×
20.05.2015
216.013.4c91

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НАЛОЖИВШИХСЯ ДРУГ НА ДРУГА РАДИОСИГНАЛОВ ОДНОЙ ЧАСТОТЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации. Достигаемый технический результат - повышение точности пеленгации при приеме радиосигналов источника радиоизлучения и одновременно отраженных сигналов с использованием антенных систем (АС), состоящих из слабонаправленных элементов (вибраторов). Повышение точности пеленгации достигается за счет использования эффективного способа идентификации параметров АС, состоящего в том, что первоначально с помощью преобразования Фурье определяются амплитуды и разность по времени приходов сигналов, входящих в суммарный сигнал, затем находятся по аналитическому выражению сигналов значения фаз сигналов, по которым составляется система алгебраических уравнений для определения амплитуды, азимутальных и угломестных пеленгов и начальной фазы каждого наложившегося сигнала. 4 ил.
Основные результаты: Способ определения характеристик наложившихся друг на друга радиосигналов одной частоты, а именно: амплитуды, азимутального и угломестного пеленгов источника радиоизлучения и начальной фазы φ его сигнала при регистрации основного и отраженных сигналов, включающий в себя прием этого многолучевого сигнала антенной системой (АС), состоящей из М элементов, формируют ансамбль сигналов ó(t), m=1; 2;…;М, зависящих от времени t, синхронно преобразуют ансамбль принятых сигналов ó(t) в цифровые сигналы ó(z), где z - номер временного отсчета сигнала, преобразуют цифровые сигналы ó(z) в сигнал комплексного амплитудно-фазового распределения (АФР), описывающий амплитуды и фазы сигналов, принятых элементами АС, восстанавливают вектор комплексных амплитуд сигналов y=[y y…y], полученных с выхода каждого элемента АС, отличающийся тем, что на каждом элементе АС получают и выделяют суммарный сигнал, который подвергается преобразованию Фурье, получают модуль этого преобразования, модуль преобразования Фурье от ожидаемой формы единичного сигнала и от импульсной характеристики трассы, по которой проходил сигнал, определяют модуль преобразования Фурье функции, описывающей смещение сигналов, поделив модуль преобразования Фурье сигнала, полученного с выхода элемента АС, на произведение модулей преобразования Фурье от ожидаемой формы единичного сигнала и от импульсной характеристики трассы, по которой проходил сигнал, получают зависимость от частоты модуля преобразования Фурье функции, описывающей смещение сигналов, по точкам минимумов которой определяют разность во времени поступления сигналов, а по точкам максимумов и минимумов - амплитуды или относительные амплитуды сигналов; по полученным временным значениям разности прихода сигналов и по известной частоте регистрируемых сигналов выделяют первый сигнал, определяют его амплитуду и фазу, вычитают первый сигнал из суммарного сигнала, затем осуществляют определение амплитуды и фазы для каждого сигнала в суммарном сигнале, по известным фазам одного сигнала на разных элементах АС определяют азимутальный и угломестный пеленги и начальную фазу каждого сигнала.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации.

Уровень техники

Пеленгация источников радиоизлучения (ИРИ) имеет место в процессе мониторинга радиоэлектронной обстановки при распространении радиоволн, сопровождающихся регистрацией наряду с исходным сигналом и отраженных сигналов от различных объектов и слоев атмосферы. Эти сигналы имеют одну частоту и регистрируются в виде суммарного сигнала. Необходимо определить для каждого зарегистрированного на одной частоте сигнала (излучаемого ИРИ и отраженных от различных объектов) азимутальный и угломестный пеленги, амплитуду и начальную фазу. Получаем задачу многосигнальной пеленгации на одной частоте. Особенностью задачи является тот факт, что зарегистрированные сигналы проходят различные расстояния.

Задача радиопеленгации является некорректной. Большинство методов многосигнальной пеленгации на одной частоте, описанных в литературе, опираются на статистические методы проверки гипотез, на метод максимума правдоподобия, сверхразрешающие методы (например, MUSIC) и др. Однако задача пеленгации ИРИ как некорректная задача не может быть решена надежно ни статистическими методами, достоверность результата которых определяется точностью полученных оценок параметров сигналов; ни МНК, в силу нелинейности и плохой обусловленности решаемой системы уравнений; ни сверхразрешающими методами, которые дают приемлемые результаты лишь при высоких соотношениях сигнал/шум и не обеспечивают разрешение ИРИ, имеющих близкие по значениям пеленги.

Все способы пеленгации имеют много общего: радиосигналы источников принимают посредством антенной системы (АС), получают комплексные амплитуды сигналов на выходах элементов антенн (вектор амплитудно-фазового распределения (АФР)) и по этим данным определяют значения параметров сигналов. Отличие состоит в том, по каким алгоритмам обрабатывают зарегистрированные антенной системой сигналы. Работ, в которых успешно решены подобные задачи, немного [1-4].

