Фильтр компенсации помех

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при групповой перестройке несущей частоты зондирующих импульсов. Достигаемый технический результат - повышение эффективности выделения сигналов движущихся целей. Указанный результат достигается тем, что фильтр компенсации помех содержит первый, второй и третий блоки задержки, блок весовых коэффициентов, первый и второй комплексные перемножители, весовой блок, комплексный сумматор, синхрогенератор, блок комплексного сопряжения, блок переключения, блок точности, содержащий накопитель, блок вычисления модуля и первый и второй делители, блок коммутации и двухканальный коммутатор, определенным образом соединенные между собой и осуществляющие когерентную обработку исходных отсчетов. 11 ил.

 

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в когерентно-импульсных радиолокационных системах для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при групповой перестройке несущей частоты зондирующих импульсов.

Известно радиолокационное устройство для обнаружения движущейся цели [1], содержащее последовательно включенные блоки задержки, умножитель комплексных чисел и вычитатель. Однако это устройство обладает низкой эффективностью выделения сигнала движущейся цели.

Другим известным устройством является корреляционный автокомпенсатор [2], который содержит ряд блоков задержки, два перемножителя, сумматор и блок оценки параметров коррелированной помехи. Недостатком этого устройства является плохое подавление кромок протяженной помехи из-за большой постоянной времени цепи адаптивной обратной связи.

Наиболее близкое к данному изобретению цифровое устройство для подавления пассивных помех [3], выбранное в качестве прототипа, содержит два блока задержки, блок весовых коэффициентов, два комплексных перемножителя, весовой блок и комплексный сумматор. Однако данное устройство из-за переходного процесса при поступлении кромки пассивной помехи имеет низкую эффективность выделения сигналов движущихся целей.

Задачей, решаемой в изобретении, является повышение эффективности компенсации пассивной помехи и выделения сигналов движущихся целей при обработке группы импульсов на фоне пассивных помех с априорно неизвестной доплеровской скоростью.

Для решения поставленной задачи в фильтр компенсации помех, содержащий первый и второй блоки задержки, блок весовых коэффициентов, первый и второй комплексные перемножители, весовой блок, комплексный сумматор и синхрогенератор, введены третий блок задержки, блок комплексного сопряжения, блок переключения, блок точности, блок коммутации и двухканальный коммутатор.

Дополнительные блоки, введенные в предлагаемое устройство, являются известными. Так, соединенные вместе первый блок задержки, первый комплексный перемножитель, весовой блок и комплексный сумматор применяются для компенсации пассивных помех, однако неизвестно их применение совместно с блоком коммутации и двухканальным коммутатором для более точной компенсации помехи. Новыми являются связи между третьим блоком задержки и весовым блоком, блоком весовых коэффициентов и блоком переключения и весовым блоком, блоком точности и вторым комплексным перемножителем, вторым блоком задержки, двухканальным коммутатором, вторым комплексным перемножителем и блоком коммутации, а также связи между синхрогенератором и введенными блоками устройства, обеспечивающими оптимальную и согласованную обработку группы импульсов, что приводит с учетом более точной компенсации помехи к повышению эффективности выделения сигналов движущихся целей при перестройке несущей частоты на фоне пассивных помех с априорно неизвестной доплеровской скоростью.

Сравнение с техническими решениями, известными из опубликованных источников информации, показывает, что заявляемое решение обладает новизной и имеет изобретательский уровень.

Заявляемое решение носит технический характер, осуществимо, воспроизводимо и, следовательно, является промышленно применимым.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема фильтра компенсации помех; на фиг. 2 - блока задержки; на фиг. 3 - блока комплексного сопряжения; на фиг. 4 - комплексного перемножителя; на фиг. 5 - весового блока; на фиг. 6 - комплексного сумматора; на фиг. 7 - блока переключения; на фиг. 8 - блока точности; на фиг. 9 - накопителя; на фиг. 10 - блока вычисления модуля; на фиг. 11 - двухканального коммутатора.

Фильтр компенсации помех (фиг. 1) содержит первый блок 1 задержки, блок 2 весовых коэффициентов, первый комплексный перемножитель 3, весовой блок 4, комплексный сумматор 5, второй комплексный перемножитель 6, второй блок 7 задержки, синхрогенератор 8, третий блок 9 задержки, блок 10 комплексного сопряжения, блок 11 переключения, блок 12 точности, блок 13 коммутации и двухканальный коммутатор 14.

