Классификатор помеховых ситуаций Советский патент 1981 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к устройствам предназначенным для классификации функций распределения случайных процессов, в частности для распознавания помеховых ситуаций при приеме шумовых- сигналов, и монсет быть использовано для радиотехн ческих измерений в радиоастрс«омии, радиолокации и т.д. Известно, что классификация функций расгфеделения случайных процессов производйтся по значениям коэффициента изменчивости процесса, т.е. отношения СКО к модулю, среднего значения, а также по другим коэффициентам, связанным с коэффициентом вариации. Известно устройство для измерения коэффициента изменчивости случайного процесса в ци чэовой форме, содержащее соединенные по входу два канала с импульсным преобразователем и селектором в каждом из них. Управляющие входы 1феобразователей подключены к выходу г&кратере импульсов опроса. Кроме того, первый канал включает в себя центрщ) фильтр, двухпопупериодный выпрямитель и счетчик импульсов, а второй - делитель частоты и триггер. Преобразователи фqpмируют импульсы, длительность которых щзопс циональна значению напряжения на их входах. Число счетных импульсов, прошедших на счетчик за время измерения, пропорционально значению СКО, а число импульсов, трШ1едших за то же время в делитель частоты, - модулю математическрго ожидания l J. Недостатком устройства является низкая достов ность классификации помеховых ситуаций, в частности расщ еделешА Релея, Раиса или шум плюс импульсная помеха в априорной неопределен- ности, когда величина выходного коэффициента щкнюрциональностг точно неизвестна. Кроме того, 1ФИ классификации шумо вых сигналов с редкими импульснымипомвхами в Ш1ФОКОЙ полосе частот Н15обж)димы высокоскоростные преобразователи и счетчики, например оря работе с радиометрическими сигналами необходима ско,82 рость преобразования порядка (10-20) ЧО МГц/с и более. Элементы с такой скоростью преобразования трудно реализуются, а использование преобразователей и счетчиков с меньшим быстродействием приводит к уменьшению достоверности классификации. Наиболее близким к предлагаемому является устройство; позволяющее определять коэффициент изменчивости cny4aSf кого гфоцесса,содержащее линейный и квадратический детекторы, интвгратсры, форм1фователь пилообразного напряжения, .компаратор 2. Недостаток его состоит в недостаточно щирокой полосе частот исследуемых сигналов. Цель изобретения - расширение полос частот исследуемых сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в классификатор случайных процессов, содержащий последовательно соединенные пороговый элемент и блок реги страдии, а также линейный и квадратический детекторы, входы которых объеди нены и являются входом классификатора, а выходы соединены с информационными входами соответственно первого и второго инте1траторов, выход первого интегратора соединен с информационным входом формирователя пилообразного нахряЖения, выход которого подключен к первому входу компаратора, введены амплитудно- импульсный модулятор, ждущий мультивибратор, импульсный интегратор и генератор импульсов, первый выход которого подключен к управляющим входам интеграторов, второй - соединен с первыми управляющими входами фс миррвателя пилообразного напряжени и амплитудно-импульсного .модулятора, вторюй управляющий вход которого обье динен с управляющим входом импульсного интегратора и подключен к выход ведущего мультивибратора, выход амшда тудно-импульсного модулятора подключе ко второму входу компаратора и ко вхо ду импульсного интегратора, выход которого подключен ко входу пороговогч) .