Известен авторский способ пеленгации с повышенной разрешающей способностью [1], принятый за прототип. Согласно этому способу:

1. Радиосигналы источников принимают посредством линейной антенной системы (АС), состоящей из М элементов.

2. Получают комплексные амплитуды сигналов на выходах антенн (вектор амплитудно-фазового распределения (АФР)). m-й элемент вектора АФР имеет вид , где K - количество источников радиосигнала (ИРИ), uk - амплитуда сигнала k-го ИРИ, φmk, βk, φk) - фаза сигнала k-го ИРИ на m-м вибраторе, зависящая от азимутального и угломестного пеленгов k-го ИРИ θk и βk соответственно, и начальной фазы сигнала φk nm - шум, имеющий место на m-м вибраторе, включающий в себя шум мирового фона и аппаратуры.

Дальше решают задачу пеленгации в следующей постановке. В эфире присутствует K ИРИ с азимутальными пеленгами θ=[θ1, θ2 … θK]T, угломестными пеленгами β=[β1, β2 … βK]T и амплитудами (мощностями) излучаемых сигналов u=[u1, u2 … uK]T; y=[y1, y2 … yM]T - сигнал комплексного амплитудно-фазового распределения, описывающий амплитуды и фазы сигналов, принятых элементами АС, где М - количество элементов АС. Используемый вид модуляции (амплитудная, частотная, фазовая и др.) не имеет принципиального значения.

Для линейной антенной системы с фазовым центром, расположенным на крайнем вибраторе, элементы матрицы имеют A(θ, β, φk, t) вид

где

j - мнимая единица, ,

f0 - частота сигналов, излучаемых пеленгуемыми ИРИ,

φk - начальная фаза k-го сигнала,

R - радиус окружности, вдоль которой расположены элементы антенной системы,

λ - длина волны сигналов ИРИ,

d - расстояние между соседними элементами антенной системы,

γi, i=1; 2; …; M - угол между линией отсчета пеленгов и линией, проведенной через центр окружности и i-й элемент антенной системы (для круговой AC),

M - количество элементов в антенной системе. Сводят задачу определения пеленгов к задаче определения показателей суммы экспонент. Данный метод приводит к оценке пеленгов посредством решения алгебраических уравнений (квадратных, кубических, четвертой степени и т.д.) путем введения новых переменных, ξi=1; 2; …; K. Если шаг задания этих переменных будет равномерным, то получим полное алгебраическое уравнение (линейная АС), если шаг для ξi будет неравномерным, то получим неполное алгебраическое уравнение или уравнение с дробными показателями (нелинейная АС). Корни полученного алгебраического уравнения - значения ξi.

Рассмотрим случай, когда в эфире имеют место K источников радиоизлучения (ИРИ). Выход m-го элемента линейной АС имеет вид

где

ui - амплитуда i-го сигнала на m-ом вибраторе.

Введем обозначение ξi=exp(j(2π/λ)dcosθicosβiφi), i=1; 2; …; K. Тогда можно записать следующую систему уравнений

В процессе решения системы (3) определяют ξi, а затем u, θ, β, φ.

Корни ξi полученного полинома можно записать как функции от случайных величин Ci, i=0; 1; …; K-1, и вычислить дисперсии значений корней как для функций случайных аргументов.

Способ-прототип обладает следующими недостатками:

- способ-прототип предназначен для линейных АС; определить с помощью линейных АС угломестный пеленг β нельзя;

- алгоритм прототипа не учитывает временные задержки отраженных сигналов;

- для нелинейных и круговой АС не удается свести задачу к системе алгебраических уравнений, в которых неизвестные переменные имеют целочисленные показатели степени;

- нельзя исключить неизвестные амплитуды сигналов на первом этапе решения задачи, тем самым раздельно определить амплитуды сигналов и пеленги излучателей.

Указанные недостатки не позволяют применять способ-прототип в реальных условиях, когда регистрируются одновременно и отраженные сигналы.

Раскрытие изобретения

Предлагаемый способ свободен от указанных недостатков и является параметрическим способом многосигнального пеленгования на одной частоте.

Достигаемый технический результат - уменьшение времени и повышение точности определения пеленгов при приеме радиосигналов источника радиоизлучения с использованием антенных систем (АС), состоящих из слабонаправленных элементов (вибраторов), а также получение интервальных оценок пеленгов. Повышение скорости пеленгации и повышение достигается за счет использования эффективного алгоритма идентификации параметров радиосигналов.

