Устройство для распознавания информационных сигналов
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
(5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ арев, Б.В. иСССР981.СССР80. 1 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ИНфоРМАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Его использование для визуального анализа амплитудного спектра сигналов и определения вида их модуляции позволяет повысить точность распознавания сигнала. Устройство содержит блок 26 приема и усиления сигнала, источник 8 излучения, коллиматор 9,модулятор 10 излучения, объектив 14 и фотоприемник 18. Поставленная цель достигается благодаря введению удвоителей 5 - 7 фазы сигнала, модуляторов 11 - 13 излучения, объ 15 17 ф 19 21.4 ил, ЯИзобретение относится к автоматике ивычислительной технике и может быть использовано для визуального анализа амплитудного спектра информационных. сигналови определения вида их модуляции. 5,Известные устройства распознаванияинформационных сигналов основаны; на преобразованиии принимаемого сигнала в цифровой код и использовании ковариационнойматрицы; на иСрольэовании в качестве признака распозэнаванй айергетического спектра на трансфорЬации сггМфа принимаемогосигнала; йа испбльэовОПВГь качестве признака распознавания широкополосной функции неопределенности, на частотном и "5амплитудном детектировании принимаемого сигнала с последующим сравнением результатов детектирования между собой наопределении формы изменения принимаемого сигнала на дискретном интервале времени.Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является устройство,реализующее способ распознавания информационных сигналов, В указанном устройстве в качестве признака распознаванияинформационных сигналов с большой базойиспользуется широкополосная функция неопределенностии.Однако широкополосные функции неопределенности некоторых информационныхсигналов с большой базой незначительно отличаются друг от друга. Поэтому указанноеустройство не обеспечивает достоверногораспознавания информационных сигналов с 35большой базой, Кроме того, оно не позволяетоценить основные параметры распознаваемого информационного сигнала,Целью изобретения является повышение точности распознавания сигнала, Поставленная цепь достигается тем, что вФустройство введены последовательно соединенные первый - третий удвоители фазысигнала, а также второй-четвертый модуляторы излучения, второйчетвертый объективы, и второй - четверть,й фотоприемники,вход первого удвоителя фазы подключен квыходу блска приема и усиления сигнала,коллиматор, 1-ый модулятор излучения (124), 1-й объектив и 1-й фотоприемники последовательно оптически связаны, причемвход 1-го модулятора излучения подключенк выходу (И)-го удвоителя фазы сигнала, авыход 1-го фотоприемника является 1-м информационным вь 1 ходом устройства.Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг, 1; вид возможных осциллограмм показан на фиг, 2;взаимное расположение символьных частотсигналов с многократной частотной манипуляцией показано на фиг. 3; закон измененияфазы ЧМН сигнала изображен на фиг. 4.Устройство распознавания информационных сигналов содержит последовательно включенные антенну 1, смеситель 3,второй вход которого соединен с выходомгетеродинэ 2, усилитель 4 промежуточнойчастоты, умножитель 5 фазы на два, умножитель 6 фазы на два и умножитель 7 фазы надва. На пути распространения оптическогосигнала источника 8, сколлимированногоколлиматором 9, последовательно установлены модуляторы излучения 10 - 13, На путикаждого дифрагированного пучка света установлена линза 14 (15, 16, 17), в фокальнойплоскости которой размещен фотоприемник18 (1 9, 20, 21), Антенна 1, гетеродин 2, смеситель 3 и усилитель промежуточной частотыобразуют блок 26 приема и усиления сигнала.В качестве источника излучения 8 используется лазер, В качестве модуляторов 10-13излучения используются ячейки Брэгга.Распознавание информационных сигналов с большой базой основано на получении и анализе их амплитудных спектров.