Устройство поиска шумоподобных сигналов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союэ СоветскихСоциалистическихРеспублик 978377 ФФт(23)Приоритет Опубликовано 30,11,82. Бюллетень 44 ао делам изобретений к открытий,662(088.8) Дата опубликования описания 30,11.82(54) УСТРОЙСТВО ПОИСКА ИУМОПОДОБНЫХ СИГНАЛОВ1Изобретение относится к устроиствам обнаружения, распознавания иприема сложных шумоподобных сигналов(ШПС) и может быть использовано дляпоиска сложных шумоподобных сигналовв радиолокационных, телеметрическихи связных системах,Известно устройство поиска шумоподобных сигналов, содержащее последовательно соединенные смеситель,широкополосный усилитель, демодулятор, узкополосный усилитель, детектор с фильтром низкой частоты (ФНЧ)и управляемый гетеродин, выход которого подключен. к первому входу смесителя, второй вход которого является входом устройства, а .также первый элемент ИЛИ; выход которого подключен к второму входу демодулятораи через последовательно соединенныедискриминатор, корректирующий усили"тель, управляемый тактовый генера"тор, первый вентиль и второй элементИЛИ к входу генератора псевдослучай 2ных сигналов (ПСП) выходы которого подключены к первым .входам коммутаторных вентилей и опорным входам. канальных коррелвтрров, к сигнальным входам которых, а также к второму 5 входу дискриминатора подключен выходширокополосного усилителя, а к сбросовым входам канальных корреляторов и первому входу блока сканирования подключен выход пераого ключа, к пер 1 овому входу которого через формирова" тель временных интервалов подключен, выход дополнительного порогового блока, вход которого объединен с первым входом основного порогового бло" ка, выходкоторого подключен к второму входу первого ключа, а выходы ка" нальных корреляторов через коммутаторные вентили подключены к входам первого элемента ИЛИ, при этом выход управляемого тактового генератора через элемент задержки подключен к пер вому входу второго вентиля и непосредственно к второму входу блока97837сканирования, первый выход которого подключен к второму входу управляемого гетеродина, а второй и третий выходы блока сканирования подключены соответственно к второму входу первого вентиля и через второй вентиль к второму входу второго элемента ИЛИ1),Известное устройство обладает большим временем поиска в условиях нестационарных и зависимых помех.Цель изобретения - уменьшение времени поиска.Для достижения поставленной цели в устройство поиска шумоподобных сиг. налов, содержащее последовательно 15соединенные смесительширокополосный усилитель, демодулятор, узкополосный усилитель, детектор с Фильтром низкой частоты (ФНЧ) и управляемый гетеродин, выход которого под 1 О клюцен к первому входу смесителя, второй вход которого является входом устройства, а также первый элемент ИЛИ, выход. которого подключен к второму входу демодулятора и ц".рез последовательно соединенные дискоиминатор, корректирующий усилитель, . управляемый тактовый генератор, первый вентиль и второй элемент ИЛИ-к входу генератооа псевдослучайных сигналов (ПСП), выходы которого подключены к первым входам коммутщтор- ныа вентилей и опорным входам канальных корреляторов, к сигнальным входам которых, а также к второму входу35 дискриминатора подключен выход широкополосного усилителя, а к сбросовым входам канальных корреляторов и первому входу блока сканирования подключен выход первого ключа, к первому . входу которого через Формирователь временных интервалов подклюцен выход дополнительного порогового блока, вход которого объединен с первым входом основного порогового блока вцход которого подключен к второму входу первого. ключа, а выходы канальных корреляторов церез коммутаторнце вентили, подключены к входам первого элемента ИЛИ при этом выход упрацля5 Г емого. тактового генератора через элемент задержки подключен к первому входу второго вентиля и непосредственно к второму входу блока сканирования, первый выход которого подключен к второму входу управляемого гетеродина, а второй и третий вц" ходы блока сканирования подключены соответственно к второму входу перво. 