17.08.2018
218.016.7c78

Устройство определения времени прихода оптического сигнала

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области пассивной оптической локации и может быть использовано для обнаружения оптических импульсных сигналов на фоне мощной фоновой засветки и для определения времени прихода оптического сигнала на фоне помех. Технический результат изобретения - повышение точности определения времени сигнала, прошедшего априорно неизвестную трассу распространения и регистрируемого при больших уровнях фоновой засветки. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит усилитель, первый фильтр, выполненный низкочастотным, управляемый ключ, блок порогового сигнала, инвертор, первый и второй детекторы, выполненные пиковыми положительной и отрицательной полярности, фотодиод, одновибратор, решающее устройство, два компаратора, второй фильтр в виде двойного дифференциатора, при этом перечисленные средства соединены между собой определенным образом. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области пассивной локации и может быть использовано для обнаружения оптических импульсных сигналов на фоне мощной фоновой засветки и для определения времени прихода оптического сигнала на фоне помех.

Известно устройство для определения времени прихода импульсного сигнала с помощью интегрирования и последовательного суммирования с линий задержки (Чудновский B.C., Чудновский Л.С. Измерение времени прихода импульсного сигнала в присутствии аддитивных шумов / Труды Академии управления МВД «Информационно-техническое обеспечение деятельности органов внутренних дел», М.: 1998, с. 154). Данное устройство применимо для сигналов с быстрым фронтовым вступлением типа A(t-t0)kη(t-t0), где А амплитуда; t0 - время начала процесса; η(t-t0) - единичная функция; k<1-2 - показатель степени. Относительная погрешность определения времени прихода находится на уровне 0,1-0,2 σ, где: σ - среднеквадратическое значение уровня шума на выходе системы интегрирующий фильтр - суммирование с линий задержки. Недостатком этого устройства является резкое снижение точности определения времени прихода при значениях k>2-3. Устройство включает: интегратор, линии задержки, инверторы и сумматор.

Известно устройство определения времени прихода импульсного сигнала с последующим предельным ограничением (клиппирования) и дальнейшим интегрированием. (Вагин Ю.П., Карпин B.C., Чудновский B.C., Чудновский Л.С. Обратная задача пассивной локации / Тезисы докладов Пятых научных чтений памяти М.К. Тихонравова по военной космонавтике: "Космос и обеспечение безопасности России", т. 2. - М.: 2004, с. 100-103).

Данное устройство эффективно требует широкой полосы регистрации входного сигнала, что приводит к проигрышу в отношения сигнал/шум на выходе системы и увеличению погрешности определения времени прихода. Кроме того, необходимо быстрое фронтовое вступление сигнала для достижения приемлемой точности определения времени прихода. Техническая реализация устройства включает: предельный ограничитель, интегратор, компараторы.

Несмотря на простую техническую реализацию предлагаемых устройств определения времени прихода, они не обеспечивают высокую точность для импульсных сигналов при относительно невысоких отношениях сигнал/шум. Например, в космических системах мониторинга молниевых разрядов предъявляются требования к погрешности среднеквадратического определения физического времени прихода менее 0,5 мкс при соотношении сигнал/шум выше 10.

Наиболее близким техническим решением является устройство для обнаружения сигналов (патент RU №2042149, G01S 7/36, опубл. 20.08.1995), содержащее антенну, модулятор входного сигнала, детектор сигнала, усилитель, фильтр, ключи, индикатор, генератор звуковой частоты, генератор запуска световой индикации, дешифратор, генератор тактовых импульсов, блок порогового сигнала, инвертор.

Недостатком этого устройства является невозможность установки и регулирования порога срабатывания. Все сигналы, в том числе и помехи, превышающие порог чувствительности, в пределах полосы пропускания устройства будет регистрироваться оконечным устройством, т.е. вероятность ложных тревог известного устройства высока.

Технический результат изобретения - повышение точности определения времени сигнала, прошедшего априорно неизвестную трассу распространения и регистрируемого при больших уровнях фоновой засветки.