Блоки 1, 7 и 9 задержки (фиг. 2) содержат два оперативных запоминающих устройства 15; блок 10 комплексного сопряжения (фиг. 3) содержит инвертор 16; комплексный перемножитель 3, 6 (фиг. 4) содержит два канала (I, II), каждый из которых содержит перемножители 17, 18 и сумматор 19; весовой блок 4 (фиг. 5) содержит два перемножителя 20; комплексный сумматор 5 (фиг. 6) содержит два сумматора 21; блок 11 переключения (фиг. 7) содержит счетчик 22, дешифратор 23, блоки 24 совпадений и сумматор 25; блок 12 точности (фиг. 8) содержит накопитель 26, блок 27 вычисления модуля и два делителя 28; накопитель 26 (фиг. 9) содержит два канала (I, II), состоящих из n элементов 29 задержки на интервал tд и n сумматоров 30; блок 27 вычисления модуля (фиг. 10) содержит два перемножителя 31, сумматор 32 и блок 33 извлечения квадратного корня; двухканальный коммутатор 14 (фиг. 11) содержит два коммутатора 34.

Фильтр компенсации помех работает следующим образом.

Группа когерентных радиоимпульсов, первоначально излученных с одинаковой несущей частотой и состоящих из сигнала от движущейся цели и пассивной помехи, значительно превышающей сигнал, поступает на вход радиоприемного устройства, в котором усиливается, в квадратурных фазовых детекторах переносится на видеочастоту, а затем подвергается аналого-цифровому преобразованию (соответствующие блоки на фиг. 1 не показаны).

Цифровые коды () обеих квадратурных проекций, следующие через период повторения Т, в каждом элементе разрешения по дальности (кольце дальности) каждого периода повторения образуют комплексные числа:

где k - номер текущего периода, - номер текущего кольца дальности, - доплеровский сдвиг фазы за период повторения (обычно помехи, ввиду ее значительного превышения над сигналом), равный , здесь - доплеровская частота помехи.

Цифровые отсчеты в заявляемом устройстве (фиг. 1) поступают на входы первого блока 1 задержки (фиг. 2) и на соединенные с ними входы третьего блока 9 задержки. Каждый из блоков 1, 7 и 9 задержки (фиг. 2) состоит из параллельно включенных оперативных запоминающих устройств (ОЗУ) 15. ОЗУ 15 блоков 1, 7 задержки служат для хранения отсчетов в течение одного периода Т, а ОЗУ 15 третьего блока 9 задержки - в течение интервала τ.

В блоке 10 комплексного сопряжения с помощью инвертора 15 (фиг. 3) происходит инвертирование знака мнимых проекций задержанных отсчетов. В первом комплексном перемножителе 3 происходит перемножение соответствующих комплексных чисел, реализуемое путем операций с проекциями этих чисел в соответствии с фиг. 4. Образованные величины

поступают в блок 12 точности (фиг. 8), в котором накопитель 26 (фиг. 9) осуществляет с помощью элементов 29 задержки и сумматоров 30 скользящее вдоль дальности в каждом периоде повторения суммирование произведений с n+1 смежных элементов разрешения по дальности временнóго строба, кроме элемента с номером n/2+1, для чего выходные величины элемента 29 задержки с номером n/2 поступают только на последующий элемент 29 задержки (фиг. 9). На выходах накопителя 26 (фиг. 9) образуются величины

где - оценка сдвига фазы помехи за период повторения, усредненная по n смежным элементам разрешения по дальности.

В блоке 27 вычисления модуля (фиг. 10) определяются величины , а затем на выходах делителей 28 (фиг. 8) - проекции величин , поступающие на первые входы второго комплексного перемножителя 6.

Выходные отсчеты блока 9 задержки поступают в весовой блок 4 (фиг. 5), в котором происходит взвешивание поступающих отсчетов весовыми коэффициентами gk, которые хранятся в блоке 2 весовых коэффициентов. Число весовых коэффициентов gk определяется реализуемым порядком фильтра компенсации помех m, связанным с числом импульсов в группе, равным m+1. В частности, при m=1 весовые коэффициенты g0=-g1=1; при m=2-g0=g2=1, g1=-2; при m=3-g0=-g3=1, g2=-g3=-3. Весовые коэффициенты переключаются в каждом периоде повторения блоком 11 переключения (фиг. 7), который обеспечивает обработку группы импульсов (отсчетов) с одинаковой исходной несущей частотой.