7 4го вентиля и через второй вентиль квторому входу второго элемента ИЛИвведены блок выбора максимальногосигнала, делитель частоты, второйключ и последовательно соединенныетретий ключ, регистр сдвига, дополнительный Формирователь временныхинтервалов и управляемый ключ, атакже первый дополнительный элементзадержки, блок совпадения и последовательно соединенные дешиФратор, второй дополнительный элемент задержкии счетчик импульсов, прямой выходкоторого подключен к управляющим входам второго и третьего ключей, приэтом выход управляемого тактовогогенератора через делитель частотыподключен к инФормационному входувторого ключа и второму входу счетцика импульсов, инверсный выход ко"торого подключен к второму входууправляемого ключа, управляющему вхо.ду дополнительного порогового блокаи первому входу блока совпадения,к второму третьему и четвертому входам которого подключены соответственно выход дешиФратора, первый выходрегистра сдвига и выход первого дополнительного элемента задержки, авыход блока совпадения подключенк первому входу блока сканирования,входу первого дополнительного элемента задержки и второму входу регистра сдвига, второй выход которого подключен к входу дешифратора,при этом выход второго ключа подсоединен к первому входу блока сканирования, четвертый выход которого подключен к третьему входу управляемого ключа, выход которого подклюценк второму входу основного порогового блока, выход дополнительного порогового блока подключен к инФормационному входу третьего ключа, причем выходы канальных корреляторовчерез блок выбора максимального сигнала подключены к объединенным входам основного и дополнительного по"роговых блоков,На цертеже изображена структурнаяэлектрическая схема устройства,Устройство поиска шумоподобныхсигналов содержит смеситель 1, широ"кополосный усилитель 2, демодулятор3, узкополосный усилительдетектор5 с Фильтром низкой частоты (ФНН)управляемый гетеродин 6, дискримина-,тор 7, корректирующий усилитель 8, управляемый тактовый генератор 9, пер978377 вый вентиль 10, первый элемент ИЛИ 11,элемент 12 задержки, второй вентиль13, генератор 14 псевдослучайной последовательности (ПСП) коммутаторные вентили 15 второй элемент ИЛИ 16, 5канальные корреляторы 17, основнойпороговый блок 18, дополнительныйпороговый блок 19, Формирователь 20временных интервалов, первый ключ21, блок 22 сканирования, блок 23выбора максимального сигнала, делитель 24 частоты, второй ключ 25,счетчик 26 импульсов, третий ключ 27регистр 28 сдвига, первый дополнительный элемент 29 задержки, блок 30 15совпадения, управляемый ключ 31, дополнительный Формирователь 32 временных интервалов, дешиФратор 33, второй дополнительный элемент 34 задержки. го, Устройство работает следующим образом,Приходящий сигнал через смеситель1 и широкополосный усилитель 2 поступает на входы канальных корреляторов 17, в которых осуществляется вычисление Функции взаимной корреляции приходящего сигнала и опорныхсигналов поступающих с выхода гене ратора 14 ПСП. По величине напряжений на выходах канальных корреляторов 17, пропорциональных коэФФициентам взаимной корреляции принимаемого и опорных сигналов, принимается рещение о наличии или отсутствиисигнала в анализируемой области. Квыходам канальных корреляторов 17подключен блок 23 выбора максимального сигнала, который пропускает насвой вход максимальное напряжениена любом из и канальных корреляторов, Это максимальное напряжение поступает на входы основного порогового блока 18 и дополнительного поро"гового .