Способ определения временной задержки одного псевдослучайного сигнала относительно другого

Комитет по патен сийской федераци и товарным знака ОПИСАНИЕ ИЗПАТЕНТУ ликов АВ.но-исследовательский ин ЕЛЕНИЯ ВРЕМЕННОЙО ПСЕВДОСЛУЧАЙНОГОЕЛЬ НО ДРУГОГОет быть использовано в сисенных задержек псевдослу(54) СПОСОБ ОПРЕДЗАДЕРЖКИ ОДНОГ СИГНАЛА ОТНОСИТ(57) Изобретение мож темах измерения врем 1-42но-исследовательский инс(19) ИИ (11) 2 ОО 3158(51) 5 0 04 Г 10 Об чайных сигналов. Способ включает выделение из псевдослучайных сигналов колебаний несущих частот, измерение разности фаз между указанными колебаниями, демодуляцию псевдослучайных сиг - е ндлов, измерение ьремнь,5 одержки между указанными демодулированными сигналами, при этом значение времени задержки одного псевдослучайного сигнала относительно другого определяют расчеты путем с использованием результатов измерения разности фаз между колебаниями тактовых частот, выделенными из демодулированных псевдослучайных сигналов. Сп. об имеет повышенную помехоустойчивость. 1 ил.2003158 10 15 20 50 Изобретение относится к радиотехнике и акустике и может быть использовано в системах измерения временных задержек псевдослучайных радиосигналов, например, в интерферометрах, системах измерений дальности и т,д.Известен способ определения временной задержки одного радиосигнала относительно доугого, заключающийся в выделении колебаний несущих частот и измерении разности фаз между этими колебаниями,Недостатком этого способа является :. ;чй диапазон измеряемых времен задерх.", из-за неоднозначного соответствия ,-;:.;ду разностью фаз и временем задержки о,;ного о,диосигнала относительно другого,Известен способ определения времени задержки одного радиосигнала относительно другого, заключающийся в демодуляции псевдослучайных радиосигналов и измерен щ времени задержки одного демодулирова нного псевдослучайного радиосигнала относительно другого,Недостатком этого способа является низкая точность измерения при малом периоде псевдослучайной последовательности и большая сложность реализации при большом периоде псевдослучайной последовательности,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ определения задержки одного псевдослучайного радиосигнала относительно другого, заключающийся в выделении из псевдослучайных радиосигналов колебаний несущих частот, измерении разности фаз между колебаниями несущих частот, демодуляции псевдослучайных радиосигналов, измерении времени задержки одного демодулированного псевдослучайного радиосигнала относительно другого и определении искомой временной задержки по результатам этих измерений,Недостатком этого способа является его низкая помехоустойчивость.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости,Эта цель достигается тем, что согласно способу определения временной задержки одного псевдослучайного радиосигнала относительно другого, заключающемуся в выделении иэ псевдослучайных радиосигналов колебаний несущих частот, измерении разности фаэ между выделенными колебаниями несущих частот, демодуляции псевдослучайных радиосигналов, измерении времени задержки одного демодулированного псевдослучайного радиосигнала относительно другого и нахождении времени задержки одного псевдослучайного радиосигнала относительно другого с помощью величины 1 о, определяемой по формуле то" Ко/тп+ Ъ/(2 л 1 о), где Кп - целое число, , - значение несущих частот, а уев значение измеренной разности фаз между выделенными колебаниями несущих частот, осуществляют выделение колебаний тактовых частот из демодулированных псевдослучайных радиосигналов и измерение разности фаз между выделенными колебаниями тактовых частот, при этом число Ко выбирают таким, что значения то и тт, где 1 т = - Кт/тт + дЪ/(27 г б), где Кт - целое число, гт - значение тактовых частот и рт - значение измеренной разности фаз между выделенными колебаниями тактовых частот, удовлетворяют неравенству 1 о - ттОт, где От - абсолютная точность определения величины Ь, причем число Кт выбирается таким, что значения тп и тт, где сп - значение измеренного времени задержки одного демодулированного псевдослучайного радиосигнала25 относительно другого, удовлетворяют неравенствусп - 1 тОп, где Оп - абсолютнаяточность измерения величины тп,Блок-схема устройства, реализующегопредложенный способ, изображена на чер 30 теже.