Цифровой коррелятор для обнаружения эхосигналов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для взаимокорреляционной обработки в реальном масштабе времени зондирующего сигнала и эхосигнала, имеющего доплеровское смещение частот. Целью изобретения является расширение полосы анализируемых частой доплеровского смещения в сторону отрицательных приращений частоты зхосигнала. Коррелятор содержит рециркуляционные запоминаюпще устройства зондирующего

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) А1 (5р 4 С 06 F 15/336

Юл

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П НТ СССР (21) 4195535/24-24 (22) 12.02.87 (46) 23.01.89. Бюл. Р 3 (72) В.А. Гудым, А.В. Майструк, Л.Л. Онащенко и Г.Л. Фуников (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1107125, кл . r, 06 F 15/336, 1983.

Авторское свидетельство СССР

В 1206804, кл. G 06 F 15/336, 1984. (54) ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛЯТОР ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ЭХОСИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для взаимокорреляционной обработки в реальном масштабе времени зондирующего сигнала и эхосигнала, имеющего доплеровское смещение частот. Целью изобретения является расширение полосы анализируемых частот доплеровского смещения в сторону отрицательных приращений частоты эхосигнала.

Коррелятор содер ит рециркуляционные запоминающие устройства зондирующего

1453414 сигнала 1, блоки 2 вычи< ления взаимокорреляционной функции, элементы

ИЛИ-HF. 3, аналого-цифровой преобразователь 4, регистр 5, ключ 6, элемент И 7, счетчик 8„ генератор импульсов 9, генератор тактовых им)

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для взаимокорреляционной обработки в реальном масштабе времени зондиру-! ющего сигнала и эхосиг:arra, имеющего доплеровское смещение частот.

Цель изобретения — расширение по лосы анализируемых частот доплеров ского смещения в сторону отрицать. ь, ;ных приращений частоты э:сосигнала.

На фиг. 1 представлена структур. ная схема цифрового коррелятора для .обнаружения эхоскгналов; на фиг„2— структурная схема рециркуляционного запоминающего устройства зондирующего сигнала.

Коррелятор (фкг, 1) содб ржит и рециркуляционных запоминающих устройств 1 зондирующего сигнала (и - 2п число каналов анализа), и элементов

ИЛИ-НК 3, аналого-цкфровой преобразователь 4, регистр 5, ключ 6, элеме:п И 7, счетчик 8, гeíåðàòîp 9 импульсов, генератор 10 тактовых им- 25 пульсов, элемент И-НЕ 11, вход 12 зондирующего сигнала коррелятора„ вход

13 эхосигнала коррелятора, установоччый вход 14 коррелятора, канальные выходы 15 коррелятора.

ЗО

Рецкркуляционное запоминающее устройство зондирующего сигнала (фиг.2) содержит аналого-цифровой преобразователь 16, первый 17 и второй I8 регистры, коммутатор 19; ключ 2О, элемент И 21, первый счетчик 22, генера35 тор 23 импульсов и второй счетчик 24.

Принцип р аб оты корр елятора основан на том, что при наличии доплеровского смещения част о ты эхосиг нала точное измерение взаимокорреляцконной функций межцу зондирующим сигналом и эхосигналом возможно только при выполнении условия K

К вЂ” соответственно коэффициейты сжатия зондирующего сигнала и эхоскгнала. Выбором величины К, в канале записи зондирующего сигнала обеспечивается компенсация доплеровского смещения частоты эхосигнапа. 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 сигнала а

Коэффициент сжатия эхосиг нала в рециркуляционном запоминающем устройстве эхосигнала выбираетсл средним относительно коэффициента сжатия зондирующего сигнала по каналам допл ер о в ск ой ра сф ил ьтр ов ки.

Коррелятор работает следующим образом.

Установочньй импул:с 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 коммутатор 19, генератор 23 импульсов к на один из входов элемента И-HE 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 элемента

1453414

-HE 11 появляется потенциал, блокирующий счетчик 8 и элемент И 7, препятствуя записи эхосигнала на время излучения зондирующего импульса.

После окончания установочного импульса счетчик 22 начинает счет тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора 10 тактовых импульсов, и с приходом N-ro импульса формирует 10 импульс длительностью Т,, который используется для формирования выборки входного сигнала и для запирания ключа 20 на время записи входной выборки в регистр 17. Выборка зонди- 15 рующего сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 16 записывается в регистр 17. Задний фронт выходного импульса счетчика 22 запускает генератор 23 импульсов, выходной сиг- 20 нал которого — импульс паузы, блокирует через элемент ИЛИ-HE 3 элемент

И 21 и счетчик 22, вследствие чего тактовые импульсы перестают поступать на регистры 17 и 18 и прекращается сдвиг информации.

Это состояние удерживается до окончания импульса паузы, после чего сни-, мается блокировка и на выходе счетчи- 3(} ка 22 через N 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 4р которого поступают импульсы паузы.