блока 19. Весь процесс поиска сигнала разделяется на 3 цикла: на первом цикле осуществляется быстрый просмотр всех ячеек тела (области)неопределенности сигнала и производится отбор ячеек по величине максимального корреляционного отклика, на втором цикле осуществляетсядвухэтапный поиск сигнала среди отобранных групп ячеек, на третьем цикле осуществляется двухэтапный поиск сигнала путем поочередного просмотра всех ячеек. Первый цикл поиска задается начальным состоянием счетчика 26 импульсов с защелкой, Начальное состояние счетчика 26 импульсов устанавливается после подачи на его первый вхОд импульса сброса. При ,этом на прямом выходе счетчика 26 импульсов устанавливается высокий потенциал, открывающий второй и тре. тий ключи 25 и 27, а на инверсном выходе счетчика 26 импульсов устанавливается низкий потенциал, закрывающий блок 30 совпадения, управляемый ключ 31 и понижающий порог в дополнительном пороговом блоке 19, При этом с выхода д-"лителя 24 частоты импульсы проходят через открытый второй ключ 25 на вход блока 22 сканирования, второй вход регистра 28 сдвига, а также на сбросовые вхоцы канальных корреляторов 17 осуцествляя быстрое сканирование области неопределенности сигнала,Выходное напряжение с блока 23 выбора максимального сигнала сравнивается с порогом в дополнительном пороговом блоке 19 если максимальное напряжение больше порога, то в регистр 28 сдвига записывается "0" в виде низкого потенциала, если мак" симальное напряжение не превышает порогового уровня, то в регистр 28 сдвига записывается "1" в виде высокого потенциала. Импульсы с выхода дополнительного порогового блока 19 проходят на вход регистра 28 сдвига через открытый третий ключ 27В течение первого цикла поиска на, блок 22 сканирования проходит вим"и" пульсов, где щ - общее, количество ячеек, и - число параллельно анали" зируемых ячеек вустройстве, Емкость регистра 28 сдвига также составляет - двоичных разрядов, После прощихождения - импуль сов срабаты вает счетчик 26 импульсов, прохождение импульсов на его вход прекращается, т,е. срабатывает схема "защелка" иустройство переходит к второму циклу поиска. К началу второго цикла по иска в регистре 28 сдвига записаны номера тех групп ячеек, в которых нахождение сигнала наиболее вероятнономера этих Групп отражены нулевыми состояниями разрядов регистра 28 сдвига.Второй цикл поиска определяется другим состоянием счетчика 26 импульс сов, при этом на его прямом выходеустанавливается нулевой потенциал,закрывающий второй и третий ключи25 и 27, а на инверсном выходе устанавливается высокий потенциал,открывающий блок 30 совпадения по 5одному из входов, при этом открывается также управляемый ключ 31 и повышается порог в дополнительном пороговом блоке 19, прохождение импульсовас выхода делителя 2 М частотына блоки устройства прекращается, дополнительный пороговый блок 19 отклю"чается от регистра. 28 сдвига, восстанавливается цепь прохождения импульсов сканирования с выхода блока 1522 сканирования через открытый уп. равляемый ключ 31 на основной пороговый блок 18,Импульс сканирования с выхода блока 22 сканирования проходит через 20открытый управляемь 1 й ключ 31 на основной пороговый блок 18, которыйпропускает его на выход, при условии.,что сигнал с анализируемой областине присутствует, Этот импульс проходит через первый ключ 21 на входблока 22 сканирования, на сбросовыевходы канальных корреляторов 17, атакже на второй вход регистра 28сдвига и первого дополнительного эле-Зомента 29 задержки. При этом осуществляется продвижение информации,записанной в регистре 28 сдвига,наодин разряд вправо. Если на второмвыходе регистра 28 сдвига при этом 35появляется потенциал высокого уровня"1", то это соответствует тому, чтоследующая группа ячеек не должна анализироваться, при этом на всех входах блока 30 совпадения присутству- юоют высокие потенциалы.