Устройство для измерения временного положения импульса

(22) Заявлено 23.09.80 (21) 2982958/18-21 с прнсоелнненнем заявкиГееудврстеенный комнтет СССР пв делам нзабретеннй н открытнйДата опубликования опнсання 18.07,82)щщуЩсаники исследовмском ин Научи при Т втомат ванных(71) Заявит итуте автоматизи и радиоэлектроник 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННО ПОЛОЖЕ НИЯ ИМПУЛЬСА1ие относится к и жет. быть использ емени прихода на пульсных сигналов Изобрете технике и м измерения в лее близким к предлагаемомуустройство для измерения вреположения импульса, содержащее аиб пульснои вано для я игационныхв области енног овойформитор,параи других имсистем точицни сигналосредств. едовательно соединенные полос ильтр, блок и, регистра глвсоввния го времени для синхронизас помошью радиотехнических тв тел меет так ремшее ой ения времен оно не обес чности форми измененияечи а формльсов то нного им уровня синусоризу врем ка в идальных помех. Цель иэобрет ности измерения 0 времени прихода Поставленная что в устройство фильтр и последо накопитель и регие точеления овыш чет о го сигнала,и о раэл мвой тся цель дост содержащеевательно ссе ным иэм пом диненныедены блок трвтор, в йИзвестно устройство для измерения енного положения импульса, содержа- последовательно соединенные полософильтр, режекторный фильтр, блок мирования отсчетной точки и регистра- ИОднако известное устройство хврактеется низкой точностью определения ени прихода импульса, так как оценременного положения отсчетной точки сит от вариаций формы поверхностного раженного импульсов, обусловленных 2 ичными естественными и искусствени дестабилизируюшими факторами, от енения числа и уровня синусоидальных ех,фильтр, режекторный ф роввния отсчетной точ анализатор знака расс метров сигнала, накоп тор 1 2 1 .Указанное устройст низкую точность измер хода импульса, так как вает независимость то ния отсчетной точки о поверхностного и отра от изменения числаинтеграторов, генератор частот, имитатор поверхностного и отраженного сигналов и блок памяти, первый вход которогоподключен к выходу полосового фильтра,второй вход подключен к первому выходурегистратора, а выход блока памяти через блок интеграторов подключен к первому входу накопителя, второй вход которого соединен с выходом блока памяти непосредственно, при этом второй 10выход регистратора через имитатор поверхностного и отраженного сигналов соединен с вторым входом блока интеграторов, третий вход которого подключен квыходу генератора частот. 15На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства для Измерения временного положения импульса; на фиг, 2 и 3 - импульсные диаграммы, поясняющие егоработу.20Устройство содержит (фиг, 1) последовательно соединенные полосовой фильтр 1,блок 2 памяти, блок 3 интеграторов, накопитель 4, регистратор 5, имитатор .6поверхностного и отраженного сигналов,генератор 7 частот.Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии в регистратор 5занесены значения интервала н , К )поиска времени прихода С импульса иприближенное значение времени запаздывания О отраженного импульса относительно поверхностного, параметры алгоритмапоиска экстремума функции, В имитатор 635имитируюший поверхностный о5(+) =1(а, 1)СОЬЮ (1)и отраженный импульст(+-С 5) А(.ц,+ сааб) с 0500 Ь) (2)занесены приближенные значения параметров Си О, частота несушего сигнала 45 (ф . Генератор частот 7 настроен на час- Ототы И+ 4 ( К, ( л = 1 а) синусоидальных помех к =соиМ. В формулах (1) и (2) 1( ц, 6 ), т( ОО) Огибаюшие импульсов с параметрами ат 50 и С 5, в- число источников синусоидальных помех, причем 59;О)я 0 при 1 а.Сигнал и помехаЬ(1-Оь)=Ь,И)+б (-а 0)+И(0+6, (3) 55 где Е() - флуктуационная помеха;И Ь.) = Х А Чи 1 (во+3 К ) Ь +Р 3- сумма синусоидальных помех с неизвестными амплитудами Д и фазами1) через приемную антенну поступают на полосовой фильтр 1, где смесь (3) фильтруется от флуктуационной помехи Я К) и запоминается в блоке 2 памяти 9, Структура запомненной смеси может быть такой; шум - (сигнал + шум) - шум, то. есть, в части ячеек памяти содержатся измерения шума, затем измерения смеси сигнала и шума, а на конечном участке- ячейки с измеренными значениями шума, Блок памяти содержит 6 - Ф; , + ячеек, где- число ячеек для запоминания одного импульса. После запоминания измерений в блоке 2 памяти работа устройства происходит циклически.Работа устройства состоит из двух циклов. Во внутреннем цикле осуществляется поиск момента прихода поверхностного импульсного сигнала при фиксированном значении момента прихода отраженного импульса, Во внешнем цикле осуществляется изменение параметра 0,В исходном состоянии ячейки блоков памяти 2 очищены, в регистратор 5 заложен алгоритм поиска двухэкстремальной функции, в регистратор 5 занесены интервалы изменения О-О 5 К параметра С, интервалы изменения Ь н-Ф, К параметра ц , в имитатор 6 поверхностного и отраженного импульсов занесены алгоритмы имитации этих импульсов, в генератор частот 7 внесены несушая частота ОУО сигнала, частота фильтруемых помех. Сумматоры блока 3 и накопителя 4 обнулены. Во включенном состоянии устройства с регистратора 5 на вход блока 2 поступает сигнал О 0, а на вход имитатора 6- сигнал О . На вход приемной антенны устройства поступает сумма поверхностного и отраженного импульсов, а также флуктуационных и синусоидальных помех (фиг. 2 а). Смесь сигнала и шума поступает на вход полосового фильтра 1, с выхода которого снимается сигнал, частично отфильтрованный от помех, но не полностью, так как частоты этих помех очень близки к частоте И)0 несушего сигнала. Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра 1 представлена на фиг, 3. Частично отфильтрованный сигнал поступает на блок 2 памяти, где в+ Р ячейках запоминаются значеК Нния выхода полосового фильтра 1.В этот же момент времени с выхода регистратора 5 на второй вход блока 2 памяти поступает сигнал управления точки Отсчета С поверхностчого импульса, а5 0436на вход имитатора 6 поверхностного иотраженного импульсов - сигнал управления точки отсчета Об отраженного импульса. При этом содержимое 6 ячеек блока 2памяти начиная с первой, считываетсяв блоки 3 интеграторов и накопителя 4.В этот же момент времени в блок 3 интеграторов с генератора 7 частот поступают частоты (Юр+4 М (= 1д),где %- константа, например, 100, а 1 Ос имитатора 6 - значения сумм поверхностного и отраженного сигналов с единичными амплитудами, вычисленные поформулам (1) и (2), начиная с= О.Вид сигнала на выходе регистратора 6 15представлен на фиг. 2 б,При поступлении этих сигналов в блоке 3 происходит 2 ( о 1 + 1) - кратное интегрирование. Выходными значениями блока 3 являются Н 1,2 ( 1 ъз + 1)3, 20г(ум+)И 2 ( Ич + 1) 1, Н 5 Е 2 ( ю + 1)3 1,которые подаются на вход накопителя 4.Здесь формируется сигнал накоплениякоторый является значением функции правдоподобия при фиксированных О 6 и О,О и 05 и подается на регистратор 5, гдезапоминается. Регистратор 5, не изменяявеличину О , увеличивает значение с 1на единицу. Новое значение О 6 подается30на вход блока 2 памяти, при этом значения функции с блока 2 памяти, начиная совторой ячейки, по Г+ 1 подаются на входы блока 3 интеграторов и накопителя 4,В этот же момент времени с генератора 7частот и имитатора 6 на вход блока 3подаются значения Ю +1/, значения суммповерхностного и отраженного сигналовс единичными амплитудами, вычисленныепо формулам (1) и (2) в 6 точках, начиная с Е = О. При этом в блоке 3 вновь40вычисляются величины Н 2 ( и + 1) 3,ИгГ 2 ( м + 1) 3, Н Е 2 ( е + 1)Рф" ,а в накопителе 4 - величина 3, котораяподается на вход регистратора 5 и запоминается, Такие вычисления при фиксиро 4ванном значении О 5 производятся 15-Нраз, при этом в регистраторе 5 накопится кн величин Э. Значения этих величин при изменении 06 с 1 Н до Ьк представлены на фиг. 2 в. 5Регистратор 5 находит координаты,т, е. времена двух наибольших значенийЭзапоминает два значения 1 и Ти соответствующие им два момента времени " и ь г. 5 Затем регистратор 5 по определенному алгоритму, заложенному в него, выбирает другое значени. 0, а параметру О 0 14 6вновь придается значение Е, Эти значения С 1 и С вновь поступают в имитатор 6 и блок 2 и процесс вычислениязначений 1 при фиксированном с 15 повторяется описанным способом, получая другое множество значений, ( 1 = 1,- 1 н ), После этого регистратор 5Квновь находит два наибольших значения, 1-с ц их координаты ,Гтаи запоминает такие значения )., 1 си 6 т., для которыхцнаибольшие.На следующем этапе регистратор 5вновь подбирает другое значение Оц ивычислительный процесс повторяется дотех пор, пока значение 1 не станетбольше выбранного порога, и за времяприхода импульса поверхностного сигнала принимается то значение Ь , дляЪкоторого 1 имеет наибольшее значение.На фиг, 2 в показан выход накопителя 4, когда параметр 05= -1 (истинноезначение), а параметр измейяется в интервале ( ц-Ь ), В моменты времении 6 г, соответствующие моментамГ 1,1 рихода поверхностного импульса и отоаженного импульса, выход накопителя 4имеет максимальное значение,Как показывают исследования цифровой модели этого устройства, безошибочное обнаружение импульсного сигнала производится даже при превышении уровня синусодиальных помех над уровнем сигнала на 65- 80 дБ, т, е. при превышении амплитуды помех над амплитудой сигнала на 3,5 - 4 тыс, и знании значений параметров импульса С и О с точностью 15 единиц. Формула изобретения Устройство для измерения временногоположения импульса, содержащее полосовой фильтр и последовательно соединенные накопитель и регистратор, о т л и - чаюшеес я тем, что, с цельюповьппения точности измерения, оно дополнительно содержит блок интеграторов. генератор частот, имитатор поверхностного и отраженного сигналов и блок памяти, первый вход которого подключен к выходу полосового фильтра, второй вход подключен к первому выходу регистратора, а выход блока памяти через блок интеграторов подключен к первому входу накопителя, второй вход которого соединен с выходом блока памяти непосредственно, 7 943634 8при этом второй выход регистратора че- Источники информации,рез имитатор поверхностного и отражен- принятые во внимание при экспертизеного сигналов соединен с вторым входом 1. Авторское свидетельство СССРблока интеграторов, третий вход которого370578, кл. б 04 Г 10/00, 1975.подключен к выходу генератора час- З 2. Авторское свидетельство СССРтот.576553, кл. й 04 Е 10/00, 1977,943634Составитель В. Муляр Редактор Л. Авраменко Техред А.Ач Корректор М. Коста 510 52 Тираж 427 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д, 4/5лиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4