Коррелятор

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСРЕСПУБЛИК 03 А 1 19) 06 Р 15/33 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ВИДЕТЕЛЬС ВТОРСКО ство СССР/336. 1987.Теория и техниканной информации вяз области эвтоники и может базовых пасОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ(57) Изобретение относитматики и вычислительнобыть использовано в бо 2сивных радиолокационных системах для вычисления взаимной корреляционной функции сиГналоВ постаноВщикоВ актиВных помех. Цель изобретения - повышение точности вычисления взаимной корреляцион-ной функции, Для этого в коррелятор. содержащий два блока умножения, фазовращатель, два интегратора и управляемую линию задержки дополнительно вводятся три регистра хранения, три умножителя, два квадратора, три сумматора, что позволило за счет учета закона распределения случайного сдвига фаз принимаемых сигналов повысить точность вычисления взаимной корреляционной функции. 1 ил.1798803 Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в большебазовых пассивных радиолокационных системах для вычисления взаимной корреляционной функции сигналов постановщиков активных помех. Целью изобретения является повышение точности вычисления взаимной корре 10 ляционной функцииНа чертеже приведена структурная схема коррелятора. Коррелятор содержит первый 1 и второй 2 блоки умножения, управляемую линию задержки 3, фазовращатель 4, первый 5 и второй 6 интеграторы, первый 7, второй 8 и третий 9 регистры хранения, первый 10 и второй 11 квадраторы, первый 12, второй 13 и третий 14 умножители, первый 15, второй 15-к(р(л,Р 20 16 и третий 17 сумматоры.Элементы корреляции соединены следующим образом.Второй вход коррелятора соединен с 2 ло/Л входом управляемой линии задержки 3, выход которой соединен с вторым входом второго блока 2 умножения и с вторым входом первого блока 1 умножения, первый вход где гак =КТ(5) Пусть В - вектор Фурье-коэффициентовпредставлен в матричной форме й (К) =(б)й (О вторым входом первого умножителя 12, Так как время наблюдения значительно55 больше времени корреляции процесса, тоКоррелятор работает следующим обра- следует, что Фурье-коэффициенты, соответзом. ствующие различным частотам, не коррелиИзложим математический алгоритм рованы.функционирования заявлен ного устройст- Таким образом, матрица ковариации от ва, В принимает блок-диагональную форму которого соединен с первым входом коррелятора и с входом фазовращателя 4, выход которого соединен с первым входом второго блока 2 умножения, выход которого соединен с входом второго интегратора 6, выход которого соединен с входом второго квадратора 11 и с первым входом второго умножителя 13. второй вход которого соединен с выходом второго регистра хранения 8, а выход - с вторым входом второго сумматора; первый вход которого соединен с выходом первого умножителя 12, а выход - с первым входом третьего умножителя 14, второй вход которого соединен с выходом третьего регистра хранения 9, а выход - с вторым входом третьего сумматора 17, выход которого соединен с выходом коррелятора, а первый вход - с выходом первого сумматора 15, второй вход которого соединен с выходом второго квадратора 11, а первый вход - с выходом первого квадратора 10, вход которого соединен с первым входом первого умножителя 12 и с выходом первого интегратора 5, вход которого соединен с выходом первого блока 1, а выход первого регистра хранения 7 соединен с 30 35 40 45 50 Предположим, что в течение временного интервала Т на оба входа корреляторапоступают сигналыуФ) = Я(т-О) е" пф), (1)уз) = 3(с) + пф),где Я(т) - входной сигнал постановщика активных помех;пф)пф - аддитивные шумы, ср - относительная фаза,0 - известное время задержки.Предположим также, что Я пф), п 2(1) независимы, с нулевым матожиданием и что время наблюдения Т значительно превышаетвремя корреляции. Относительная фаза будет предполагаться случайной с плотностьювероятности Р (р), симметричной относительно известного среднего р = 0 и определяется как(2) где о (Л) - модифицированная функция Бесселя "нулевого" порядка, Такая функция вероятности выбрана так, чтобы с помощью изменения параметра Л можно было исследовать влияние изменения фазы на точность оценки задержки,Так как время наблюдения конечно, то реализацию принимаемых сигналов можно представить рядами Фурье. При утверждении, что реализация содержит только положительные частоты и предположении того, что ошибка за счет конечного времени наблюдения незначительна, можно записатьу(т) = - Р (К) еф: (3)ИТ =11798803 СЬ (1) доподобная оценка Омв есть то значение О,которое максимизирует выражениеп11 О) =ехр 1 сое (О - р) +х 5-и с =1 Ов (д) где Ор(с) обозначает матрицу ковариации отВс) и имеет вид 611 К 612 Кфициенты получаых операций над и процессами, то ы Фурье есть комучайные переменункция плотности 612с) = - В 1 В 2(14(16) РВ/О, р) 5 П Ок хехр-Я(с) Ое . (1)е(х) (где (Т) обозначает