Технический результат достигается тем, что в устройстве определения времени прихода оптического сигнала, содержащем последовательно соединенные усилитель и первый фильтр, а также содержащем управляемый ключ, блок порогового сигнала, инвертор и первый детектор, в него дополнительно введены фотодиод, одновибратор, решающее устройство, два компаратора, второй детектор, второй фильтр в виде двойного дифференциатора, при этом первый фильтр выполнен низкочастотным, а детекторы выполнены пиковыми положительной и отрицательной полярностей, причем выход фотодиода соединен с входом усилителя, выход усилителя соединен с входом первого фильтра низких частот, выход первого фильтра низких частот соединен с входом двойного дифференциатора, выход двойного дифференциатора подсоединен к первому входу управляемого ключа и входу блока порогового сигнала, выход блока порогового сигнала подключен ко второму входу управляемого ключа, входу одновибратора и входу запуска считывания информации в решающем устройстве, выход управляемого ключа подключен к входам пиковых детекторов и входам компараторов, а выход пикового детектора отрицательной полярности через последовательно соединенный инвертор, выходы компараторов и выход пикового детектора положительной полярности подключены к входам считывания информации решающего устройства, выход одновибратора подсоединен к входу прекращения считывания информации решающего устройства, к входам обнуления показания пиковых детекторов и входу размыкания управляемого ключа.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства определения времени прихода оптического сигнала, где введены следующие обозначения:

1 - фотодиод,

2 - усилитель,

3 - фильтр низких частот (первый фильтр),

4 - двойной дифференциатор (второй фильтр),

5 - блок порогового сигнала,

6 - управляемый ключ,

7 - пиковый детектор положительной полярности,

8 - пиковый детектор отрицательной полярности,

9 - компаратор, срабатывающий на переход напряжения из плюса в минус,

10 - компаратор, срабатывающий на переход напряжения из минуса в плюс,

11 - инвертор,

12 - одновибратор,

13 - решающее устройство.

Устройство имеет следующие функциональные связи (фиг. 1). Выход фотодиода 1 соединен с входом усилителя 2, выход усилителя 2 соединен с входом первого фильтра низких частот 3. Выход первого фильтра низких частот 3 соединен с входом второго фильтра, роль которого выполняет двойной дифференциатор 4. Выход двойного дифференциатора 4 (второго фильтра) подсоединен к входу блока порогового сигнала 5 и первому входу управляемого ключа 6. Выход блока порогового сигнала 5 подключен ко второму входу управляемого ключа 6, к входу одновибратора 12 и входу запуска считывания информации в решающем устройстве 13. Выход управляемого ключа 6 подключен к входам первого и второго пиковых детекторов положительной 7 и отрицательной 8 полярностей и входам компараторов 9 и 10. Выход пикового детектора отрицательной полярности 8 через последовательно соединенный инвертор 11, выходы компараторов 9 и 10 и выход пикового детектора положительной полярности 7 подключены к входам считывания информации решающего устройства 13. Выход одновибратора 12 подсоединен к входу прекращения считывания информации решающего устройства 13, к входам обнуления показания пиковых детекторов 7 и 8 и входу размыкания управляемого ключа 6.

Устройство работает следующим образом.

Входной оптический сигнал s(t) вместе с аддитивным шумом n(t) поступает на фотодиод 1 и далее на последовательно соединенные усилитель 2, фильтр низких частот (ФНЧ) 3 и двойной дифференциатор 4. Выход дифференциатора 4 соединен с входом блока порогового сигнала 5 (значение порога срабатывания Поб задается потребителем) и входом управляемого ключа 6, замыкание которого осуществляется при срабатывании блока порогового сигнала 5. Выход ключа 6 подсоединен к пиковому детектору положительной полярности 7 и к пиковому детектору отрицательной полярности 8, а также к компаратору 9, переходя из положительной полярности в отрицательную полярность, и компаратору 10 перехода из отрицательной полярности в положительную. При срабатывании блока порогового сигнала 5 запускается одновибратор 12, формирующий сигнал стандартной длительности ΔT. Длительность ΔT выбирается из условия максимального времени между переходом t-+ и времени срабатывания блока порогового сигнала 5. После срабатывания блока порогового сигнала 5 в решающем устройстве 13 начинается запись показаний пикового детектора 7, и инвертированного инвертором 11 пикового детектора 8, и времен срабатывания компараторов 9, 10. После завершения срабатывания одновибратора 12 запись показаний в решающее устройство 13 завершается, показания пиковых детекторов 7 и 8 обнуляются, а управляемый ключ 6 приходит в разомкнутое состояние.