Устройство содержит блоки 1 и 2 выделения колебаний несущих частот, демодуляторы 3 и 4, входы которых объединены свходами блоков 1 и 2, блоки 5 и б выделения35 колебаний тактовых частот, входы которыхподключены к выходам демодуляторов 3 и 4,блоки 7 и 8 слежения за периодом псевдослучайных последовательностей, фаэовращатели 9 и 10, фазовые детекторы 11 и 12,40 измеритель 13 задержки между сигналами,входы которого подключены к выходам блоков 7 и.8, и блок 14 обработки результатов,к входам которого подключены выходы фа, зовых детекторов 11 и 12 и измерителя 13.45 Входы блоков 7 и 8 подключены к выходам демодуляторов 3 и 4, входы фазового детектора 11 соединены с выходами блока 2 непосредственно и блока 1 через фаэовращатель 9, входы фазового. детектора 12 подключены квыходам блока б непосредственно и блока 5 через фазовращатель 10. Устройство работает следующим образом.На входы демодуляторов 3 и 4 поступают псевдослучайные радиосигналы, временную задЕржку между которыми определяют предложенным способом. Псевдослучайные радиосигналы могут быть,2003158 20 25 пропорциональные разностям фаэ между 3 колебаниями несущих частот, и между колебаниями тактовь 1 х частот, соответственно, Фазовращатели 9 и 10 предназначены для компенсации разброса фазовых сдвигов сигналов в блоках 1, 2, 5 и б. 3Таким образом, на выходе фазового детектора 11 образуется постоянное напрякение, пропорциональное величине ро= 2 л 1 о ь - 2 лКо. Число Ко определяет целое например, фазоманипулированными сигналами с модулирующей функцией в виде М-последовательности, При этом анализируемые радиосигналы когерентны и являются, например, один - зондирующим радиосигналом, другой - отраженным.Блоки 1 и 2 выделения колебаний несущих частот формиру 1 от на своих выходах мо"охроматические колебания несущих частот входных радиосигналов, Демодуляторы 3 и 4 демодулируют фазоманипулированные сигналы и на их выходах формируются видеосигналы типа М-последовательности, Блоки 7 и 8 слежения за периодом псевдослучайныхх последовательностей осуществляют синхронизацию опорных генераторов, входящих в блоки 7 и 8, с входными видеопоследовательностямии по их циклу. В результате на выходах блоков 7 и 8 формируются импульсы с периодом демодулированных М-последовательностей и временными положениями, совпадающими с началами демодулированных М-последовательностей, Блоки 5 и б выделения колебания тактовых частот формируют на своих выходах монохроматические колебания с тактовыми частотами демодулирован н ых М-последовател ьностей. Фазовые детекторы 11 и 12 формируют на своих выходах потенциалы,число периодов колебания несущей частоты 1 о, укладывающихся в интервале то. Аналогично на выходе фазового детектора 12 образуется постоянное напряжение пропорциональное величине рт=.2 лбт тт - 2 лКт Число Кт определяет число целых периодов колебаний тактовой частот 1 т, укладывающихся в интервале тт,В результате на блок 14 обработки данных поступают результаты грубого измерения (то) временной задержки одного псевдослучайного радиосигнала с абсолютной точностью, равной Оо (с выхода измерителя 13), результаты измерения величины то со средней абсолютной точностью, равной От (с выхода фазового детектора 12), и результаты измерения величины то с высокой абсолютной точностью, равной О, (с выхода фазового детектора 11), Тем самым реализуется многошкальный способ измерения 5 10 15 40 45 50 55 временной задержки одного псевдослучайного радиосигнала относительно друго о. При этом абсолютная точность Оо измерения задержки определяется точностью измерения величины, а диапазон однозначности измерения задержки определяется периодом М-последовательности, Результат измерения величины необходим для правильной стыковки грубой и точной шкал измерения величины Ь, Блок 14 обработки осуществляет стыковку шкал и выдает окончательный результат измерения, Стыковка шкал осуществляется посредствомнахождения чисел Ко и К, по следующему алгоритму: пусть а =- (Ь/Тт), где (.