Импульс от синхронизатора радиолокатора (на фиг. 1 не показан), соответствующий излучению зондирующего импульса в каждом периоде, поступает на первый управляющий вход (1) фильтра компенсации помех (фиг. 1), являющийся первым управляющим входом (1) блока 11 переключения, а затем на счетный вход счетчика 22 (фиг. 7). Показания счетчика, соответствующие номеру импульса в группе, в дешифраторе 23 преобразуются в единичный сигнал на соответствующем номеру импульса выходе дешифратора 23. Этот сигнал открывает подключенный к нему каскад совпадений 24, через который проходит соответствующий весовой коэффициент, поступающий через сумматор 25 на выход блока 11 переключения. Таким образом, каждому импульсу в группе соответствует свой весовой коэффициент.

Взвешенные в весовом блоке 4 отсчеты суммируются в комплексном сумматоре 5 с задержанными во втором блоке 7 задержки на период повторения T, прошедшими через двухканальный коммутатор 14 и умноженными во втором комплексном перемножителе 6 на величину весовыми суммами отсчетов всех предыдущих импульсов группы. В конечном счете, в результате весовой обработки отсчетов m+1 периодов образуется величина

Двумерный поворот задержанных отсчетов на угол обеспечивает синфазность суммируемых отсчетов, а их взвешивание коэффициентами gk - компенсацию (режектирование) слагаемых отсчетов помехи. Сигнал от движущейся цели из-за сохранения доплеровских сдвигов фазы не подавляется.

В третьем блоке 9 задержки отсчеты задерживаются на интервал τ, равный временнóй задержке оценок по отношению к среднему элементу обучающей выборки, исключенному в накопителе 26 (фиг. 9) в соответствии с выражением (1). Величина τ определяется выражением

τ=tв+ntд/2,

где tв - время вычисления оценки фазы помехи, n - количество элементов обучающей выборки, tд - интервал (период) временнóй дискретизации.

При этом обеспечивается соответствие вводимых во втором комплексном перемножителе 6 фазовых сдвигов среднему элементу, исключенному из обучающей выборки. Тогда в случае сигнала, соизмеримого по величине с помехой, или разрывной помехи при компенсации отсчетов помехи с элемента разрешения, содержащего сигнал, исключается возможность ослабления или подавления сигнала за счет его влияния на используемые оценки.

После завершения обработки данных m+1 периодов и очередной перестройки несущей частоты на вторые управляющие входы (2) устройства (фиг. 1) и блока 11 переключения (фиг. 7) и управляющий вход блока 13 коммутации поступает импульс, который обнуляет счетчик 22, а в блоке 13 коммутации переключает релаксационный генератор (мультивибратор). По команде блока 13 коммутации двухканальный коммутатор 14 переключает выход второго блока 7 задержки к выходу фильтра, и в течение периода повторения Т происходит считывание результатов режектирования V. На вход фильтра компенсации помех поступают и начинают обрабатываться данные первого периода следующей группы.

Синхронизация фильтра компенсации помех осуществляется подачей на все блоки заявляемого устройства последовательности синхронизирующих импульсов от синхрогенератора 8 (фиг. 1), управляемого совместно с блоком 11 переключения импульсами (1) синхронизатора радиолокатора (на фиг. 1 не показан), следующими с интервалом Т. Период повторения синхронизирующих импульсов равен интервалу временнóй дискретизации tд, выбираемому из условия требуемой разрешающей способности по дальности.

Достигаемый технический результат состоит в следующем.

На выход устройства не поступают нескомпенсированные остатки помехи в переходном режиме, традиционно маскирующие сигнал от цели. В предлагаемом устройстве на выход поступают только скомпенсированные остатки помехи в установившемся режиме, что исключает эффект «кромки» помехи и повышает эффективность выделения сигналов движущихся целей.

Таким образом, фильтр компенсации помех повышает эффективность режектирования пассивной помехи и выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех с априорно неизвестной доплеровской скоростью.

Библиография

1. Патент №63-49193 (Япония), МПК G01S 13/52. Радиолокационное устройство для обнаружения движущейся цели / К.К. Тосиба. Опубл. 03.10.1988. - Изобретения стран мира. - 1989. - Выпуск 109. - №15. - С. 52.

2. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник / Я.Д. Ширман, С.Т. Багдасарян, А.С. Маляренко, Д.И. Леховицкий [и др.] / Под ред. Я.Д. Ширмана. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радиотехника, 2007; с. 439, рис. 25.22.

