Цифровой коррелятор для обнаружения эхосигналов

, А,В. МайструГ.Л. Фуников8) тво СС 336, 1 о СССР 336, 1 ДЛЯ ОБ свидетель С 06 Р 15 идетельст С 06 Р 15 ОРРЕЛЯТОР ОВ 83. 84.АРУЖ Л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ПНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначенодля взаимокорреляционной обработкив реальном масштабе времени зондирующего сигнала и эхосигнала, имеющегодоплеровское смещение частот. Цельюизобретения является расширение полосы анализируемых частот доплеровского смещения в сторону отрицательных приращений частоты эхосигнала.Коррелятор содержит рециркуляционныезапоминающие устройства зондирующего1453414 сигнала 1, блоки 2 вычисления взаимокорреляционной Функции, элементыИЛИ-НЕ 3, аналого-цифровой преобразователь 4, регистр 5, ключ б, элемент И 7, счетчик 8 генератор импульсов 9, генератор тактовых имИзобретение относится к вычислительной технике и предназначено для взаимокорреляционной обработки в реальном масштабе времени зондиру 5 ющего сигнала и эхосигнала, имеющего доплеровское смещение частот.Пель изобретения - расширение по-лосы анализируемых частот доплеров ского смещения в сторону отрицатель, :ных приращений частоты эхосигнала.На Фиг. 1 представлена структур ная схема цифрового коррелятора дляобнаружения эхоскгналов; на Фиг 2 - структурная схема рециркуляционного запоминающего устройства зондирующего сигнала.Коррелятор ,Фкг, 1) содержГГ и рециркуляционных запоминающих устройств 1 зондирующего сигнала ,и - 20 число каналов анализа), и элементов ИЛИ-НЕ 3, аналого-цкфровой преобразователь 4, регистр 5, ключ б, элеме:п И 7, счетчик 8, генератор 9 импульсов, генератор 10 тактовых им пульсов, элемент И-НЕ 11, вход 12 зондирующего сигнала коррелятора вход 13 эхосигнала коррелятора, установоччый вход 14 коррелятора, канальные выходы 15 коррелятора.ЗОРецкркуляционное запоминающее устройство зондирующего сигнала (фиг,2) содержит аналого-циФровой преобразователь 16, первый 17 и второй 18 регистры, коммутатор 19; ключ 20, элемент И 21, первый счетчик 22, генератор 23 импульсов и второй счетчик 24,Принцип работы коррелятора основан на том, что при наличии доплеровского смещения частоты эхосигнала точное измерение взаимокорреляцконной Функции межцу зондирующим сигналом и эхосигналом возможно только при выполнении условия К 1 = К/Г + ЛГ), где К, и пульсов 10 и элемент И-НЕ 11, Элементы ИЛИ-НЕ и И-НЕ обеспечивают синхронную работу каналов коррелятора в режиме анализа как положительных, так и отрицательных приращений доплеровской частоты эхосигнала. 2 ил. К - соответственно коэффициейты сжатия зондирующего сигнала и эхоскгнала, Выбором величины К, в канале запи" си зондирующего сигнала обеспечивает" ся компенсация доплеровского смещения частоты эхосигнала, Изменение коэффициента сжатия осуществляется за счет изменения длительности импульса на выходе генератора импульсов, введенного в цепь Формирования импульсов взятия выборок входного сигнала, Этот импульс блокирует сдвиг информации в блоке задержки и цепь Формирования выборки входного сигнала на время, равное его длительности, вследствие чего период взятия выборки входного сигнала увеличивается, что соответствует увеличению коэффициента сжатия при записи зондирующего скгналааКоэффициент сжатия эхосигнала в рециркуляционном запоминающем устройстве эхосигнала выбираетсл средним относительно коэффициента сжатия зондирующего сигнала по каналам доплеровской расфкльтровки.Коррелятор работает следующим образом.Установочньй импульс по входу 14 поступает на входы счетчиков 22 и 24 всех рециркуляцконных запоминающих устройств 1 зондирующего сигнала и устанавливает кх в нулевое состоячие. На выходе счетчика 24 появляется потенциал, поступающий на коьщутатор 19, генератор 23 импульсов к на один из входов элемента И-НЕ 11, причем коммутатор 19 подключает выход второго регистра 18 к входу ключа 20, замыкая кольцо записи зондирующего сигнала. С генератора 23 импульсов, работающего в ждущем режиме, снимается блокировка, а на выходе элементаИ-НЕ 11 появляется потенциал, блокирующий счетчик 8 и элемент И 7, препятствуя записи эхосигнала на времяизлучения зондирующего импульса.