- дробная часть числа, стоящего в скобках, Тт = 1 Лт и 7 т = г/Т/2(лХт), тогда: а) при О,аТ, - Оп Кт = Ь/Тт, где ,1- целая часть числа, стоящего в скобках; б) при аОп и Тт а+Оп Кт=тп/Тт 1; в) и ри аРп и тт а+Тт Оп Кт = 1 п/Тт) - 1г) при аТ, - Ол и тта+Оп - тт К, =то/Тт)+1; д) при аТт - О, и тт а-О Кт=тп/Т,),Аналогично, если обозначить То = 1/то,Го= 7 о/2(л 1 о) и Ь = (тт/То), то: а) при От Ь То От Ко=от/То): б) при ЬОт и тоЬ+От Ко = тт/То):в)при ЬОт и ГоЬ+То От Ко=от/То 1; г) при ЬТо - От и тоЬ+От-То Ко = тт/То)+1 д) при Ь То - От и тоЬ-От Ко =т/То,Достигаемый результат при использовании предложенного споеоба заключается в том, что помехоустОйчивость многошкального измерения временной задержки одного псевдослучайного радиосигнала относительно другого (определяемая как требуемое отношение сигнал/шум на входе измерителя при заданной точности измерения) определяется квадратом отношения частоты, на которой измеряется временная задержка по шкале со средней точностью к тактовой частоте псевдослучайного сигнала, 8 известном способе это отношение должно быть достаточно большим (обычно порядка 5 - 10). В предложенном же способе это отношение равно 1, Таким образом, вы2003158 7 может представлять собой цифровой индикатор или спецвычислитель.(56) Пестряков В.Б. Фазовые радиотехнические системы, М., Советское радио, 1968,5 с.22-30,Основы радиоуправления, /Под ред,В.А,Вейцеля и В.Н,Типугина, М,: Советскоерадио, 1973, с,155-160,Космические траекторные измерения,10 /Под ред, В,А.Агаджанова и др., М,; Советское радио, 1969, с,477-480,Ф о р мул а изоб ретени яСгПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕН НО,4 ЗАДЕРЖКИ ОДНОГО ПСЕВДОСЛУЧАЙНОГО СИГНАЛА ОТНОСИТЕЛЬНО ,Г гУГОГО, включающий выделение из , ",лдослучайных сигналов колебаний неастот, измерение разности фаз :,: (ду выделенными колебаниями несу.т:; частот, демодуляцию псевдослучайсиг валов, измерение времени з;.:-,ержки одного демодулированного псев , лучайного сигнала относительно другои определение значения времени :адара.", одного псевдослучайного сигнал;: относительно другого с использованием выражения30 Ко А1 О = - -+о 2;т о где о - зпа ение несущих частот;3 с - значение разности фаз между колебаниями несущих частот;Ко - целое число,отличающийся тем, что, с целью повышеигыш в помехоустойчивости составляет 14-20 дБ,волоки 1 и 2 могут быть реализованы, например. с помощью системы синхронизации Костаса. блоки 5 и 6 - в виде системы тактовой посимвольной) синхронизации М- последовательности, блоки 7 и 8 - в виде садя цего фильтра М-последовательности с детектором начала М-последовательности, а измеритель 13 - в виде измерителя временного интервала, Блок 14 обработки ния помехоустоичивости, осуществляютвыделение колебаний тактовых частот издемодулированных псевдослучайных сигналов и измерение разности фаз междувыделенными колебаниями тактовых частот, число Ко выбирают удовлетворяющимусловию11 о - 1 тОт,Кт,3 тгде Ь= - + - :1 т 2 л 1 т1 п - значение тактовых частот;о - значение разности фаз между колебаниями тактовых частот;КП 1 - целое число;Оп - абсолютная точность определениявеличины Ъ,а число Кп выбирают удовлетворяющим условию.тп - ттОп,где Ь - значение времени задержки одногодемодулированного псевдослучайного сигнала относительно другого;Оп - абсолютная точность измерения величины тп,