Способ определения характеристик наложившихся друг на друга радиосигналов одной частоты, а именно: амплитуды, азимутального и угломестного пеленгов источника радиоизлучения и начальной фазы φ0 его сигнала при регистрации основного и отраженных сигналов, включает в себя прием этого многолучевого сигнала антенной системой (АС), состоящей из M элементов, формируют ансамбль сигналов , m=1; 2; …; M, зависящих от времени t, синхронно преобразуют ансамбль принятых сигналов в цифровые сигналы , где z - номер временного отсчета сигнала, преобразуют цифровые сигналы в сигнал комплексного амплитудно-фазового распределения (АФР), описывающий амплитуды и фазы сигналов, принятых элементами АС, восстанавливают вектор комплексных амплитуд сигналов y=[y1 y2 … yM]T, полученных с выхода каждого элемента АС. При этом на каждом элементе АС во временном пространстве зарегистрированный сигнал подвергается преобразованию Фурье, получают модуль этого преобразования, модуль преобразования Фурье от ожидаемой формы единичного сигнала и от импульсной характеристики трассы, по которой проходил сигнал, определяют модуль преобразования Фурье функции, описывающей смещение сигналов, поделив модуль преобразования Фурье сигнала, полученного с выхода элемента АС, на произведение модулей преобразования Фурье от ожидаемой формы единичного сигнала и от импульсной характеристики трассы, по которой проходил сигнал, исследуют зависимость от частоты модуля преобразования Фурье функции, описывающей смещение сигналов, по точкам минимумов которой определяют разность по времени поступления сигналов, а по точкам максимумов и минимумов - амплитуды или относительные амплитуды сигналов; по известным временным значениям разности прихода сигналов и по известной частоте определяют аналитическое выражение для первого сигнала и его амплитуду и фазу, вычитают первый сигнал из суммарного сигнала, повторяют последнюю процедуру до тех пор, пока не определят амплитуды и фазы каждого сигнала в суммарном сигнале, по известным фазам одного сигнала на разных элементах АС определяют азимутальный и угломестный пеленги и начальную фазу каждого сигнала.

Способ также обычно дополнительно включает вычисление дисперсий значений амплитуды, азимутального и угломестного пеленгов и начальной фазы сигнала источника радиоизлучения по общей формуле: , где f(x) - функция, определяющая значение искомого параметра; xi - i-я переменная, входящая в f(xi), i=1, 2, …, k, k - число переменных; с использованием аналитических выражений частных производных и заранее известных величин дисперсий D(xi) переменных xi, в данном случае в качестве f(x) выступают формулы для cosβ, tgθ, φ0, а в качестве xi выступают все другие переменные, входящие в формулу, а именно: ; тогда f(x)=cosβ, P1≡x1; φ0≡x2; cosθ≡x3. и .

Перечень чертежей

Фиг.1. Определение интервалов между двумя импульсами: а, б - выходные сигналы; в - импульсная характеристика системы; г - квадраты модулей Фурье-образов выходных сигналов.

Фиг.2. Влияние неопределенности исходных данных на квадрат модуля Фурье-образа выходного сигнала.

Фиг.3. Неразрешенные импульсы: 1 - суммарный; 2 - единичный.

Фиг.4. Функция |I(ω)| для импульса, приведенного на фиг.3.

Осуществление изобретения

Сигналы рассматриваются как детерминированные, подверженные аддитивной помехе, оценки параметров которых подлежат определению. В качестве примера нелинейной АС рассматривается круговая АС, состоящая из нескольких слабонаправленных элементов (вибраторов). В качестве фазового центра (точки, относительно которой происходит измерение фаз сигналов, приходящих на элементы антенной системы) выбирается один из вибраторов.

Ставится задача определения следующих параметров для присутствующего в эфире ИРИ:

- временные задержки зарегистрированных сигналов;

- амплитуды (мощности) зарегистрированных сигналов;

- азимутальные и угломестные пеленги каждого зарегистрированного сигнала;

- начальные фазы каждого зарегистрированного сигнала.

Поскольку на результаты измерений неизбежно накладывается помеха, а также имеют место ошибки измерений, обусловленные используемой аппаратурой, необходимо получить не только точечные оценки искомых параметров, но и их ковариационные матрицы или, по крайней мере, дисперсии.

В предлагаемом способе с помощью преобразования Фурье определяются отдельно на КАЖДОМ элементе АС амплитуды сигналов, разности по времени прихода сигналов и затем значения фаз наложившихся сигналов. Принципиально важно точно знать временной интервал между приходом сигналов, т.е. правильно последовательно выделить запись каждого сигнала, начиная с пришедшего первым. Примем во внимание следующий важный факт. Поскольку сигналы имеют одну частоту, но разные время прихода и пеленги и, соответственно, разные начальные фазы, то их можно рассматривать как результат смешения во времени второго сигнала относительно первого и т.д. А смешение сигналов во времени позволяет последовательно выделить зарегистрированные сигналы, фазы которых определяются соответствующими пеленгами сигналов и начальными фазами сигналов. Но необходимо точно определять временные задержки сигналов. Проблема определения временных сигналов состоит в том, что и исходный сигнал, и регистрируемый суммарный сигнал - это гармонические сигналы на одной частоте, но с возможно разными амплитудами и фазами, которые определяются амплитудами и фазами наложившихся сигналов. А эти величины неизвестны - их надо определить.