По истечении времени задержкина выходе первого дополнительногоэлемента 29 задержки появляется импульс, который проходит на вход блока 30 совпадения и осуществляет продвижение информации в регистре 28сдвига на 1 разряд вправо, сброс канальных корреляторов 17 и вводитсяв блок 22 сканирования, переводя уст 5ройство к анализу другой группы ячеек а также вновь поступает в первыйдополнительный элемент 29 задержки,Время задержки г в первом дополнительном элементе 29 задержки выбирается минимально возможным с учетомйереходных процессов в блоках устройства, что позволяет сократитьвремя поиска. Далее процесс вновь повторяется, Если на втором выходе регистра 28 сдвига вновь появляется "1", импульс через время задержки в первом дополнительном элементе 29 задержки проходит на вход блока 30 совпадений, продвигает содержимое регистра 28 сдвига, вводится в блок 22 сканирования, разряжает канальные корреляторы 17, вновь вводится в первый дополнительный элемент 29 задержки, Процесс ускоренного сканирования продолжает"ся до тех пор, пока на втором выходе регистра 28 не появится "0" низкий потенциал, соответствующий возможному нахождению сигнала в этой группе ячеек области неопределенности сигнала. При этом блок 30 совпадения закрывается по одному из входов и циркуляция импульса по цепи первый дополнительный элемент 29 задержки.- блок 30 совпадения прекращаетсяУстройство переходит к более длительному анализу сигнала. В канальных корреляторах 17 накапливаютсякорреляционные эффекты, максимальный из них проходит на выход блока 23 выбора максимального сигнала и сравнивается с высоким порогом в основном пороговом блоке 18 и с низким порогом в дополнительном пороговомблоке 19. Если на первом этапе об"наружения сигнал превысил низкийпорог, то срабатывает формирователь20 временных интервалов, который за" крывает первый ключ 21 на время, равное длительности второго этапа, Если к концу второго этапа сигнал превышает высокий порог в основном пороговом блоке 18, то прохождение импульсов сканирования прекращается и устройство переходит к режиму слежения и выделения информации.Если же на начальном цикле обнаружения была отобрана ложная группа ячеек, то тем не менее на втором выходе регистра 28 сдвига появляется"0" низкий потенциал, и устройство переходит к двухэтапному режиму об" наружения сигнала, Однако, посколькупроцесс быстрой циркуляции импульсовпродолжается в течение времени, срав"нимого с длительностью 1 этапа на/втором цикле поиска, то это может привести к тому, что времяядлительности 1-го этапа окажется случайной величиной, которая может принять малые значения, при этом будут возможны пропуски сигнала, Чтобы исключить10 9 9783это вредное явление, к первому выходу регистра 28 сдвига подключен дополнительный формирователь 32 временных интервалов, который закрывает управляемый ключ 31 на время 10, при- зближенно равное (0,6-0,7) ТС 1, гдеТ - время анализа 1 этапа. Введе-,ние дополнительного Формирователя32 временных интервалов увеличивает время длительности 1 этапа незначительно (на 10-203), однако гарантирует сохранение высокой вероят.ности обнаружения сигнала для любого цикла поиска сигнала,Таким оЬразом, при появлении "1" 5на первом выходе регистра 28 сдвига срабатывает дополнительный формирователь 32 временных интервалови появление импульсов сканированияна выходе первого ключа 21 задерживается до того момента, как будетоткрыт вновь управляемый ключ 31,Если обнаружение сигнала происходит, то устройство срабатывает, какбыло описано. Если же обнаружение 25сигнала на 1 или 2 этапе не происходит, то импульс сканирования с четвертого выхода Ьлока 22 сканирования,пройдя управляемый ключ 31 и пер"вый ключ 21, входит в блок 22 ска- зонирования, а также поступает на второй вход регистра 28 и первого дополнительного элемента 29 задержки, содержимое регистра 28 сдвига продвигается на 1 разряд вправо, процессповторяется вновь в зависимости оттого, какой потенциал появляется навыходе регистра 28 сдвига. Процесспоиска продолжается либо до обнаружения сигнала, либо до полного очищения регистра 28 сдвига, когда изнего будут выписаны все "0" состояния и во всех разрядах регистра 28сдвига окажутся "1", Это соответст-вует тому случаю, когда сигнал, например, не присутствует на входе устройства поиска либо когда сигнал небыл обнаружен на втором цикле поиска,Когда в регистре 28,сдвига оказываются "1", то срабатывает дешифратор 3), и на его выходе появляетсянизкий потенциал, закрывающий блок30 совпадения по одному из входов.