Причем в качестве признаков распознаванияиспользуются деформации амплитудногоспектра принимаемого информационногосигнала при умножении его фазы на два, четыре и восемь,Устройство работает следующим образом, Если на вход устройства поступает информационный сигнал с фазовойманипуляцией ФМн, то его аналитическиможно записать следующим образом;Ос(1)=Ос сов(2,7 г 1 с 1+ 03(с)+ срс), 0 % Тс,где Ос, Фс, узс, Тс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала;ср ф) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовойманипуляции, причем ук (с)= сопзс приИо 1(к+1) % и может изменяться скачкомпри т=1 сг, т.е, на границах между элементар.ными посылками (К=1, 2, , И);%, Й - длительность и количество элементарных посылок, иэ которых составленсигнал длительностью Т(Тс=й ть),Если на одной несущей частоте дискретная информация передается от одного источника сообщения, то целесообразноиспользовать однократную (бинарную) фазовую манипуляцию ФМн,р (т) = Ол,Для передачи сообщений от двух источников используется двухкратная фаэовая манипуляция ФМн, фк (1) = 2 г р 4я 3Причем от одного источника фаза манипулируется по закону 0- л, а от другого - по5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 закону-л, Для передачи сообщенийл 3от четырех источников используется трехкратная фазовая манипуляция ФМн,лл 3 5 3 7фк (т) - О, д 2, д л, л, д л, 2 л, д л),В общем случае нэ одной несущей частоте одновременно можно передавать сообщения от п источников, используя для этогои-кратную фазовую манипуляцию. Однакоцелесообразными являются одно-, двух- итрехкратная фазовые манипуляции, которые и нашли широкое применение нэ практике, Дальнейшее повышение кратностифаэовой манипуляции ограничивается тем,что уменьшается расстояние между элемен- тарными сигналами и в существенной мерес нижается помехоустойчивость канала связи,Принимаемый ФМнсигнал с выходаантенны поступает на первый вход смесителя 3, нэ второй вход которого подается напряжение гетеродина 2:Оф)=О,сов (2 л 1 г т + р),где Ог, Х, р, - амплитуда, частота и начальная фаза напряжения гетеродина.На выходе смесителя 3 образуются напряжения комбинационных частот, Усилителем 4 выделяется напряжение толькопромежуточной (разностной) частотыОпр(т)=Опр соз 2 л 1 прс+ р, (т)+ уър), 0 т Тс,где Опр= 2 К Ос,Ог, УМ 1)=О,Л,1К - коэффициент передачи смесителя;Ьр=Гс.-б - промежуточная частота;/1 пр = у"с - фг - промежуточная начальная фаза,которое последовательно поступает на входы умножителей 5, 6 и 7 фазы на два. Навыходах последних образуются напряженияОпр 1(1)=Опрсоз(4 л тпрт+2 фпр),Опрг(1)=Опрсо э(8 л 1 п р 1+4/ пр),Опрз(т)=Опрсов(16 лтпрру+8 грпр), 0 1 ТсТэк как 2 р (т) О, 2 л; 4 р, (1) = О, 4 л;8 ярк (т)= 0,8 л,то в указанных колебаниях фазовая манипуляция уже отсутствует.Оптический сигнал формируется с помощью лазера 8 и коллиматора 9, Пространственная модуляция оптического сигналаинформационным сигналом Опф) и его гармониками Опр 1(т), Опр, Опрз(т) осуществляется с помощью ячеек Брэгга 10 - 13соответственно. Каждая ячейка Брэгга состоит из звукопровода и возбуждающей гиперзвук пьезоэлектрической пластины(пьезоэлектрического преобразователя),выполненной из кристалла ниобэта литиясоответственно Х и Усреза, Это обеспечивает автоматическую подстройку по углу Брэгга и работу ячейки в широком диапазоне частот.НаПРЯжЕНИЯ Опр(т), Опр 1(т), Опрг(1) И Опрз(т) с выхода усилителя 4 промежуточной частоты и умножителей 5, 6 и 7 фазы на два поступают на пьезоэлектрические преобразователи ячеек Брэгга 10-13, Ячейки Брэгга располагаются таким образом, чтобы сколлимированный оптический сигнал проходил через все ячейки Брэгга. Пьезоэлектрические преобразователи преобразуют информационный сигнал Опр(т) и его гармоники Опр 1(т), Опрф) и Опрз(с) в ультразвуковые колебания, Сколлимированный оптический сигнал, проходя ячейки Брэгга 10 - 13, дифрагирует на акустооптических колебаниях возбужденных сигналом Опр(т) и его гармониками Опр 1(т), Опрг(т), Опрз(т), Следует отметить, что дифрагирует только приблизительно 1/10 часть сколлимированного оптического сигнала. На пути распространения каждого дифрагированного пучка света установлена"линза 14 (15, 16, 17), в фокальной плоскости которой размещен фотоприемник 18 (19, 20, 21) к выходу которого подключен индикатор 22 (23, 24, 25) в качестве которого может быть использован осциллографический индикатор.