3. А.с. 743208 СССР, МПК G01S 7/36. Цифровое устройство для подавления пассивных помех / Д.И. Попов. - №2540079/09; заявл. 03.11.1977; опубл. 25.06.1980, бюл. №23. - 4 с.

Фильтр компенсации помех, содержащий первый, второй и третий блоки задержки, блок весовых коэффициентов, первый и второй комплексные перемножители, весовой блок, комплексный сумматор, синхрогенератор, блок комплексного сопряжения, блок переключения, блок коммутации, двухканальный коммутатор и блок точности, содержащий накопитель, блок вычисления модуля и первый и второй делители, при этом первые и вторые выходы накопителя соединены с первыми входами соответственно первого и второго делителей и с соответствующими входами блока вычисления модуля, выход которого соединен со вторыми входами первого и второго делителей, входы первого блока задержки соединены с первыми входами первого комплексного перемножителя, выходы весового блока соединены с первыми входами комплексного сумматора, вторые входы которого соединены с выходами второго комплексного перемножителя, входы первого блока задержки соединены с входами третьего блока задержки, выходы которого соединены с первыми входами весового блока, выходы первого блока задержки соединены с входами блока комплексного сопряжения, выходы которого соединены со вторыми входами первого комплексного перемножителя, выходы блока весовых коэффициентов соединены с основными входами блока переключения, выход которого соединен со вторым входом весового блока, первый управляющий вход блока переключения соединен с первым управляющим входом фильтра компенсации помех, выходы комплексного сумматора соединены с входами второго блока задержки, выходы которого соединены с основными входами двухканального коммутатора, первые выходы двухканального коммутатора соединены со вторыми входами второго комплексного перемножителя, управляющий вход двухканального коммутатора соединен с выходом блока коммутации, второй управляющий вход блока переключения и управляющий вход блока коммутации соединены со вторым управляющим входом фильтра компенсации помех, управляющий вход синхрогенератора соединен с первым управляющим входом фильтра компенсации помех, выход синхрогенератора соединен с синхровходами первого, второго и третьего блоков задержки, блока весовых коэффициентов, первого и второго комплексных перемножителей, весового блока, комплексного сумматора, блока комплексного сопряжения, блока переключения, блока коммутации и двухканального коммутатора, отличающийся тем, что выходы первого комплексного перемножителя соединены с входами накопителя, выходы первого и второго делителей соединены с первыми входами второго комплексного перемножителя, выход синхрогенератора соединен с синхровходами накопителя, блока вычисления модуля и первого и второго делителей, причем основными входами фильтра компенсации помех являются соединенные входы первого блока задержки и третьего блока задержки, а выходами - вторые выходы двухканального коммутатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к беспроводной межмашинной связи (МТС). Технический результат заключается в обеспечении возможности избирательного соединения с беспроводными сотами оборудования пользователя (UE).

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов передачи.

Изобретение относится к определению местоположения устройства с использованием спутниковой системы позиционирования. Техническим результатом является повышение точности измерения местоположения при максимальном времени работы батареи.

Изобретение относится к приемопередающим устройствам СВЧ-колебаний, предназначенным для работы в составе активной фазированной антенной решетки (АФАР). Приемопередающий модуль АФАР содержит переключатель 1, подсоединенный к генератору СВЧ-сигнала, устройство управления переключателем 2, электрооптический фазовращатель 3, образованный светодиодами 4, жидкокристаллическим матричным пространственным оптическим модулятором 5, устройством управления модулятором 6 и матрицей микролинз 7; многоканальный оптоволоконный световод 8, приемопередатчик 9, состоящий из фотодиода 10 и двухзатворного полевого транзистора со встроенным каналом 11, излучатели 12, являющиеся элементами АФАР и выполненные с петлевым возбудителем, и приемное устройство 13, образованное сумматором 14 и приемником 15.

Изобретение относится к способу изготовления радиоприемного устройства с применением углеродных нанотрубок. Технический результат заключается в повышении стабильности работы и срока службы радиоприемного устройства с применением углеродных нанотрубок.

Изобретение относится к области средств беспроводной связи, а именно к способу, конструктивным элементам, для размещения в них карты модуля определения абонента (SIM-карты).

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах радиомониторинга систем передачи и ретрансляции данных с широкополосными сигналами как с расширением, так и без расширения спектра.

Изобретение относится к аксессуарам для мобильных устройств. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств.