Устройство переходит к третьемуциклу поиска, когда все элементыИобласти неопределенности анализируются в порядке поочередного проамотра, При этом перепад потенциала (фронтнапряжения) на выходе дешифратора 33 77 10 поступает на вход вт рого дополнительного элемента 34 задержки с временем задержки которое.определяет длительность третьего цикла поиска и выбирается в зависимости оттребований к системе поиска в интервале от Твсдо Тц,где Т 1 с- среднее время поиска при поочередном последовательном способе обзора, ТВ-.ДОХмаксимальное время поиска при поочередном последовательном способе об"зора.На третьем цикле поиска импульсы сканирования проходят с четвертого выхода блока 22 сканирования че"рез постоянно открытый управляемыйключ 31 на вход основного пороговогоблока 18. Напряжение с выхода блока23 выЬора максимального сигнала поступает на основной пороговый блок18 и дополнительный пороговый блок9, Импульсы сканирования поступаютс периодом повторения, равным длительности 1 этапа,. Если к концу первого этапа превышен порог в дополнительном пороговом блоке 19, то срабатывает формирователь 20 временныхинтервалов, который закрывает первыйключ 21 и удлиняет время анализаданной группы ячеек на время длительности 2 этапа. Если к концу второгоэтапа будет превышен порог в основном пороговом блоке 18, то импульссканирования не проходит через основной пороговый блок 18 и устройствопереходит к режиму слежения за сигналом.Если на 1 этапе не будет превы"шен порог в дополнительном пороговом блоке 19, то импульс сканирова"ния пройдет через открытый осноююйпороговый блок 18, на вход блока 22сканирования и переведет устройст"во к анализу следующей группы ячеек,Если на 2 этапе не будет превышенпорог в основном пороговом блоке 18,то также произойдет переход к анали- .зу следующей группы ячеек,Но истечении времени задержки Сво втором дополнительном элементе Ъа34 задержки при условии, что за этовремя сигнал не будет обнаружен,на выходе второго дополнительного эле;мента 34 задержки появится импульС,который осуществит сброс счетчика 26импульсов с защелкой и устройствовновь перейдет к начальному первомуциклу поиска, 978377Переход .к анализу другой областинеопределенности на 2 и 3 циклах поиска осуществляется прохождением импульса сканирования на первый входблока 22 сканирования, при этом производится сдвиг опорных последовательностей по фазе, что осуществляется либо закрыванием первого вентиля 10 (в нормальном состоянии открыт),либо открыванием второго вентиля 13 (в нормальном состоянии закрыт) на время прохождения необходимого числа импульсов тактовой частоты (величину сдвига), Блок 22 сканирования управляет также перестройкой частоты.управляемого гетеродина б по заданной программе перестройки,Работа схемы автоматической подстройки частоты, состоящей из последовательно соединенных смесителя 1,широкополосного усилителя 2, демодулятора 3, узкополосного усилителяч детектора 5 с ФНЧ и управляемогогетеродина, осуществляется Обычным 25образом, выходной сигнал детектора 5 с фильтром низких частот подф страивает частоту управляемого гетеродина 6, которая поступает напервый вход смесителя 1, 30Таким образом, в устройстве с целью сокращения времени поиска Мспользуется рациональный метод обзора ячеек рахождения сигнала, когдав первую очередь просматриваютсяячейки с максимальной вероятностьюнахождения в них сигнала, а во вторую очередь - оставшиеся ячейки, Наначальном цикле определяются вероятности нахождения сигнала в ячейках 40и производится отбор ячеек путем быстрого просмотра всех ячеек или области неопределенности сигнала исравнения максимального корреляционного отклика с порогом. 