Тот факт, что каждый элемент АС обрабатывается независимо, позволяет сократить число элементов АС пеленгатора, но их должно быть не менее трех, чтобы определить пеленги и начальную фазу сигналов. В реальной практике наиболее часто рассматриваются случаи наложения двух и трех сигналов.

Для классических линейных АС нельзя определить угол места, для нелинейных АС набеги фаз различны на каждом элементе АС. Поэтому будем рассматривать временную запись суммарного сигнала на каждом элементе АС.

Выход m-го элемента нелинейной АС имеет вид

где Ai - амплитуда i-го сигнала;

fi(t) - гармонические сигналы с одной частотой, но с разными фазами;

bm - суммарный сигнал на m-ом элементе АС.

Если излучение в процессе прохождения подвергается влиянию среды и регистрирующей (передающей) системы с импульсной характеристикой g(t), то суммарная линия b(7) описывается интегральным уравнением

Применив преобразование Фурье к уравнению (5), или соответственно к уравнению (4), получим [5-7]

где |F(ω)|, |G(ω)| и |B(ω)| - соответственно модули Фурье-образов ; g(t)и b(t).

Смещение импульсов fi(t) позволяет записать |F(ω)| в виде произведения

Здесь |Φ(ω)| - модуль Фурье-образа f(t); |I(ω)| - модуль сомножителя, описывающего смещение.

Согласно (6)

и в то же время по теореме смещения [5]

где τj - временной интервал между первым и j-ым импульсами серии; τ0=0.

Из формулы (9) следует, что спектр |I(ω)| отличается при разном числе поступивших сигналов, т.е. можно сразу определить число поступивших сигналов.

Модули |Φ(ω)| и |G(ω)| определяют в процессе калибровки при обработке результатов. Менее точно можно получить |Φ(ω)| |G(ω)| как огибающую функции |F(ω)|, например, построив линию регрессии по максимумам функции |F(ω)|. Частоты, при которых |Φ(ω)| |G(ω)|=0, не рассматриваются. Таким образом, значения |I(ω)| рассчитываются по условию (8), а с другой стороны, они известны из формулы (9). Таким образом, если форма каждой компоненты неразрешенной линии описывается одной и той же функцией, то веса Aj компонент неразрешенных линий и интервалы τj, на которые сметены компоненты относительно друг друга, находятся из условия

Выделив частоты гармоник в |I(ω)|, при которых наблюдаются максимумы и минимумы |I(ω)|, и, определив их амплитуды, находим оценки искомых параметров Aj и τj.

В процессе обработки данных функции f(t) и b(t) задаются набором дискретных значений с шагом h. Погрешность вычисления |I(ω)| в основном определяется погрешностью |B(ω)|; значения f(t) и g(t) и соответственно |Φ(ω)| и |G(ω)| и могут быть получены при калибровке с требующейся точностью. Кроме того, |G(ω)| и |Φ(ω)| - достаточно пологие функции в области частот, представляющих интерес, и большой ошибки они не внесут.

Реализация алгоритма изобретения.

1. Принимают многолучевой сигнал антенной системой (АС), состоящей из M элементов, и формируют ансамбль сигналов , m=1; 2; …; M, зависящих от времени t.

2. Синхронно преобразуют ансамбль принятых сигналов в цифровые сигналы , где z - номер временного отсчета сигнала.

3. Преобразуют цифровые сигналы в сигнал комплексного амплитудно-фазового распределения (АФР), описывающий амплитуды и фазы сигналов, принятых элементами АС. Восстанавливается вектор комплексных амплитуд сигналов y=[y1 y2 … yM]T, полученных с выхода каждого элемента АС.

4. На каждом элементе АС во временном пространстве выделяется сигнал для обработки, в котором получают модуль преобразования Фурье. Получают также модуль преобразования Фурье от ожидаемой формы единичного сигнала и от импульсной характеристики трассы, если есть необходимость учесть влияние трассы, по которой проходил сигнал.

5. Определяют модуль преобразования Фурье функции, описывающей смещение сигналов, поделив модуль преобразования Фурье выделенного суммарного сигнала, полученного с выхода каждого элемента АС, на произведение модулей преобразования Фурье от ожидаемой формы единичного сигнала и от импульсной характеристики трассы, по которой проходил сигнал.

6. Исследуют зависимость от частоты модуля преобразования Фурье функции, описывающей смещение сигналов. По точкам минимумов определяют разность времен прихода сигналов, а по точкам максимумов и минимумов - амплитуды или относительные амплитуды сигналов.

7. По известным значениям разности времен прихода сигналов выделяют первый сигнал и традиционными методами находят его аналитическое выражение, по которому определяют его амплитуду и фазу. После выделения первого сигнала выделяют второй и т.д. По известным аналитическим выражениям для каждого сигнала определяют амплитуды и фазы каждого сигнала в суммарном сигнале.