При достижении заданного количества циклов записи сигнал на выходе второго счетчика 24 меняется на инверсный, вследствие чего рециркуляционное за- 4> 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-HE 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 функции с

Коэффициент сжатия эхосигнала устанавливается генератором 9 импульсов. Для обеспечения синхронного режима ш ркуляции выборок эхосигнала и зондирующего сигнала период циркуляции выборок зондирующего сигнала удлиняется с помощью подачи импульса паузы канала эхосигнала с выхода генератора 9 импульсов через соответствуюг.;1Ф элемент ИЛИ-HE 3.1-..3-п.

Указанный импульс блокирует сдвиг информационных выборок во всех рециркуляционных запоминающих устройствах коррелятора.

Схема построения коррелятора с доплеровской расфильтровкой обеспечивает совпадение синхроимпульсов во всех каналах после окончания записи зондируюдего сигнала. Это условие выполняется вследс-.âèå того что время записи зоьдирующе о сигнала в любом канале пропорционально NTchs

ts -" " Тс,, nTc>ь) 1 1Тс> (N+n) где пТ„= ь „,„. Кроме того, в каждом канале после окончания записи зондирующего сигнала да перехода в режим анализа эхосигнала период циркуляции также равен NT, что приводит к синхронной работе каналов коррелятора.

Формула изобретения

Цифровой 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 останова генератора импульсов, тактовым входом аналого-цифрового преобразователя и управляющим входом ключа, выход которого через монтажное ИЛИ

14534 соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя и информационным входом регистра, выход которого подключен к первому входу блока вычи< =

5 ления Взаимокорреляцианнай функции, вход тактирования регистра соединен с выходом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов к счетным ВХОдом счетчика, первое рециркуляционное запоминающее устройство зондирующего сигнала содержит аналого-цифровой преобразователь, клю-., коммутатор, и два регистра, причем В первом рециркуляцианнам запоминающем устрой-, стве зондирующего сигналя информационный вход аналого-цифрового преобразователя является входам зсндирующего сиг нала коррелятора, такт оный вход аналога-цифрового преобразователя со" единен с управляющим входом ключа,, инфармацианГп2й выход которого, через монтажное ИЛИ соединенный с выходом аналого-цифр овага преобразователя „р5 подключсн к информационному входу первого регистра, выход которого подключен к первому информационному вхо ду коммутатора и информационному вхо" ду второго регистра, выход которого соединен с вторым информационным входом коммутатора H вторым Входам блo " ка вычисления взаимакорре,пяцианной функции, выход котарогс является выходом коррелятора, выход коммутатора

В первом ре1ВГркупяционнам запамина35 ющем устройстве зондирующего сигнала соединен с информационным входом ключа„отличающийся тем„ чта, с целью расширения полосы анализируемых частот,цоплеровскога смещения B сторону отрицательных приращений частоты эхасигнала, в него ввецены и-1 рециркуляцнонных запоминающих устрайстВ зандирующеГ О сит нала (и

45 число каналов анализа), и- 1 блоков вычисления взаимокорреляционной функции, и элементов ИЛИ-НЕ н элемент

И-HE, a В каждое рециркуляцианное:-апаминающее устройство зондирующего

5О сигнала ввеДены два с»етчика, элемент И и генератор И24пульсов„, причем в каждом рециркуляцианнам заГ2омнна*

1 4 6 ющем устройстве зондирующего сигнала выход первого счетчика соединен с управляющим входом ключа и входом запуска генератора импульсов, вьГход которого подключен к счетному входу второго счетчика, выход которого соединен с входам блокирования генератОра им41ульсав и упряВляющим ВхОдОм коммутатора, выход элемента И В каждом perr!rprcyляционном запоминающем устройстве зондирующего сигнала подключен к тактовым входам первого и

Второго регистров, выход регистра соединен с информационным входам ключа. и объединенными первьпи входами блоков Вычисления взанмокорреляционнай функции,. Вторые входы которых подключс ны соответственно к выходам вторых регистров соответствующего рециркуляционного запоминающего устройства зондирующего сигнала, информационнь2е входы аналого-цифровых преобразователей рециркуляцнонных запоминающих устройств зондирующего сигнала соединены между собой, объединенные входы сброса первого и второго счетчиков рециркуляцианных запоминаюГГп2х устройств зондирующего сигнала являются установочными входами коррелятора, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетными входами первых счетчиков и первыми входами элементов И репиркуляционных запоминающих устройстг .-:андирующего сигнала, выходь: генераторов импу2пьсОВ рециркуляцианньГХ запОмяна ющих устройств зондируюещго сигнала подключены к перВым входам coOTrpTcT вующих элементов ИЛИ-НЕ, выходы кото" рых соединены с входами останова, первых счетчиков и Вторыми входами элементов И соответствующих рецирку= ляциОнных запОминающих устрОйств зОн дирующега сиг»чала, объединенные Вторые входы элементов И3Ж-HE соединены с выходам генератора ижтульсав, выходы Втор» Гх счетчик 0B р ецир куля циа нГГЬХ запоминающих устройств зондирующего сигнала подключены соответственно к

ВХОДам элемента И-НЕ> выхОД котсрога соединен с входом остановки. счтетчика и третьим входом элемента И.

1453414

Составитель Е. Хуртин

Редактор Н, Тупица Техред Л.Олийнык Корректор М. Васильева

Заказ 7286/46 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при .ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна я 4