Изобретение относится к области радиосвязи. Техническим результатом является повышение пропускной способности аппаратной за счет организации нескольких независимых радиосетей и многоканальных направлений связи с повышенной степенью защиты передаваемой по каналам и трактам информации.

Группа изобретений относится к автоматическим регуляторам. Цифровой измерительный вход для электрического устройства автоматизации содержит приемное устройство и устройство преобразования сигналов.

Изобретение относится к системам обработки информации, обладающей внутренней избыточностью и искаженной помехами. Техническим результатом является возможность обнаружения и исправления ошибок передачи информации за счет ее внутренней избыточности, связанной с наличием корреляционной зависимости между соседними значениями цифровой информации; обеспечение дополнительного контроля достоверности принятых и восстановленных сообщений. Основу достижения технического результата составляет выделение кодовых конструкций сообщений <Хj*>2 = <Хj>2 + <εj>2, где <>2 – символ представления данных двоичным кодом с известным числом разрядов N, а <εj>2 – ошибки, вызванные инверсиями символов двоичного кода под действием помехи, разделяют их на составные части или кодовые сегменты <<а2j*>2,<а1j*>2 >2, где надстрочный знак (*) указывает на возможное присутствие ошибок, которые при приеме или при обработке рассматривают как единую N - разрядную двоичную позиционную кодовую конструкцию, выделенные составные части или кодовые сегменты <а2j*>2,<а1j*>2 переставляют местами с образованием в результате выполненных структурно-алгоритмических преобразований новых слов или сообщений <Cj*>2=< <а1j*>2,<а2j*>2 >2 = <Сj>2 + <сj>2, отличающихся по отношению к первоначальному числу dmin(1) минимального кодового расстояния новым значением dmin(2) минимального кодового расстояния dmin(2)= dmin(1) × 2i, увеличенным в 2i раз, где i представляет собой число разрядов младшего по старшинству сегмента <а1j*>2, после деления результата кодирования <Cj*>2 на новое значение минимального кодового расстояния dmin(2) получают остаток от деления ξμ, который используют в качестве инварианта, значение ξk (ξk≠ ξμ) идентифицируют как факт обнаружения ошибки, вызванной помехой, которую исправляют путем замены отличающегося значения остатка ξk на значение ξμ, которое является наиболее повторяющимся в выделенном графическом фрагменте данных, заключенном между соседними значениями результатов дополнительного кодирования, при которых выполняется неравенство |Cj* – Cj+1*| > (0,8 – 1) m2, где m2 – выбранный второй модуль сравнения, равный 2N, а N – число разрядов двоичного кода, используемого для представления значений слов или сообщений. 2 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области техники приема и обработки радиосигналов и может быть использовано для создания перспективных радиосредств с программируемой архитектурой и цифровой обработкой сигналов непосредственно на радиочастоте для обеспечения эффективной по стоимости и мощности потребления многоканальной радиосвязи в расширенном частотном диапазоне приема. Технический результат - расширение частотного диапазона многоканального приема и увеличение скорости перестройки частот приема. Радиоприемное устройство содержит первый (1) и второй (2) блоки входных цепей и преселектора, формирователь размывающего сигнала (3), первый (4) и второй (5) сумматоры, первый (6) и второй (7) аналого-цифровые преобразователи (АЦП), первый (8) и второй (9) неперестраиваемые источники частоты дискретизации, с первого по N-й цифровые приемные тракты первого канала приема (11.1-11.N), с первого по K-й цифровые приемные тракты второго канала приема (12.1-12.K), с первого по N-й преобразователи частоты дискретизации первого канала приема (13.1-13.N), с первого по K-й преобразователи частоты дискретизации второго канала приема (14.1-14.K), коммутатор (15), с первого по М-й демодуляторы (16.1-16.М). 4 ил.

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при групповой перестройке несущей частоты зондирующих импульсов. Достигаемый технический результат - повышение эффективности выделения сигналов движущихся целей. Указанный результат достигается тем, что фильтр компенсации помех содержит первый, второй и третий блоки задержки, блок весовых коэффициентов, первый и второй комплексные перемножители, весовой блок, комплексный сумматор, синхрогенератор, блок комплексного сопряжения, блок переключения, блок точности, содержащий накопитель, блок вычисления модуля и первый и второй делители, блок коммутации и двухканальный коммутатор, определенным образом соединенные между собой и осуществляющие когерентную обработку исходных отсчетов. 11 ил.

Наверх