элемента, выход компаратора соединен со входом ждущего мультивибратора, вт рой управляющий вход формирователя . пилообразного напряжения соединен с тр тьим выходом генератора импульсов. На чертеже приведена блок-схема классификатора помеховых ситуаций. Устройство содержит на входе первого канала квадратичный детектор 1, 7 выход которого соединен с сигнальным входом интегратора 2, к управляющему входу интегратора 2 подключен первый выход генератора 3 импульсов опроса, выход интегратора 2 подключен к сигнальному входу, формирователя 4 пилообразного, напряжения предназначенного для формирования пилообразного напряжения nepBbifi управляющий вход формирователя 4 соединен со выходом генератора 3, с третьим выходом которого соединен второй управляющий входформирователя 4, вь1ход формирователя 4 подключен к первому входу комиа рат ра 5. Второй канал, соединенный по входу первым, содержит на входе линейный етектор 6. Выход детектора 6 подклюен к сигналд ному входу интегратора .7, с управляющим входом которого с оединен первый выход генератора 3. Выход интегратора 7 подключен, к сигнальному Входу амплитудно-импульсного модулятора {АИМ) 8, предназначенного для формй рования последовательности прямоугольных импульсов. Первый управляющий вход модулятора 8 соединен с вторым выходом генератора 3. Выход модулятора 8 подключен к второму входу компаратора 5, выход которого через ждуший мульти- вибратор 9 соединен со вторым управляющим входом модулятора 8 и управляющим входом импульсного интегратора 1О. Сигнальный вход импульсного интегратора (ИИ) 1О соединен с выходом модулятора 8, а Выход - через пороговый элемент 11 с блоком 12 регистрации. Постоянная кнтегр1фования Тс интеграторов 2 и 7 намного болыие периода опроса Т. Генератор 3, ффмирователь 4 пилообр -. зного напряжения и АИМ 8 предназначены для форм1фования последовательностей импульсов с периодом Т равным периоду . В генераторе 3 обеспечив| ся . сдвиг формируемой последовательности относительно U-j на ц , а последовател1гвостн И/JL относительно И А на tT, причем - . Классификвтс)р помеховых ситуаций работает следующим образом. Входной сигналX(t) (например на1фяжение с выхода УПН радиометра), гцзедставляющий собой реализацию случайного процесса с законом распределения огибающей, соответствующей закону Релея, Рейса или шум плюс импульсная помеха, поступает на входы детекторов 1 и 6. Детектор 1 осуществляет квадратнч- ное детектирование огибающей входного сигнала. Напряжение с выхода детектор 1 пропорциональное квадрату огибающей -входного сигнала «tx-(t) , где d - к, эффициент передачи детектора, не зависящий от вида распределения входного сигнала, интегрируется с помощью инте гратсра 2, В момент времени kT+tC,, где , 2,3, ..., И , на управляющий вход фор- мирователя 4 поступает импульс последовательности И с генератора 3. В этот момент в формирователе 4 начинае ся формирование линейно; нарастающего напряжения, скорость нарастания которого пропорциональна мгновенному значению напряжения на выходе интегра тора 2 в момАнт ii Тч- f .jfr,.K,4- (к.-1)т - т - коэффициент преобразования преобразователя, 1 - второй момент распределения входного сигнала на интервале Т. В момент времени сТЧ- IXj на управля ющий вход интегратора 2 поступает импульс последовательности И,цС генератс 3.В этот момент в интеграторе 2 прои ходит сброс напряжения и начинается новый интервал интегрирования. В мом времени (kH-l) Т на второй управляющий вход формирователя 4 поступает импульс последовательности И В этот момент в формирователе 4 щ)оисходит сброс линейно-нарастающего напряжения. Пилообразное напряжение с выхода формирователя 4 поступает на первый вход компаратора 5. Одновременно с преобразованием сигнала в первом канале во втором канале детектора 6 осуществляет, линейное детектирование входного сигнала. Напряжение с выхода детектора 6 пропорциональное огибающей входного сигнала интегрируется интегратором 7 и с его выхода поступает на сигнальный вход АИМ 8. В момент времени KT-t-t на.