45На втором цикле поиска просматриваются только те яцейки, в которыхмаксимальный корреляционный отклик,пропорциональный вероятности налициясигнала в этой группе яцеек, большепорога. На третьем цикле просматриваются все ячейки подряд,Устройство обеспецивает сокращение среднего времени поиска.Формула изобретенияУстройство поиска шумоподобных сигналов, содержащее последовательносоединенные смеситель широкополосный усилитель, демодулятор, узкополос. ный усилитель, детектор с фильтром низкой частоты (ФНЧ) и управляемый гетеродин, выход которого подключен к первому входу смесителя, второй вход которого является входом устройства, а также первый элемент ИЛИ, выход которого подключен к второму входу демодулятора и через последовательно соединенные дискриминатор, корректирующий усилитель, управляемый тактовый генератор, первый вентиль и второй элемент ИЛИ к входу генератора псевдослуцайных сигналов (ПСП), выходы которого подключены к первым входам коммутаторных вентилей и опорным входам канальных корреляторов, к сигнальным входам которых, а также к второму входу дискриминатора подключен выход широкополосного усилителя, а к сбросовым входам канальных корреляторов и первому входу блока сканирования подключен выход первого ключа, к первому входу которого через формирователь временных интервалов подключен выход дополнительного порогового блока, вход которого объединен с первым входом основного порогового блока, выход кото-рого подключен к второму входу первого ключа, а выходы канальных корреляторов через коммутаторные вентили подключены к входам первого элемента ИЛИ при этом выход управляемого тактового генератора через элемент задержки подключен к первому входу второго вентиля и непосредственно к второму входу блока сканирования, первый выход которого подключен к второму входу управляемого гетероди"на, а второй и третий выходы блока сканирования подключены соответствен" но к второму входу первого вентиля и через второй вентиль к второму вхог ду второго элемента ИЛИ, о т л иц а ю щ е е с я тем, цто, с целью уменьшения времени поиска, введены блок выбора максимального сигнала делитель частоты, второй ключ и поспедовательно соединенные третий ключ, регистр сдвига, дополнительный формирователь временных интервалов и управляемый кпюч, а также первыйдополнительный элемент задержки, блок совпадения и последовательно соединенные дешифратор, второй дополнительный элемент задержки и счетчик импульсов, прямой выход которого13 9783 подключен к управляющим входам вто" рого и третьего ключей, при этом выход управляемого тактового генератора через целитель частоты подключен к информационному входу второго клю ча и второму входу счетчика импульсов, инверсный выход которого подключен к второму входу управляемого ключа, управляоЧему входу дополнительйого порогового блока и перво- О му входу блока совпадения, к второму, третьему и четвертому входам которого подключены соответственно выход дешифратора, первый выход регистра сдвига и выход первого дополнительного элемента задержки, а выход блока совпадения подключен к первому входу блока сканирования, входу первого дополнительного элемента задержки и второму входу регистра ддви 77 14га, второй выход которого подключенк входу децифратора, при этом выход,второго ключа подсоединен к первомувходу блока сканирования, четвертыйвыход которого подключен к третьему.входу управляемого ключа, выход которого подключен к второму входуосновного порогового блока, а выходдополнительного порогового блока,подключен к информационному входутретьего ключа, причем выходы канальных корреляторов через блок выборамаксимального сигнала подключены,кобъединенным входам основного и до"полнительных пороговых блоков.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе,1, Авторское свидетельство СССРИ 495773, кл, Н 04 В 1/1 О, 1973978377 Составитель Г.ЛерантовичРедактоР В.ПетРаа ТехРед И,Теперкорр9 Шар аэ Филиал тент жгород, ул. роектна ираж ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, И, Раодписноеитета СССРкрытийкая наб д, 4