комплексное сап ряжеи транспортирование вектора,Однако Р(В/0) можно записать какиР(В/0) =Р (В/О, / Рс р;- ПОтсюда ние 40 Р(В/0) -хе/2 д Л )о (Л) ПОс(Рх)и(12) авдо личивную сит от правх ) ехр ихЪ) ( р Известно (3), что максимально пр подобная оценка определяется как ве на О, которая максимизирует усло плотность Р(В/0). Так как Оя) не зави О (12), то получаем, что максимальноГдЕ 6 ЗЗ(с), 6 П 1 П 1, 6 П 2 П 2 спектральную плотность Я(т) и шумов пф) и п 2(Так как Фурье-коэф ются с помощью линейн гауссовскими случайным следует. что коэффициент плексные гауссовские сл ные и что их совместная ф определяется как где Сс) - величина квадратичной св ределенная на частоте всС(с) =612(с)/611(с) 622(с Выражение (14) может быть записано в следующем видеП ч л )1(О) =ЕХР ЛСОЗ Р - с + В/ 612(с) Х-и с =1 х ве )сос/соз (а - (р с р (15) а = аГ 9 Г 612(К) фя(к) е с=1 или, что то же самое так как Т вели и 1(0) =ехр(Лсоз (р - +2 Т ), О) 6 12 х- П охИ/9(т) е(Ысоз (а - р с ср (19) Произведя определенные вычисления и изменив порядок (19), можно записатьил+Ля)иО+2 Т Й 12(О) з)иа )(22) Так как )о(х) - монотонная функция, то выражение (22) эквивалентно максимизации следующего выражения1798803 Составитель И.ОбодТехред М,Моргентал Корректор С.Лисина Редактор Заказ 774 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж. Раушская наб 4/5 Производственно-иэдательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 32(0) " Л СОЯ 0 + 2 ТВц ц (О) 1 СОВ а ++ Л 3 и О+ 2 ТВ 12 д (0)/ 31 п а 3 (23)которое эквивалентно максимизации1(0) = = СОЯ О Р 812 я (О + УП 0 мх 5Тх 812(0)Ц + В 12 я(0)(24)Данное выражение и является математическим алгоритмом работы заявленного коррелятора, 10Как следует иэ прототипа на выходепервого интегратора 5 получаетсяВеЯ 12(0, а на выходе второго интегратора6 - 1 м 812(0). Выходные значения интеграторов 5 и 6 возводятся в квадрат в квадратах10 и 11 соответственно и суммируются всумматоре 15 на выходе которого и получается следующий результат81(0) , В ре 2гистре 7 хранится значение соя О, котороеумножается в умножителе 12 на значениеЯейи(0), поступающее с выхода первогоинтегратора 5, В регистре 8 хранится значение ви О, которое умножается в умножителе 13 на значение 1 В 12 Я(0 Ц, поступающеес выходаинтегратора 6. Выходные значенияумножителя 12 и 13 суммируются в сумматоре 16, выходное значение которого умножается на - в умножителе 14 на значение,Тхранящееся в регистре 9. Выходные значения сумматора 15 и умножителя 14 суммируются в сумматоре 17 на выходе которогои получается выходной результат, определенный по(24), Выбор конкретной величины.Л определялся на основании априорныхданных об плотности распределения случайной фазы. В зависимости от конкретновыбранной величины А будет определятьсято априорное значение, которое участвует вформировании выходной величины,40Предлагаемое техническое решение направлено на улучшение конкретных технических характеристик коррелятора, Поэтомусравнительный анализ проведем с базовымобъектом в качестве которого выберем прототип, характеризующийся аналогичнымспособом построения,Как следует из описания работы и функционирования заявляемого устройства в нем, благодаря введению дополнительных элементов удается учитывать случайный фазовый сдвиг принимаемых сигналов при вычислении взаимной корреляционной функции и, следовательно, повысить точность вычисления взаимной корреляционной функции в заявленном устройстве по сравнению с базовым объектом за счет учета случайной фазовой составляющей. Плотность распределения (а следовательно, и параметр А) может быть определена в конкретной позиции по результатам экспериментальных исследований,Формула изобретения Коррелятор, содержащий два блока умножения, два интегратора, фазовращатель и линию задержки, информационный вход которой является первым информационным входом коррелятора, вторым информационным входом которого является первый вход первого блока умножения, соединенный с входом фазовращателя, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, выход которого соединен с входом первого интегратора, выходлинии задержки подключен к второму входу второго блока умножения и к второму входу первого блока умножения, выход которого соединен с входом второго интегратора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с. целью повышения точности, в него введены два квадратора, три умножителя и три сумматора, причем выход первого интегратора через первый квгдратор соединен с первым входом первого сумматора, а через первый умножитель - с первым входом второго сумматора, выход которого через второй умножитель соединен с первым входом третьего сумматора, выход второго интегратора через третий умножитель подключен к второму входу второго сумматора, а через второй квадратор - к второму входу первого сумматора. выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора. выход которого является выходом коррелятора,