В решающем устройстве 13, после завершения записи исходных данных, определяется время прихода импульсного однополярного сигнала. Для точного определения времени прихода t0 в решающее устройство поступают сигналы единого времени (СЕВ).

Определение времени прихода импульсных излучений на фоне помех предполагает первичную фильтрацию входной реализация с целью повышения отношения сигнал/шум, что достигается применением фильтра Баттерворта низких частот пятого порядка. Для обострения фронтового вступления входного сигнала используется двойное дифференцирование.

На фиг. 2 приведены осциллограммы: входного однополярного излучения I и на выходе системы низкочастотный фильтр - двойной дифференциатор II (отношение сигнал/шум на входе равно 10). Характерные точки на фиг. 2: амплитуда первого максимума А+, время перехода через ноль от первого максимума к первому минимуму t+-, амплитуда первого минимума А-, время перехода от первого минимума ко второму максимуму t-+. Из соотношения подобия треугольников можно представить первое приближение времени прихода tnp:

Поскольку при таком методе первое приближение времени прихода определяется с систематической ошибкой, то в зависимости от результата фильтрации в оценку времени прихода t0 вводится функциональная поправка f(t-+ - t+-)

Устройство определения времени прихода оптического сигнала, содержащее последовательно соединенные усилитель и первый фильтр, а также содержащее управляемый ключ, блок порогового сигнала, инвертор и первый детектор, отличающееся тем, что в него дополнительно введены фотодиод, одновибратор, решающее устройство, два компаратора, второй детектор, второй фильтр в виде двойного дифференциатора, при этом первый фильтр выполнен низкочастотным, а детекторы выполнены пиковыми положительной и отрицательной полярностей, причем выход фотодиода соединен с входом усилителя, выход усилителя соединен с входом первого фильтра низких частот, выход первого фильтра низких частот соединен с входом двойного дифференциатора, выход двойного дифференциатора подсоединен к первому входу управляемого ключа и входу блока порогового сигнала, выход блока порогового сигнала подключен ко второму входу управляемого ключа, входу одновибратора и входу запуска считывания информации в решающем устройстве, выход управляемого ключа подключен к входам пиковых детекторов и входам компараторов, а выход пикового детектора отрицательной полярности через последовательно соединенный инвертор, выходы компараторов и выход пикового детектора положительной полярности подключены к входам считывания информации решающего устройства, выход одновибратора подсоединен к входу прекращения считывания информации решающего устройства, к входам обнуления показания пиковых детекторов и входу размыкания управляемого ключа.
Устройство определения времени прихода оптического сигнала
Устройство определения времени прихода оптического сигнала
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 119.
25.08.2017
№217.015.bb66

Ракетно-прямоточный двигатель с регулируемым расходом твёрдого топлива

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в гиперзвуковых (М≥5) крылатых ракетах с ракетно-прямоточными двигателями, предназначенных для полетов на больших высотах. Ракетно-прямоточный двигатель содержит воздухозаборник, газогенератор с зарядом твердого топлива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615889
Дата охранного документа: 11.04.2017
29.12.2017
№217.015.f0f4

Кантователь (варианты)