8. По известным фазам составляется система алгебраических уравнений, из которой определяют азимутальный и угломестный пеленги и начальную фазу каждого сигнала.

9. Поскольку азимутальный и угломестный пеленги и начальная фаза каждого сигнала описываются аналитическими выражениями, то их дисперсии определяются как дисперсии функции со случайными аргументами.

Определение разности времени прихода сигналов

Рассмотрим алгоритм для наиболее частого случая, когда зарегистрированный сигнал состоит из двух импульсов, имеющих одинаковую форму, но разные амплитуды A1 и A2, и отстоящих друг от друга на интервал τ (наложение отраженных сигналов). В этом случае |I2(τ, A1, A2, ω)| определяется формулой

Оценку интервала времени между импульсами τ и оценки амплитуд A1, A2 наиболее просто можно произвести по точкам экстремумов кривой |I(ω)|: точки минимума соответствуют

а точки максимума -

Из условия (11) находят оценки интервала времени между импульсами, а из условий (11) и (12) находят оценки амплитуд (или отношение амплитуд при заметном влиянии неизвестной функции g(t)) импульсов - получают из системы уравнений

Порядок следования импульсов в данном случае проще всего определять по форме суммарного импульса. При числе импульсов m>2 эта неопределенность устраняется.

Поскольку нам известна частота регистрируемых сигналов, и мы определили время смещения второго сигнала относительно первого, достаточно просто определить традиционными методами [5-7] уравнение для первого сигнала. Вычитаем первый сигнал из суммарного и определяем необходимые характеристики обоих сигналов раздельно.

В силу того, что в практических задачах функции |G(ω)| и |Φ(ω)| достаточно пологие, можно найти качественные оценки интервала τ и отношения амплитуд A1 и A2 даже при неизвестном значении произведения |G(ω)| |Φ(ω)|, даже если функции g(t) и f(t) неизвестны.

Методом статистического моделирования установлено, что относительная погрешность исходных данных переносится на значения амплитуд двух сигналов с коэффициентом порядка 1, а на значения интервалов - с коэффициентами меньше единицы.

Пример 1: sin 785t+sin (785t+π/2)=bm; круговая частота ω=785; период = 8·10-3 сек; принимаем в рассмотрение только положительные значения каждой функции. Сигнал записан в течение 10-2 сек, смещение сигналов составляет 2×10-3 сек. Амплитуды сигналов равны единице.

Преобразование Фурье в данном случае имеет вид

Вычисляя этот интеграл как сумму двух интегралов, увидим, что второй интеграл отличается от первого множителем . Точка минимума будет при условии . Изменяя частоту в окрестности f, получили |I2(ω)|=0 при частоте 250 Гц, т.е. амплитуды сигналов одинаковы. Отсюда смещение τ=2·10-3 сек. Из условия следует, что амплитуды сигналов равны единице. В результате получили смещение по времени между сигналами.

Определение пеленгов и начальной фазы сигналов. Поскольку мы определили уравнения каждого сигнала, то нам известны и значения фаз сигналов. Приступим к определению пеленгов и начальной фазы сигналов. Для этого АС должна содержать не менее трех элементов, не параллельных друг другу. Для каждого сигнала на каждом элементе АС определяем свои значения фаз и записываем для каждой фазы свои уравнения, из которых находим значения пеленгов и начальных фаз сигналов. Для каждой фазы rm получим следующую систему уравнений

, m=1, …, n; или:

; где ; ; γ1=0 - начало отсчета углов γm.

Составим систему уравнений для пеленгов θ, β и начальной фазы сигнала :

Решить эту систему можно разными методами. Приведем один из них. Переносим вправо, делим все уравнения на первое. Получим

или в матричном виде: , где

Отсюда решение

Формула (15) - это матричная формула для tgθ и φ0. Компьютеру задают формулы (15), а компьютер выдает 2 числа: значения и φ0=a2. Тогда и φ0=a2; .

После нахождения пеленга θ и начальной фазы φ0 определяют пеленг β.

Из-за простоты вычислений значительно уменьшается время вычислений и увеличивается точность определения пеленгов. Кроме того, точность определения пеленгов повышается, поскольку учтена величина φ0, которая входит в набег фаз и влияет на значения пеленгов.

Следует отметить, что операции, имеющие место в формулах (14) и (15), не представляют большой вычислительной сложности и, соответственно, требуют малых временных затрат.