После окончания установочного импульса счетчик 22 начинает счет тактовыхимпульсов, поступающих с выхода генератора 10 тактовых импульсов, ис приходом И-го импульса Формирует 10импульс длительностью Т, , которыйиспользуется для Формирования выборки входного сигнала и для запиранияключа 20 на время записи входнойвыборки в регистр 17. Выборка зондирующего сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 16 записывается в регистр 17, Задний фронт выходного импульса счетчика 22 запускаетгенератор 23 импульсов, выходной сигнал которого - импульс паузы, блокирует через элемент ИЛИ-НЕ 3 элементИ 21 и счетчик 22, вследствие чеготактовые импульсы перестают поступатьна регистры 17 и 18 и прекращается 25сдвиг информации. Это состояние удерживается до окончания импульса паузы, после чего сни- мается блокировка и на выходе счетчи ка 22 через И тактов формируется следующий управляющий импульс и вторая выборка зондирующего сигнала запишется в регистр 17, затем вновь сработает генератор 23 импульсов, и процесс записи повторится до заполнения рециркуляционного запоминающего устройства 1 зондирующего сигнала. Количество запоминающих выборок определяется вторым счетчиком 24, на вход которого поступают импульсы паузы.При достижении заданного количества циклов записи сигнал на выходе второго счетчика 24 меняется на инверсный, вследствие чего рециркуляционное за поминающее устройство 1 переходит в режим хранения информации (второй регистр 18 исключается из кольца циркуляции выборок сигнала), а генератор 23 импульсов блокируется до поступления следующего установочного импульса. Сигналы с выхода второго счетчика 24 всех каналов поступают на входы элемента И-НЕ 11, и после окончания записи зондирующего сигнала во всех каналах на выходе элемента И-НЕ 11 появляется потенциал, снимающий блокировку с рециркуляционного запоминающего устройства эхосигнала, вследствие чего начинает запись эхосигнала. Сжатые копии сигналов зондирующего сигнала и эхосиг,нала поступают на входы вычисления взаимокорреляционной функции соответствующих каналов, где происходит вычисление взаимокарреляционной функциисКоэффициент сжатия эхосигнала устанавливается генератором 9 импульсов, Для обеспечения синхронного режима шркуляции выборок эхосигнала и зондирующего сигнала период циркуляции выборок зондирующего сигнала удлиняется с помощью подачи импульсапаузы канала эхосигнала с выхода генератора 9 импульсов через соответствуюг;,1 й элемент ИЛИ-НЕ 3.1-3-п. Указанный импульс блокирует сдвиг информационных выборок во всех рециркуляционных запоминающих устройствах коррелятора,Схема построения коррелятора с доплеровской расфильтровкой обеспечивает совпадение синхроимпульсовво всех каналах после окончания записи зондируюдего сигнала, Это условие выполняется вследствие того что время записи зондирующе о сигнала в любом канале пропорционально ИТс+ пТь) 11 Тс,ь 11 и) ф где пТь = ь . Кроме того, в каждом канале после окончания записи зондирующего сигнала да перехода в режим анализа эхосигнала период циркуляции также равен МТ, , что приводит к синхронной работе каналов коррелятора.