связан со вторым входом делителя 3 и вторым входом первого перемножйтеля 5. Выход делителя 3 связан с первым входом второго перемножителя 8 и вторым входом мультиплексора 4. Выход второго регистра 9 связан со вторым входом второго перемножителя 8. Выход второго перемножителя 8 связан со вторым входом компаратора 10, Выход компаратора 10 подключен к управляющему входу ключа 12.

Устройство выполняет следующие операции.

Огибающая эхо-сигнала преобразуется в цифровые коды с помощью-АЦП 1.

На основании полученных кодов вычисляется усредненное значение огибающей по следующей формуле:

ч

Ё

00

о

ю со ел ю

7-1

At- -Ј{Ai + (Kc-1)Ai-1

(3)

где AI - усредненное значение амплитуды огибающей, получаемое в 1-м цикле преобразования;

AI - отсчет амплитуды огибающей в 1-м цикле преобразования;

АН - усредненное значение огибающей, полученное в (1-1)-м цикле преобразования;.

Кс - коэффициент усреднения (целое положительное число, аналогично Кс прототипа).

Выполнение процедуры по формуле (3) осуществляется с помощью сумматора 2, делителя 3, мультиплексора 4, первого1 перемножителя 5, вычитателя 6. Значение коэффициента Кс хранится в регистре 7. Выполнение формулы (3) производится для циклов преобразования с номером , считая от момента начало эхо-сигнала. При этом мультиплексор 4 находится в состоянии, когда к выходу подключается второй вход.

В первом цикле преобразование () вычисление производится по формуле:

Ai-J- At + (Kc-1)(4) К-с

где AI - отсчет амплитуды огибающей для

При этом мультиплексор 4 находится в состоянии, когда к выходу подключается первый вход. Это его состояние соответствует нулевому логическому уровню строба признак эхо-сигнала, поступающего на управляющий вход мультиплексора 4. Таким образом формула (4) действует на протяжении последовательности отсчетов АЦП 1, поступающих в течение нулевого строба признак сигнала, а моменту времени (отсчету) соответствует последний перед переключением строба код АЦП.

Далее, на основании полученного по формулам (3) или (4) значения AI вычисляется пороговый уровень для 1-го цикла преобразования PI:

Pi KnA7, (5) где Кп - пороговый коэффициент (дробное число, больше 1).

Выполнение процедуры по формуле (5) производится с помощью второго перемно- : жителя 8. Значение коэффициента Кп хранится в регистре 9. Обнаружение эхо-сигналов производится для каждого отсчета огибающей А путем сравнения с порогом, которое производится компаратором 10:

если AI Pi. то KI 1 - эхо-сигнал обнаружен, (6)

если AI Pi, то К| 0 - эхо-сигнал отсутствует, (7)

где KI - логический сигнал на выходе компаратора, соответствующий отсчету I.

Образующаяся последовательность логических сигналов поступает на управляющий вход ключа 11, открывая его в момент обнаружения эхо-сигналов (Ki 1) и пропуская код АЦП AI на выход устройства.

Работа устройство происходит следующим образом.

В течение первого цикла преобразования (I 1) строб признак эхо-сигнала находится в низком логическом уровне, Ключ 11 находится в закрытом состоянии. В регистре 7 находится код Кс, а в регистре 9 - код

5 Кп. Мультиплексор 4 передает на свой выход сигнал, поступающие на его первый вход. Таким образом, первый отсчет амплитуды огибающей эхо-сигнала AI поступает на первый вход перемножителя 5 и первый

0 вход вычитателя б, которые в совокупности умножают значение At на величину (Кс-1). Код результата подается на сумматор 2 и складывается в нем с кодом AL Результат суммирования делится, на Кс в делителе 3,

5 причем код частного AI, сохраняется до следующего цикла реобразования и используется в нем как Аи. Этот же код в текущем цикле поступает на первый вход второго перемножителя 8, умножаясь в нем на Кп.

0 Результат умножения принимается за пороговый уровень первого цикла преобразования и поступает на второй (опорный) вход компаратора 10.

Во втором и всех последующих циклах

5 преобразования, наступающих после перехода строба признак сигнала в единичное состояние, мультиплексор 4 передает на свой выход информацию с выхода делителя 3, В остальном работа устройства происхо0 дит аналогично. Коды AJ при этом отслеживают уровень текущего среднего огибающей эхо-сигнала. Отсчеты AI, превышающие пропорциональный оценке среднего уровня AI порог- PI, вызывают

5 появление на выходе компаратора 10 единичных логических импульсов, открывающих ключ 11 и пропускающих отсчеты AI на выход устройства. Активное функционирование устройства продолжается до момента

0 перехода строба признак сигнала в низкий логический уровень.

Выбранная структура устройства позволяет добиться существенного упрощения схемы, так как в отличие от прототипа не

5 содержит ОЗУ большой емкости. Кроме того, объем устройства может быть снижен за счет уменьшения разрядности ряда компонентов схемы. Так, при необходимости получения значения кода AI в четыре достоверных двоичных разряда (выход делителя 3) и исходном значении Кс в четыре двоичных разряда для избежания потерь достоверности информации при вычислениях необходимо иметь разрядность сумматора 2 и вычитателя б устройства, формирующих делимое для делителя 3, не ниже 8 двоичных разрядов, Для прототипа это требование касается практически всех компонентов схемы-и обусловлено применением большого числа операций деления при реализации алгоритма.

Формула изобретения Устройство для обнаружения эхо-сигна- :лов, содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вход которого является {входом устройства, сумматор, делитель, |компаратор, вычитатель, первый и второй регистры, ключ, отличающееся тем, |что, с целью упрощения устройства путем Исключения оперативного запоминающего устройства большой емкости, а также уменьшения разрядности элементов, уст0

5

0

ройство, в него введены мультиплексор, первый и второй перемножители, причем выход АЦП соединен с первым входом сумматора, первым входом мультиплексора, первым входом комператора и входом ключа, выход мультиплексора соединен с первым входом первого перемножителя и первым входом вычитателя, выход первого перемножителя соединен с вторым входом вычитателя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом делителя, выход первого регистра соединен с вторым входом делителя и вторым входом первого пере- мнржителя, выход делителя соединен с первым входом второго перемножителя и вторым входом мультиплексора, выход второго регистра соединен с вторым входом второго перемножителя, выход которого соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, при этом третий вход мультиплексора является управляющим входом.

Использование: в рыбопоисковой эхо- локации. Сущность изобретения: содержит аналого-цифровой преобразователь (1), сумматор (2), делитель (3), мультиплексор (4), два перемножителя (5, 8), вычитатель (6), два регистра (7, 9), компаратор (10), ключ (1). Такое выполнение позволяет упростить устройство за счет исключения элементов большой емкости и снижения разрядности элементов устройства. 1-2-3-8-10-11, 1- 11. 1-4-5-6-2, 1-10, 9-8, 7-5, 7-3. .5-6. 3-4. 1 ил.