Что касается повышения достоверности результатов, поскольку получены формулы для искомых величин, то их дисперсии определяют, как для функций от случайных аргументов [8]. Вычисление дисперсий значений амплитуды, азимутального и угломестного пеленгов и начальной фазы сигнала источника радиоизлучения проводится по общей формуле: , где f(x) - функция, определяющая значение искомого параметра; xi - i-я переменная, входящая в f(xi), i=1, 2, …, k, k - число переменных; с использованием аналитических выражений частных производных и заранее известных величин дисперсий D(xi) переменных xi, в данном случае в качестве f(x) выступают формулы для cosβ, tgθ, φ0, а в качестве xi выступают все другие переменные, входящие в формулу, а именно: ; тогда f(x)=cosβ, P1≡x1; φ0≡x2; cosθ≡x3 и .

Можно пропустить операцию определения значений фаз, а сразу записать систему уравнений для найденного значения разности фаз. Тогда составляется и решается только одна система уравнений, но более громоздкая.

Пример 2. Рассмотрим случай двух сигналов. Исходные данные - зарегистрированные сигналы, каждый из которых является суммой двух импульсов, приведены на фиг.1, а, б. На том же чертеже приводится предполагаемая ориентировочная импульсная характеристика системы, через которую прошли анализируемые сигналы (фиг.1, в). Требуется по этим исходным данным в каждом случае определить интервал между импульсами и отношение их амплитуд.

На фиг.1, г приведены квадраты модулей Фурье-образов первого (кривая 1) и второго (кривая 2) сигналов. Из анализа Фурье-образов следует, что временной интервал между компонентами первого импульса составляет 5·10-6 с, а второго - 7·10-6 с. В первом случае амплитуды компонент одинаковы, а во втором - достаточно близки.

Для определения погрешности оценки временных интервалов между импульсами за счет неопределенности амплитуды зарегистрированного сигнала были проведены статистические испытания: амплитуды сигналов с помощью датчика случайных чисел, подчиняющихся нормальному закону, изменялись в пределах ±5% при доверительной вероятности 68%. Погрешность в определении временных интервалов между компонентами импульсов оказалась равной ±4% при той же доверительной вероятности.

Пример 3. На фиг.2 приведен квадрат модуля Фурье-образа |B(ω)|2 выходного сигнала для последовательности пяти треугольных импульсов одинаковой формы и амплитуды, отстоящих друг от друга на 250 нс. Длительность каждого импульса по основанию равна 250 нс. Имитировалось прохождение этой серии импульсов через отрезок радиокабеля марки РК-75-9-13 длиной 3 км. Принималось, что амплитуды импульсов - нормально-распределенные случайные величины с относительным среднеквадратическим отклонением, равным 5%. На фиг.2 показаны огибающие возможных отклонений в значениях квадратов Фурье-образов. Положение нулей практически не изменилось. Первый нуль получен при частоте f=0,816 МГц, что соответствует интервалу между импульсами, равному 250 нс.

Пример 4. Рассмотрим обработку суммарного импульса, три компоненты которого имеют длительность по основанию 40 единиц и две последние смещены соответственно от первой компоненты на пять и восемь единиц (фиг.3). Точность исходных данных - не хуже 2%.

Вид функции |I(ω)| для приведенного импульса показан на фиг.4. Значения |I(ω)| получены для ω∈[0; 2, 5] с шагом Δω=π2/160. При выбранном шаге Δω получены следующие оценки интервалов: τ1=4,92±0,13; τ2=7,94±0,16; τ21=3,0±0,1.

При найденных оценках τ1 и τ2 методом наименьших квадратов установлено, что компоненты суммарного импульса имели равные амплитуды.

При больших погрешностях исходных данных для оценки точности получаемых результатов предпочтительнее метод статистических испытаний, так как исходные данные подвергаются в описанном способе целому ряду нелинейных преобразований.

Источники информации

1. Грешилов А.А. RU, патент, 2380719 С2, МПК G01S 5/04 (2006.01), 2008 г.

2. Патент RU 2380720, опубликовано 27.01.2010, МПК G01S 5/04.

3. Патент RU 2151406, опубликовано 20.06.2000, МПК G01S 5/04, G01S 5/14, H04B 17/00.

4. Грешилов А.А., Плохута П.А. Патент RU 2382379, МПК G01S 5/04, опубл. 20.02.2010.

5. Г. Деч. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и Z-преобразования. Перевод с немецкого. - М.: Наука. - 1971.

6. Грешилов А.А. Некорректные задачи цифровой обработки информации и сигналов. - М.: Изд. Логос - 2009.

7. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - М.: Наука. - 1980.

8. Грешилов А.А. Математические методы принятия решений: Учебное пособие для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 584 с.