Формула из обр етенияЦифровой коррелятор для обнаружения эхосигналов, содержащий рециркуляционное запоминающее устройство зондирующего сигнала. блок вычисления взаимокорреляционной Функции, генератор тактовых импульсов, регистр, ключ, аналого-цифровой преобразователь, инФормационный вход которого является входом эхосигнала коррелятора, первый элемент И, счетчик и генератор импульсов, выход которого соединен с входом сброса счетчика и первым входом элемента И, выход переполнения счетчика соединен с входом оста- нова генератора импульсов, тактовым входом аналого-цифрового преобразователя и управляющим входом ключа, выход которого через монтажное ИЛИ2 О 25 ЭО 35 40 46 БО соединен с выходом аналого-цифровогопреобразователя и информационнымвходом регистра, выход которого подключен к первому входу блока вьгчис=ления Взаимокорреляционной функции,вход тактирования регистра соединенс выходом элемента И, второй входкоторого соединен с выходом генератора тактовых импульсов к счетным входом счетчика, первое рециркуляционное запоминающее устройство зондирующего сигнала содержит аналого-цифровой преобразователь, клюю., коммутатори два регистра, причем В первом рециркуляционном запоминающем устрой-,стве зондиру 1 ощего сигналя информационный вход янял ОГО ци 11 ро 1 г ОГО преооряз Ователя является входом зсндирующегосиг нала коррелятора, такт оный входаналого-ггифрового преобразователя со"единен с управляющим Входом ключаинформационгн 1 й выход которого, черезмонтажное ИЛИ соединенный с выходоманалого-циФрового преобразователяподключсн к информационному входупервого регистра, выход которого подключен к первому информационному входу коммутатора и информационному вхо"ду Второго регистра, Выход которог 1 Осоединен с Вторым информационным входом коммутатора и вторым Входом бло-ка вычисления Взаимокорреляционнойфункции, выход которогс является выходом коррелятора, Выход коммутатораВ первом ре 1 вгркуляционном запоминающем устройстве зондиру 1 вщего сигналасоединен с информационным входом ключа, отличающийся темчто, с целью расширения полосы анализируемых частот,цоплеровского смещения В сторону отрицательных приращений частоты эхосигнала, в него ввецены ирегиркуляционных запоминающихустройств зондирующего сит нала 1 п "число каналов анализа), иблоковвычисления взаимокорреляционной функции, г 1 элементов ИЛИ-НК и элементИ-НЕ, а в каждое рециркуляционное запоминающее устройство зондирующегосигнала Введены два счетчика, элемент И и генератор импульсов, причемв каждом рециркуляционном заг 1 омина ющем устройстве зондирующего сигналавыход первого счетчика соединен суправляющим входом ключа и входом запуска генератора импульсов, выходкоторого подключен к счетному входувторого счетчика, выход которого соединен с входом блокирования генера"тора импульсов и упряВляющим ВхОдОИкоммутатора, выход элемента И в каждом регвгркуляционном запоминающемустройстве зондирующего сигнала подключен к тактовым входам первого ивторого регистров, Выход регистрасоединен с информационным входомключа. и объединенными первьви входами блоков Вычисления взаИмокорреляционной Функции Вторые входы которых подключены соответственно кВыходам вторых регистров соответствующего рециркулягпгоныого запоминающего устройства зондирующего сигнала,Информационные входы аналого-цифровых преобразователей регвгркуляцнонных запоминающих устройств зондирующего сигнала соединены между собой,объединенные входы сброса первогои Второго счетчиков рециркуляционныхзапоминакап 1 Х устройств зондирующегосигнала являются установочными входами коррелятора, выход генераторатактовых импульсов соединен со счетными входами первых счетчиков и первыми входами элементов И репиркуляционных запоминающих устройств -.:Ондирующего сигнала, выходь: генераторовимпуггьсов рециркуляционных запоминающих устройств зондируюеггп о сигналаподключеггы к первым Входам соответствующих элементов ИЛИ-НЕ, выходы кото"рых соединены с входами остановя,первых счетчиков и вторыми входамиэлементов И соответствующих рецирку=ля цио нных запомни я 10 Рих устр Ойст в 3 Ондирующего сигчала, объединенные Вторые входы элементов И 3 Ж-НЕ соединеныс выходом генератора ижтульсов Выходы Вторьпг счетчигсов рециркуляционнъ 1 хзапоминающих устройств зондирующегосигнала подключены соответственно квходам элемента И-НЕ, выход котсрогосоединен с входом остановки счтетчикя и третьим входом элемента И.