Коррелятор

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в болыиебазовых пассивных радиолокационных системах для вычисления взаимной корреляционной функции сигналов постановщиков активных помех. Цель изобретения - повышение точности вычисления взаимной корреляционной функции. Для этого в коррелятор, содержащий два блока умножения, фазовращатель, два интегратора и управляемую линию задержки дополнительно вводятся три регистра хранения, три умножителя, два квадратора, три сумматора, что позволило за счет учета закона распределения случайного сдвига фаз принимаемых сигналов повысить точность вычисления взаимной корреляционной функции. 1 ил.

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s G 06 F 15/336

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

СО ,00

:О

"Сд (21) 4901024/24 (22) 09.01,91 (46) 28.02.93. Бюл, N- 8 (72) И.И.Обод, Н.И.Лисаевич.

В.Н.Пехота и Н.К.Бондарь (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1472916, кл. G 06 F 15/336. 1987.

Ширман Я.Д. и др. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. M. Радио и связь, 1981. с.244, рис,15-9а. (54) КОРРЕЛЯТОР (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в большебазовых пас Ы 1798803 Al сивных радиолокационных системах для вычисления взаимной корреляционной функции сигналов постановщиков активных помех. Цель изобретения — повышение точности вычисления взаимной корреляцион- ной функции. Для этого в коррелятор. содержащий два блока умножения, фазовращатель, два интегратора и управляемую линию задержки дополнительно вводятся три регистра хранения. три умножителя. два квадратора, три сумматора. что позволило за счет учета закона распределения случайного сдвига фаз принимаемых сигналов повысить точность вычисления взаимной корреляционной функции. t ил.

1798803

-X

2 лт1о/il где и =К

2л

Т (4) 40 т

@(,) 1 „г „,. (,y e-Юм d,, Т о (5) R (K) = p (б) (%

Коррелятор работает следующим образом.

Изложим математический алгоритм следует, что Фурье-коэффициенты, соответствующие различным частотам, не коррелированы. функционирования заявлен ного устройст- Таким образом, матрица ковариации от ва, R принимает блок-диагональную форму

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в большебазовых пас. сивных радиолокационных системах для вычисления взаимной корреляционной функции сигналов постановщиков активных помех.

Целью изобретения является повышение точности вычисления взаимной корреляционной функции..

На чертеже приведена структурная схема коррелятора.

Коррелятор содержит первый 1 и второй

2 блоки умножения, управляемую линию задержки 3, фазовращатель 4, первый 5 и второй 6 интеграторы, первый 7, второй 8 и третий 9 регистры хранения, первый 10 и второй 11 квадраторы, первый 12, второй 13 и третий 14 умножители, первый 15, второй

16 и третий 17 сумматоры.

Элементы корреляции соединены следующим образом.

Второй вход коррелятора соединен с входом управляемой линии задержки 3, выход которой соединен с вторым входом второго блока 2 умножения и с вторым входом первого блока 1 умножения, первый вход которого соединен с первым входом коррелятора и с входом фазовращателя 4. выход которого соединен с первым входом второго блока 2 умножения, выход которого соединен с входом второго интегратора 6, выход которого соединен с входом второго квадратора 11 и с первым Входом второго умножителя 13. второй вход которого соединен с выходом второго регистра хранения S, а выход — с вторым входом второго сумматора; первый вход которого соединен с выходом первого умножителя 12, а выход — с первым входом третьего умножителя 14, второй вход которого соединен с выходом третьего регистра хранения 9, а выход — с вторым входом третьего сумматора 17, выход которого соединен с выходом коррелятора, а первый вход — с выходом первого сумматора 15, второй вход которого соединен с выходом второго квадратора 11, а перВый вход с ВыхОдОм перВого кВадратора

10, вход которого соединен с первым входом первого умножителя 12 и с выходом первого интегратора 5, вход которого соединен с выходом первого блока 1, а выход первого регистра хранения 7 соединен с вторым входом первого умножителя 12, Предположим, что в течение временного интервала Т на оба входа коррелятора поступают сигналы у 1(т) = S (t- D) е " i и (t), (1) у2(т) = S(t) + nz(t), где S(t) —.Входной сигнал постановщика активных помех;

n1{t)(nz(t)) — аддитивные шумы, rp — относительная фаза, D — известное время задержки.