Способ определения характеристик наложившихся друг на друга радиосигналов одной частоты, а именно: амплитуды, азимутального и угломестного пеленгов источника радиоизлучения и начальной фазы φ его сигнала при регистрации основного и отраженных сигналов, включающий в себя прием этого многолучевого сигнала антенной системой (АС), состоящей из М элементов, формируют ансамбль сигналов ó(t), m=1; 2;…;М, зависящих от времени t, синхронно преобразуют ансамбль принятых сигналов ó(t) в цифровые сигналы ó(z), где z - номер временного отсчета сигнала, преобразуют цифровые сигналы ó(z) в сигнал комплексного амплитудно-фазового распределения (АФР), описывающий амплитуды и фазы сигналов, принятых элементами АС, восстанавливают вектор комплексных амплитуд сигналов y=[y y…y], полученных с выхода каждого элемента АС, отличающийся тем, что на каждом элементе АС получают и выделяют суммарный сигнал, который подвергается преобразованию Фурье, получают модуль этого преобразования, модуль преобразования Фурье от ожидаемой формы единичного сигнала и от импульсной характеристики трассы, по которой проходил сигнал, определяют модуль преобразования Фурье функции, описывающей смещение сигналов, поделив модуль преобразования Фурье сигнала, полученного с выхода элемента АС, на произведение модулей преобразования Фурье от ожидаемой формы единичного сигнала и от импульсной характеристики трассы, по которой проходил сигнал, получают зависимость от частоты модуля преобразования Фурье функции, описывающей смещение сигналов, по точкам минимумов которой определяют разность во времени поступления сигналов, а по точкам максимумов и минимумов - амплитуды или относительные амплитуды сигналов; по полученным временным значениям разности прихода сигналов и по известной частоте регистрируемых сигналов выделяют первый сигнал, определяют его амплитуду и фазу, вычитают первый сигнал из суммарного сигнала, затем осуществляют определение амплитуды и фазы для каждого сигнала в суммарном сигнале, по известным фазам одного сигнала на разных элементах АС определяют азимутальный и угломестный пеленги и начальную фазу каждого сигнала.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НАЛОЖИВШИХСЯ ДРУГ НА ДРУГА РАДИОСИГНАЛОВ ОДНОЙ ЧАСТОТЫ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НАЛОЖИВШИХСЯ ДРУГ НА ДРУГА РАДИОСИГНАЛОВ ОДНОЙ ЧАСТОТЫ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НАЛОЖИВШИХСЯ ДРУГ НА ДРУГА РАДИОСИГНАЛОВ ОДНОЙ ЧАСТОТЫ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НАЛОЖИВШИХСЯ ДРУГ НА ДРУГА РАДИОСИГНАЛОВ ОДНОЙ ЧАСТОТЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 52.
10.09.2013
№216.012.6714

Способ многолучевой лазерной сварки

Изобретение относится к способу многолучевой лазерной сварки конструкционных сталей и может найти применение в различных отраслях машиностроения. Осуществляют подачу на поверхность свариваемого изделия двух лазерных лучей под углом друг к другу в стык свариваемого соединения и создание одной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492035
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.10.2013
№216.012.7af7

Способ многосигнальной пеленгации источников радиоизлучения на одной частоте для круговой антенной системы

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации. Достигаемый технический результат - повышение скорости пеленгации при приеме радиосигналов нескольких источников радиоизлучения, работающих на одной частоте, с использованием круговых антенных систем (АС), состоящих из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497141
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.09.2014
№216.012.f392

Способ определения пеленгационной панорамы источников радиоизлучения на одной частоте

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации. Достигаемый технический результат - получение углового спектра нескольких ИРИ, уменьшение времени расчета пеленгов и повышение точности пеленгации. Сущность заявленного способа заключается в том, что осуществляют прием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528177
Дата охранного документа: 10.09.2014
27.09.2014
№216.012.f789

Длинномерный силовой конструкционный элемент типа вертикальной колонны из полимерного композиционного материала

Изобретение относится к элементам силовых конструкций, работающих под нагрузкой, и может быть использовано в качестве элементов опор несущих высоконагруженных вертикальных строительных сооружений, опор мостов, несущих опор линий электропередач, ветровых генераторов и прочее. Длинномерный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529206
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.10.2014
№216.012.fcd9

Установка для исследования кинетики пропитки волокнистых наполнителей полимерными связующими

Изобретение относится к области аналитики и может быть использовано для исследования и оптимизации режимов формования изделий из полимерных композиционных материалов. Установка для исследования кинетики пропитки волокнистых наполнителей полимерными связующими содержит резервуар со связующим,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530575
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fd86

Способ определения наиболее вероятных значений пеленгов источников радиоизлучения на одной частоте

Изобретение относится к радиопеленгации. Достигаемый технический результат - повышение точности пеленгации при приеме радиосигналов одного или нескольких источников радиоизлучения, работающих на одной частоте, а также получение интервальных оценок значений пеленгов. Указанный результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530748
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fdaa

Способ оценки стойкости тонких защитных покрытий материалов при высокоэнергетическом воздействии на них

Изобретение относится к способу оценки защитных свойств тонких покрытий от поверхностной деградации (разрушения, эрозии, распыления) защищаемых материалов при воздействии на них высокоэнергетических излучений, преимущественно в вакууме. Отличительная особенность способа оценки стойкости тонких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530784
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.11.2014
№216.013.0563