Ширина спектра Юс ФМнсигнала определяется длительностью тп его элементарных посылок (Юс=1/тп). Тогда как ширина спектра второй Ю 2, четвертой Ьт 4 и восьмой ЛГэ гармоник сигнала определяется длительностью т, сигнала (Ьгг=Ь 14=Ь 9=1/Тс), Следовательно, при умножении фазы на два, четыре и восемь спектр ФМнсигнала "сворачивается" в й раз (-,у- = - ,г-т- = -х- = И) и трансформируется в одиночные спектральные составляющие, Это обстоятельство и является прйзйаком распознавания ФМнсигнала, Амплитудные спектры принимаемого ФМнсигнала и его гармонических составляющих наблюдаются нэ экранах индикаторов 22 - 25 (фиг.2 а),Если на вход устройства поступает информационный сигнал с двухкратной фазовой манипуляцией ФМн, р (с) =О, ,л,л, тол 3 на выходе умножителя 5 фазы на два образуется ФМнсигнал р, (с) =О,л,2 л;Зл), э на выходе умножителей 6 и 7 фазы на два образуются соответствующие гармониче- ские колебания Опрг(1) и Опрф). В этом случае на экранах индикаторов 22 и 23 наблюдаются амплитудные спектры ФМни ФМнсигналов, а на экранах индикато 1739996ров 24 и 25 наблюдаются одиночные спектральные составляющие (фиг. 2 б).Если на вход устройства поступает ФМя.8к.тг 3 5 3 7 сигналф 3(т) = О,д, у,дл;л,дл,тЖ,д 4 то на выходах умножителей 5 и 6 фазы на два образуются ФМни ФМнсигналы, а на выходе умножителя 7 фазы на два образуется гармоническое колебание Опрз(т), В этом случае на экранах индикаторов 22, 23 и 24 наблюдаются амплитудные спектры ФМн, ФМни ФМнсигналов, а на экране индикатора 25 наблюдается одиночная . спектральная составляющая (фиг. 2 в). Именно такая ситуация характерна для ФМнсигнала.Среди информационных сигналов с частотной манипуляцией (ЧМн) широкое распространение получили сигналы с минимальной частотной манипуляцией (ЧМн), с дуобинарной частотной манипуляцией (ЧМн) и со скрученной частотной манипуляцией ЧМн(фиг, 3).Сложный ЧМнсигнал аналитически описывается выражениемОс(т) == Оссоз(2 л Юср т + Р (1) + фс), 0 т Т, где р (т) - изменяющаяся во времени фазовая функция (фиг. 4);б 1 +бср= 2 - средняя частота сигнала; б 1=1 ср - 1/4 т - частота сигнала, соответствующая символу "-1";12=1 ср+1/4 г - частота сигнала, соответствующая символу "+ 1".Фазовая функция фт) может быть представлена выражениемр) =2 д 1 )ьрт-в)йх, где Ь - последовательность информационных символов (-1, +1);Ь= -- индекс девиации частоты;г тп, т Ю 0, хп)19(т)=оЮ 0,).Фазовая функция на каждом символьном интервале т) изменяется во времени линейно. За время одного символьного интервала набег фазы равен+ д/2.Если на вход устройства поступает ЧМнсигнал, то на выходе умножителя 5 фазы на два образуется ЧМн сигнал с индексом девиации частоты п=1. При этом его амплитудный спектр трансформируется в две спектральные составляющие на частотах 211 и 212, На выходах умножителей 6 и 7 фазы на два образуются две спектральныеТаким образом, на экранах индикаторов 22,23 и 24 будут наблюдаться сплошные амплитудные спектры, а на экране индикатора25 - пять сплошных лепестков (фиг. 2 е).30 Именно такая ситуация и является признаком распознавания ЧМнсигнала.Если на вход устройства поступает информационный сигнал с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ)35 Осй)=Оссоз(2 й с т + лу т + с),0 тТгде 1 с - начальная частота сигнала;Ыду = - скорость изменения частоты40внутри импульса,Л 1 д - девиация частоты;то преобразователем частоты он переносится на промежуточную частоту45 Ощд)==Опрсоз(2 к 1 пр 1+Л)с +фпр), О 1 ТеНапряжение Опр(т) выделяется усилителем 4 промежуточной частоты и поступаетна ячейку Брегга 10 и на вход умножителя 550 фазы на два, на выходе которого образуетсяЛЧМОпр Ф)==Одрсоз(4 к 1 р 1 + 2 лут + 2 фр),0 т Тс55 который поступает на ячейку Брегга 11. Таккак длительн сть Тс ЛЧМ сигналов на основной и удвоенной промежуточных частотаходинакова, то увеличение у в 2 раза происходит за счет увеличения в 2 раза девиации 5 10 15 20 25 составляющие на частотах 4 т, 4 т 2 и 8 т 1, 8 т 2 соответственно (фиг. 2 г),Если на вход устройства поступает ЧМнсигнал, то на выходах умножителей 6 и 7 фазы на два образуются три спектральные составляющие на частотах 411, 41 р, 412 и 811, 8 тср, 812, т,е, сплошной спектр трансформируется в три спектральные составляющие (фиг. 2 д), На выходе умножителя 5 фазы на два амплитудный спектр ЧМнсигнала трансформируется в другой сплошной спектр поскольку п 1.