Устройство для обнаружения эхо-сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 5 6 01 8 15/96 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССР(57) Испольлокации, Суаналого-циматор (2),два перемнрегистра (7Такое выпоройство за сшой емкосэлементов11, 1 - 4 - 5-61 ил. нениетва вание ппара Я(71) Научно-производственное объедипо технике промышленного рыболовс(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЭМО-СИГНАЛОВ Изобретение относится к гидроакустикеи предназначено для автоматического обнару 4 ения эхо-сигналов, представляющих интерес для.рыбопоисковой эхолокации(эхо-сигналы рыбных косяков, грунта и такда 1)ее) на фоне всей совокупности эхо-сигналов, получаемых на выходе гидролокаторо или эхолота (интересующие нас сигналыплфс реверберационные помехи, сигналыот вукорассеивающих слоев, акустическиешумы),Цель изобретения - упрощение устройства путем исключения ОЗУ большой емкости, а также уменьшение разрядностиэлеМентов,Структурная схема предлагаемого устройства изображена на чертеже,Устройство включает аналого-цифровойпреобразователь (АЦП) 1, сумматор 2, делитель 3, мультиплексор 4, первый перемножитель 5. вычитатель 6, первый регистр 7,второй перемножитель 8, второй регистр 9,ком 11 аратор 10 и ключ 11,,Выход АЦП 1 связан с первым входомсумМатора 2, первым входом мультиплексора 4, первым входом компаратора 10 и входом ключа 11. Выход мультиплексора 4 зование; в рыбопоисковои эхощность изобретения; содержит фровой преобразователь (1), сумделитель (3), мультиплексор (4), ожителя (5, 8), вычитатель (6), два9), компаратор (10), ключ (1), лнение позволяет уп ростить устчет исключения элементов больти и снижения разрядности устройства. 1-2-3-8-10-11, 1- - 2, 1 - 10, 9 - 8, 7 - 5, 7 - 3, 5-6, 3 - 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. В.ыход сумматора 2 связан с первым входом делителя 3. Выход первого регистра 7 связан со вторым входом делителя 3 и вторым входом первогоперемножитепя 5, Вы, ход делителя 3 связан с первым входом второго перемножителя 8 и вторым входом СЭ мультиплексора 4. Выход второго регистра ЬЭ 9 связан со вторым входом второго пере- (Д множителя 8. Выход второго перемножите- (Л ля 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:где А - усредненное значение амплитуды . огибающей, получаемое в -м цикле преобразования;А - отсчет амплитуды огибающей в -м цикле преобразования;Аи - усредненное значение огибающей, полученное в (1-1)-м цикле преобразования;Кс - коэффициент усредйения (целое положительное число, аналогично Кс прототипа).Выполнение процедуры по формуле (3) осуществляется с помощью сумматора 2, делителя 3, мультиплексора 4, первогб пере- множителя 5, вычитателя 6. Значейие коэффициента Кс хранится в регистре 7, Выполнение формулы (3) производится для циклов преобразования с номером 1, считая от момента "начало эхо-сигнала", При этом мультиплексор 4 находится в состоянии, когда к выходу подключается второй вход,В первом цикле преобразование (=1)вычисление производится по формуле:А 1 = - (А 1+ (Кс - 1)А 1) (4)Ксгде А 1 - отсчет амплитуды огибающей для 1=1.При этом мультиплексор 4 находится всостоянии, когда к выходу подключается первый вход, Это его состояниесоответствует 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) =1 соответствует последний перед переключением строба код АЦП.Далее, на основании полученного поформулам(3) или(4) значения А вычисляется пороговый уровень для 1-го цикла преобразования РкР = КпАь (5)где Кп - пороговый коэффициент (дробное число, больше 1).Выполнение процедуры по формуле (5)производится с помощью второо перемножителя 8. Значение коэффициента К хранится в регистре 9, Обнаружение эхо-сигналов производится для каждого отсчета огибающей А путем сравнения с порогом, которое производится компаратором 10;если АРь то К = 1 - эхо-сигнал обнаружен, (6)если АР то К, = 0 - эхо-сигнал отсутствует,(7) где К - логический сигнал на выходе компаратора, соответствующий отсчету .Образующаяся последовательность логических сигналов поступает на управляю 5 щий вход ключа 11, открывая его в моментобнаружения эхо-сигналов (К =1) и пропуская код.АЦП А на выход устройства.Работа устройство происходит следующим образом.10 . В течение первого цикла преобразования( = 1)строб "признак эхо-сигнала" находится в низком логическом уровне, Ключ 11находится в закрытом состоянии. В регистре 7 находится код Кс, а в регистре 9 - код15 Кп, Мультиплексор 4 передает на свой выходсигнал, поступающие яа его первый вход.Таким образом, первый отсчет амплитудыогибающей эхо-сигнала Л 1 поступает напервый вход перемножителя 5 и первыйвход вычитателя 6, которые в совокупностиумножают значение А на величину (К,-1),Код результата подается на сумматор 2 искладывается в нем с кодом А 1. Результатсуммирования делится, на Кс в делителе 3,25 причем код частного А, сохраняется до следующего цикла преобразования и используется в нем как Аь. Этот же код в текущемцикле поступает на первый вход второгоперемножителя 8, умножаясь в нем на К,30 Результат умножения принимается за пороговый уровень первого цикла преобразования и поступает на второй (опорный) входкомпаратора 10,Во втором и всех последующих циклах35 преобразования, наступающих после перехода строба "признак сигнала" в единичноесостояние, мультиплексор 4 передает насвой выход информацию с выхода делителя3, В остальном работа устройства происхо 40 дит аналогично, Коды А при этом отслеживают уровень текущего среднегоогибающей эхо-сигнала, Отсчеты Аь превышающие пропорциональный оценке среднего уровня А порог Рь вызывают45 появление на выходе компаратора 10 единичных логических импульсов, открывающих ключ 11 и пропускающих отсчеты А навыход устройства. Активное функционирование устройства продолжается до момента50 перехода строба "признак сигнала" в низкий логический уровень,Выбранная структура устройства позволяет добиться существенного упрощениясхемы, так как в отличие от прототипа не55 содержит ОЗУ большой емкости, Кроме того, объем устройства может быть снижен засчет уменьшения разрядности ряда компонентов схемы, Так, при необходимости получения значения кода А в четыредостоверных двоичных разряда (выход де1802352 25 Состав Техред ль С,КлимовМоргентал Редактораказ 848 ТиражВНИИПИ Государственного коми113035, Москв Подписноеа по изобретениям и открытиям иЖ, Раушская наб 4/5 ТСС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,лителя 3) и исходном значении К, в четыре двоичных разряда для избежания потерь достоверности информации при вычислениях необходимо иметь разрядность сумматора 2 и вычитателя 6 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-сигналов, содержащее аналого-циФровой преобразователь (АЦП), вход которого является ,входом устройства, сумматор, делитель, компаратор, вычитатель, первый и второй регистры, ключ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства путем ;исключения оперативного запоминающего устройства большой емкости, а также уменьшения разрядности злементов. устройство, в него введены мультиплексор, первый и второй перемножители, причем выход АЦП соединен с первым входом сумматора, первым входом мультиплексора, 5 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 10 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 множителя, выход делителя соединен с первым входом второго перемножителя и вторым входом мультиплексора, выход второго регистра соединен с вторым входом второго перемножителя, выход которого со единен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, при этом третий вход мультиплексора является управляющим входом.