управляющий вход АИМ 8 пост пает импульс последовательности И с генератора 3, В этот момент в АИМ формируется фронт прямоугольного импульса. Амплитуда импульса пропор - циональна значению напряжения на выходе интегратора 7 в момент Времени kT+V сг 5 X(i)cit-m , где m - первый момент распределения входного сигнала на интервале Т. В момент времени ic. на управлякь щий вход интегратора 7 поступает им- ; пульс последовательности И,, с генера тора 3. В этот момент в интеграторе 7 происходит сброс напряжения и начинается новый интервал интегрирования. НаЕряжение с выхода модулятора 8 поступает на второй вход компаратора 5 и на сигнальный вход ИИ 10. Компарат 45 5 обеспечивает сравнение импульса пилообразного напряжения на первом входе с напряжением на втором. В момент времени -t, когда напряжения равны , с выхода компаратсра 5 на вход мультивибратора 9 подается перепад напряжения, вызывающий поавление импульса на его входе. По сигналу с мультивибратора 9 в момент времени модулятоЕ. 8 формирует задний фронт прямоугольного импульса. .Длительность этого импульса tg -Ш у , а амплитуда П1 ,. К Одновременно с этим ИИ 10 фсчрмируется прямоугольный импульс нащ)Яжешш амплитуда котсрого пропорциональг-. на значению интеграла от импульсного напряжения на его входе. В програмном элементе 11 значение поступившего на вход импульсного нахфяжения с выхода импульсного интегре тора 10 сравнивается с пороговыми на-ч; пряжениями UH . Ur|,( ГЪеличины пороговых напряжений устанавливаются предварительной калибровокй порогового элемента 11 в присутствии только шумового сигаала с произвольны.. уровнем в пределах динамического , диапазона i ycTpofrства. Калибровка производится с учетом допустимой вероятности ложных гипотез: вероятности принятия рещения о приеме умового сигнала плюс негферывнак пом&а или шумового сигнала плюс импульсая помеха в то время, как принимае-гся олько шумовой сигнал. Блок 12 регистраии за 01феделенное число toi JocoB егистрирует число импульсов амплитуда оторых больше значения и число мпульсов, амплитуда которых меньше олученные результаты сравниваются в локе 12 регистрации с заданными значеиями п, Пзг.. соответствующими допустиой вероятности вьщ1еуказанных ложных ипотез, после чего принимается решение виде распределения принятого сигнала.

При одновременном действии обоих видов помех решение принимается по более мощной помехе.

Таким образом, е предлагаемом устройстве реализованы непрег шный анаЛИЗ входного сигнала с последующей аналого-дискретной обработкой и классификация шумовых сигналов с периодом опроса, соизмеримым с реальным временем изменения изучаемых процессов, Алгоритм обработки сигнала позволяет производить классификацию с повышенной достоверностью в широкой полосе частот входных сигналов при независимости от закона распределения входного сигнала.

Формула изобретения

Классификатор помеховых ситуаций, содержащий последовательно соединенные пороговый элемент и блок регистрации, а также линейный и квадратичный детекторы, входы которых объединены и являются входом классификатора, а выходы соединены с информационными входами соответственно первого и второго интегра,торов, выход первого интегратора соеди. Ьен с информационным входом формирова теля пилообразного напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы частот исследуемых, сигналов, в классификатор введены амплитудно-импульсный модулятор, ждущий- мультивибратор, импульсный интегратор и генератор., импульсов, первый выход которого подклю чен к управляющим входам интеграторов, второй - соединен с первыми управляющими входами формирователя |щ1лообра&ного напряжения и амплитудно-импульсного модулятора, второй управляющий вход которого объединен с управляющим входом J импульсного интегратора и подключен к вых ждущего мультивибратора, выход амплитудно-импудьсного модулятора подключен ко второму Входу компаратора и ко входу импульсного интегратора, выход ксхгорого подключен ко входу порогового элемента, выход компаратора соединен со Входом ждущего мультивифатора, второй управляющий вход формирователя пилообразного напряжения соединен с третьим выходом генератора импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 263297, кл. Q Об F 15/36, 1970. j 2. Жовинский В. Н. Многофункциональный ккзмеритель вероятностных характеристик на основе частотно-импульсного преобразователя. Труды X симпозиума по методам представления и аппартурному анализу случайных процессов и полей. Сухуми-Ленинград, 1978, с, 59-61 (прототип).