Способ комбинированной химико-термической обработки деталей машин из теплостойких сталей

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу комбинированной химико-термической обработки деталей машин. Способ комбинированной химико-термической обработки деталей машин из теплостойких сталей включает циклическую цементацию деталей и закалку. Перед циклической цементацией...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532777
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0565

Способ и устройство для ускоренного азотирования деталей машин с использованием импульсов электромагнитного поля

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу ионоазотирования деталей машин с использованием импульсов электромагнитного поля. Обеспечивают подачу в камеру для азотирования реакционного газа, его нагрев с одновременным генерированием в камере переменного электромагнитного поля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532779
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.01.2015
№216.013.17c7

Многослойное покрытие тонкостенной оболочки из полимерного композиционного материала космического антенного рефлектора

Изобретение может использоваться в многослойных комбинированных покрытиях зеркальных космических антенн с рефлекторами из полимерного композиционного материала - углепластика. Многослойное покрытие содержит три последовательных слоя с равномерной толщиной: нижний зеркальный металлический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537515
Дата охранного документа: 10.01.2015
Показаны записи 1-10 из 52.
10.09.2013
№216.012.6714

Способ многолучевой лазерной сварки

Изобретение относится к способу многолучевой лазерной сварки конструкционных сталей и может найти применение в различных отраслях машиностроения. Осуществляют подачу на поверхность свариваемого изделия двух лазерных лучей под углом друг к другу в стык свариваемого соединения и создание одной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492035
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.10.2013
№216.012.7af7

Способ многосигнальной пеленгации источников радиоизлучения на одной частоте для круговой антенной системы

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации. Достигаемый технический результат - повышение скорости пеленгации при приеме радиосигналов нескольких источников радиоизлучения, работающих на одной частоте, с использованием круговых антенных систем (АС), состоящих из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497141
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.09.2014
№216.012.f392

Способ определения пеленгационной панорамы источников радиоизлучения на одной частоте

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации. Достигаемый технический результат - получение углового спектра нескольких ИРИ, уменьшение времени расчета пеленгов и повышение точности пеленгации. Сущность заявленного способа заключается в том, что осуществляют прием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528177
Дата охранного документа: 10.09.2014
27.09.2014
№216.012.f789

Длинномерный силовой конструкционный элемент типа вертикальной колонны из полимерного композиционного материала

Изобретение относится к элементам силовых конструкций, работающих под нагрузкой, и может быть использовано в качестве элементов опор несущих высоконагруженных вертикальных строительных сооружений, опор мостов, несущих опор линий электропередач, ветровых генераторов и прочее. Длинномерный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529206
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.10.2014
№216.012.fcd9

Установка для исследования кинетики пропитки волокнистых наполнителей полимерными связующими

Изобретение относится к области аналитики и может быть использовано для исследования и оптимизации режимов формования изделий из полимерных композиционных материалов. Установка для исследования кинетики пропитки волокнистых наполнителей полимерными связующими содержит резервуар со связующим,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530575
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fd86

Способ определения наиболее вероятных значений пеленгов источников радиоизлучения на одной частоте

Изобретение относится к радиопеленгации. Достигаемый технический результат - повышение точности пеленгации при приеме радиосигналов одного или нескольких источников радиоизлучения, работающих на одной частоте, а также получение интервальных оценок значений пеленгов. Указанный результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530748
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fdaa

Способ оценки стойкости тонких защитных покрытий материалов при высокоэнергетическом воздействии на них

Изобретение относится к способу оценки защитных свойств тонких покрытий от поверхностной деградации (разрушения, эрозии, распыления) защищаемых материалов при воздействии на них высокоэнергетических излучений, преимущественно в вакууме. Отличительная особенность способа оценки стойкости тонких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530784
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.11.2014
№216.013.0563

Способ комбинированной химико-термической обработки деталей машин из теплостойких сталей

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу комбинированной химико-термической обработки деталей машин. Способ комбинированной химико-термической обработки деталей машин из теплостойких сталей включает циклическую цементацию деталей и закалку. Перед циклической цементацией...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532777
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.0565

Способ и устройство для ускоренного азотирования деталей машин с использованием импульсов электромагнитного поля

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу ионоазотирования деталей машин с использованием импульсов электромагнитного поля. Обеспечивают подачу в камеру для азотирования реакционного газа, его нагрев с одновременным генерированием в камере переменного электромагнитного поля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532779
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.01.2015
№216.013.17c7

Многослойное покрытие тонкостенной оболочки из полимерного композиционного материала космического антенного рефлектора

Изобретение может использоваться в многослойных комбинированных покрытиях зеркальных космических антенн с рефлекторами из полимерного композиционного материала - углепластика. Многослойное покрытие содержит три последовательных слоя с равномерной толщиной: нижний зеркальный металлический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537515
Дата охранного документа: 10.01.2015
+ добавить свой РИД