Предположим также, что S(t), пq{t), n2(t) независимы, с нулевым матожиданием и что время наблюдения Т значительно превышает время корреляции. Относительная фаза бу15 дет предполагаться случайной с плотностью вероятности Р (p) симметричной относительно известного среднего р = 0 и определяется как (2) где Io (il) — модифицированная функция Бесселя "нулевого" порядка. Такая функция вероятности выбрана так, чтобы с помощью изменения параметра il можно было исследовать влияние изменения фазы на точность оценки задержки, Так как время наблюдения конечно, то реализацию принимаемых сигналов можно

30 представить рядами Фурье. При утверждении; что реализация содержит только положительные частоты и предположении того, что ошибка за счет конечного времени на35 блюдения незначительна, можно записать

„;(i) = Д о; () Р " : p) т =1

Пусть R — вектор Фурье-коэффициентов представлен в матричной форме

Так как время наблюдения значительно

55 больше времени корреляции процесса, то

1798803

СЬ (1) 0R ()) где Ор(к) обозначает матрицу ковариации от

R(k) и имеет вид

0В() 62 K 622 )< (8) где

G1I(k) = E(R)(k) RI(k)) = 4G1)(k); Ц - 1, 2 (9) где (*) — комплексное сопряжение, Š— матожидание, Подставляя (5) в (9), получаем

Gss(k) + Gn()D2(k) Gss(k) е ( (((<) e Ы(<) + (.D2D2(k) (10) где Gss(k), Gntni, Gn2n2 Обозначают автоспектральную плОтность мощности сигнала

S(t) и шумов n1(t) и пг((т), Так как Фурье-коэффициенты получаются с помощью линейных операций над гауссовскими случайными процессами, то следует. что коэффициенты Фурье есть ком-. 3О плексные гауссовские случайные переменные и что их совместная функция плотности определяется как е .е)

1 л П I 0R(l<) I

35 к=1 х exp (— g R(k) QR (k) R(k)) (11) где (Т) обозначает комплексное сопряжение 4О и транспортирование вектора.

Однако P(R/D) можно записать как и

P(R/D) = ) Р (В/О, (р) Р ((/)) d (р; — П

Отсюда 45 (Я/О) х

v2 g л Io (Л) П 0Р(Р) I (k=1) 5Р х ) ехр(Лcos ((/) — 0}- QR(k) 0R(k)

-и k=1 хй(к)) d rp. (12)

Известно (3), что максимально правдоподобная оценка определяется как величина D, которая максимизирует условную плотность P(R/D). Так как 0R(() не зависит от

О (12), то получаем, что максимально правдоподобная оценка Омв есть то значение О, которое максимизирует выражение п

Ii(D) = J ехр(Аеое (Π— p) + g x

-и k=1

x R(k) QR(k) R(k)) (/). (13)

Подставляя (10) и пренебрегая членами, независимыми от О, получаем, что (:)ме максимизирует выражение

П

1> (D) = I (coe (е- 1c) + ) x

-и к=1

R1 k R2 k Ck )(„„D+„)

612 (k) 1 — C (k)

+ . р1 > ее < С() ) „y(oeo+p))„

6, ® 1- C(k) (14) где C(k) — величина квадратичной связи, определенная на частоте в), C(k) = I G 12(k) I /(6 1 1(k) G22(k))

Выражение (14) может быть записано в следующем виде п 1 ) Л

I1(D) = )" ехр (Л сов (p — 6) + йг, >, G12(k) х

-и ) =1 х вд(К) е "" асов (а — р)) d p (15) где л

G12(k) = — R1(k) R2*(k)

4 чч МИ= i G12(k)ò 1-С() (16) (17) а = arg (612(К) Wg(k) е" ) (18) к=1 или, что то же самое так как Т велико и DO

I1(D) = f ехр(Лcos ((/) — О) +2 Т ) JG12(f) х — П о

xWg(t) е ) df Icos (а-(/))) d p (19)