Таким образом, на экранах индикаторов 22 и 23 будут наблюдаться сплошные амплитудные спектры (фиг. 2 д),Если на вход устройства поступает ЧМнсигнал, то на выходе умножителя 7 фазы на два его сплошной спектр трансформируется в пять спектральных лепестков с пиковыми значениями на частотах 8 т 1, Зтз, 81 ср, 814 и 8 т 2, На выходах умножителей 5 и 6 фазы надва сплошной спектр ЧМнсигнала трансформируется в другие сплошные амплитудные спектры, так как в этом случае 61.1739996 ЧВЧЧнчастоты Ь 13, Из этого следует, что ширина спектра ЛЧМ сигнала на удвоенной промежуточной частоте в 2 раза больше его ширине спектра нэ основной промежуточной частоте Ж(Ь 12= 2 Ж)Аналогично нэ выходах умножителей 6 и 7 фазы на два ширина спектра ЛЧМ-сигнала увеличивается в 4 и 8 раз. Следовательно, на экране индикатора 22 визуально наблюдается и анализируется амплитудный спектр ЛЧМ-сигнала, а на экранах индикаторов 23, 24 и 25 наблюдаются амплитудные спектры ЛЧМ сигналов, ширина спектра которых в 2, 4 и 8 раз больше ширины спектра Формула изобретения Устройство для распознавания информационных сигналов, содержащее блок приема и усиления сигнала и последовательно оптически связанные источник излучения, коллиматор, первый модулятор излучения, управляющий вход которого соединен с выходом блока приема и усиления сигнала, первый объектив и первый фото- приемник, выход которого является первым , информационным выходом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности распознавания сигнала, в уст-х 2 5 10 15 исходного ЛЧМ сигнала (ЬГ 2 = 2 Ь 5 с, Ьт 4" =4 Ь 1 С, ив=8 Ьтс) (фиг. 2 ж), Это обстоятельство и является признаком распознавания ЛЧМ сигнала,Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает повышение достоверности визуального распознавания и оценки принимаемого информационного сигнала с большой базой, Это достигается путем использования в качестве признаков распознавания амплитудного спектра и его деформаций при умножении фазы принимаемого сигнала на два, четыре и восемь,ройство введены последовательно соединенные первый-третий удвоители фазы сигнала, а также второй-четвертый модуляторы излучения, второй - четвертый объективы и второй - четвертый фотоприемники, вход первого удвоителя фазы подключен к выходу блока приема и усиления сигнала, коллиматор, 1-й модулятор излучения (1=24), 1-й объектив и 1-й фотоприемник последовательно оптически связаны, причем вход 1-го модулятора излучения подключен к выходу(1-1)-го удвоителя фазы са нала, а выход 1-го фотоприемника являетф 1-м информационным выходом устройства. х 4 х 8 Я Я Я 99 Я Я. ЛАЙ О Ф епЬ, пВ л1799996 а арощ едактор Л.Пигин Заказ 350 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Произв Т Т Ъ й Составитель В,ДикаревТехред М,Моргентал Коррект нно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101
СмотретьЗаявка
4872899, 09.10.1990
ВОЕННЫЙ ИНЖЕНЕРНЫЙ КРАСНОЗНАМЕННЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. А. Ф. МОЖАЙСКОГО
ВОРОНИН АНАТОЛИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, ДИКАРЕВ ВИКТОР ИВАНОВИЧ, КОЙНАШ БОРИС ВАСИЛЬЕВИЧ, СМОЛЕНЦЕВ СЕРГЕЙ ГЕОРГИЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: G06K 9/00
Метки: информационных, распознавания, сигналов
Опубликовано: 23.01.1993
Код ссылки
<a href="https://patents.su/6-1789996-ustrojjstvo-dlya-raspoznavaniya-informacionnykh-signalov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для распознавания информационных сигналов</a>
Предыдущий патент: Устройство для исследования графов
Следующий патент: Устройство для контроля вращения валов
Случайный патент: Устройство для имитации изменения освещенности объекта