Произведя определенные вычисления и изменив порядок (19), можно записать и л

I 1(D) = ) ЕХр (Л COS 0+ 2 T К12 g (D/cos a) Х

Л х COS (f) + (Л SIn 0 + 2 Т ) R12 (D ) I X

x sin Q) sin (/)) d p, (20) где R12 (О) — обобщенная корреляция, определяемая как л . 1/)A

Rf2 = ) G12 (f) Ч)ф (f) 6 df . (21) о

Выполнив интегрирование, мы получаем

I1(D)=I.((Лc0s0+2Т IR» (О)! cosа) +

+ (Л яи ()I + 2 Т I R12 (D) I sIn cj } (22) Так как Цх) — монотонная функция, то выражение (22) эквивалентно максимизации следующего выражения

1798803

Составитель И.Обод

Техред М.Моргентал

Корректор С.Лисина

Редактор

Заказ 774 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

12(0) - (Л cos 0 + 2 Т I R (0) cos а)2 +

+ (Л sin 0+ 2 Т I R1z (0)бз! и aj2 (23) которое эквивалентно максимизации (0) = — ICOS 0 + 012 (0)) + SN O lx 5

Т х (R12 (0)1) + В12 (О) 1 (24)

Данное выражение и является математическим алгоритмом работы заявленного коррелятора. 10

Как следует иэ прототипа на выходе первого интегратора 5 получается

Re(Rr2g(D)), а на выходе второго интегратора

6 — 1м (R12 (0). Выходные значения интеграторов 5 и 6 возводятся в квадрат в квадратах

10 и 11 соответственно и суммируются в сумматоре 15 на выходе которого и получается следующий результат В1д (D) I, В ре2 гистре 7 хранится значение соя 0, которое умножается в умножителе 12 на значение

Яе(Й12 (D)), поступающее с выхода первого интегратора 5, В регистре 8 хранится значение sin 0, которое умножается в умножителе 13 на значение (м (R>zЯ(D)), поступающее с выходаинтегратора 6. Выходные значения умножителя 12 и 13 суммируются в сумматоре 16, выходное значение которого умноА жается на — в умножителе 14 на значение, Т хранящееся в регистре 9. Выходные значения сумматора 15 и умножителя 14 суммируются в сумматоре 17 на выходе которого и получается выходной результат, определенный по (24), Выбор конкретной величины.

А о реде лс на основании априорных данных об плотности распределения случайной фазы. В зависимости от конкретно выбранной величины А будет определяться то априорное значение, которое участвует в формировании выходной величины, 40

Предлагаемое техническое решение направлено на улучшение конкретных технических характеристик коррелятора. Поэтому сравнительный анализ проведем с базовым объектом в качестве которого выберем про- 45 тотип, характеризующийся аналогичным способом построения.

Как следует из описания работы и функционирования заявляемого устройства в нем, благодаря введению дополнительных элементов удается учитывать случайный фазовый сдвиг принимаемых сигналов при вычислении взаимной корреляционной функции и, следовательно, повысить точность вычисления взаимной корреляционной функции в заявленном устройстве по сравнению с базовым объектом за счет учета случайной фазовой составляющей. Плотность распределения (а следовательно, и параметр А) может быть определена в конкретной позиции по результатам экспериментальных исследований.

Формула изобретения

Коррелятор, содержащий два блока умножения, два интегратора, фазовращатель и линию задержки, информационный вход которой является первым информационным входом коррелятора, вторым информационным входом которого является первый вход первого блока умножения, соединенный с входом фазовращателя, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход„линии задержки подключен к второму входу второго блока умножения и к второму входу первого блока умножения, выход которого соединен с входом второго интегратора, о т л и ч а юшийся тем, что, с. целью повышения точности, в него введены два квадратора, три умножителя и три сумматора, причем выход первого интегратора через первый квгдратор соединен с первым входом первого сумматора, а через первый умножитель — с первым входом второго сумматора. выход которого через второй умножитель соединен с первым входом третьего сумматора, выход второго интегратора через третий умножитель подключен к второму входу второго сумматора, а через второй квадрэтор — к второму входу первого сумматора, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора. выход которого является выходом коррелятора.