Изобретение относится к конструкциям, предназначенным для кантования (поворота) изделий различного назначения, предпочтительнее космических аппаратов. Кантователь содержит основание, две стойки, к которым на оси кантования закреплена грузовая платформа, которая снабжена поворотной планшайбой, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638997
Дата охранного документа: 19.12.2017
29.12.2017
№217.015.f62d

Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе автономной системы электропитания искусственного спутника земли

Использование: в области электротехники. Технический результат – более точное определение времени начала балансировки аккумуляторов. Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе автономной системы электропитания искусственного спутника Земли заключается в контроле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637815
Дата охранного документа: 07.12.2017
20.01.2018
№218.016.1384

Способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата

Использование: в области электротехники в системах электроснабжения (СЭС) космических аппаратов (КА). Технический результат - обеспечение штатного отключения сеансной нагрузки при нештатной ситуации. Способ управления автономной системой электроснабжения, которая содержит солнечную батарею и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634473
Дата охранного документа: 31.10.2017
20.01.2018
№218.016.1773

Фильтр

Изобретение предназначено для фильтрования. Фильтр содержит корпус, помещенную внутрь корпуса несущую трубу и рабочие модули, закрепленные поперек несущей трубы. Каждый из рабочих модулей содержит расположенные на удалении друг от друга первый и второй фильтровальные пакеты, каждый из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635802
Дата охранного документа: 16.11.2017
17.02.2018
№218.016.2b00

Способ получения термически стабильного носителя для катализатора сжигания монотоплива

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения носителей для катализаторов, обладающих высокой площадью поверхности и термостабильностью в условиях сверхвысоких температур, например, в процессах сжигания монотоплива, в том числе "зеленого топлива" на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642966
Дата охранного документа: 30.01.2018
04.04.2018
№218.016.3663

Способ ориентации космического аппарата в солнечно-земной системе координат

Изобретение относится к управлению ориентацией космических аппаратов (КА), осуществляемой в солнечно-земной системе координат. Способ включает ориентацию первой оси КА на Землю путем разворотов вокруг второй и третьей осей КА с помощью электромеханических исполнительных органов. При отсутствии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646392
Дата охранного документа: 02.03.2018
10.05.2018
№218.016.4058

Способ разгрузки управляющих двигателей-маховиков космического аппарата

Изобретение относится к управлению относительным движением космического аппарата (КА). Разгрузка управляющих двигателей-маховиков (ДМ) в выбранном канале ориентации осуществляется по двухконтурной схеме. Первый контур реализует необходимую ориентацию КА и накапливает импульс внешнего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648906
Дата охранного документа: 28.03.2018
29.05.2018
№218.016.5430

Сплав на основе алюминия для противометеоритной защиты

Изобретение относится к деформируемым сплавам на основе алюминия и может быть использовано для защиты космических аппаратов от микрометеоритов и техногенных тел. Сплав на основе алюминия содержит, мас. %: цинк 5,8-11; магний 1,5-3,5; медь 0,1-3; марганец 0,1-0,5; по меньшей мере один элемент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654224
Дата охранного документа: 17.05.2018
09.06.2018
№218.016.5a5a

Рефлектор

Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов, а именно конструкциям и способам изготовления прецизионных рефлекторов антенн с отражающей поверхностью, образованной не только кривой второго порядка, но и специальным сложным профилем. Задачами настоящего изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655473
Дата охранного документа: 28.05.2018
Показаны записи 1-4 из 4.
10.02.2014
№216.012.9fc4

Способ регистрации коронального выброса массы

Предложен способ регистрации коронального выброса массы. В способе наблюдают с борта космического аппарата за интенсивностью потока протонов галактических космических лучей и увязывают тенденции его уменьшения с присутствием в межпланетном пространстве коронального выброса массы. Интенсивность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506608
Дата охранного документа: 10.02.2014
29.12.2017
№217.015.fa3f

Высокочувствительный амплитудный детектор

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения уровней помех и импульсных электромагнитных сигналов. Технический результат изобретения заключается в повышении чувствительности, линейности и расширении динамического диапазона амплитудного детектора....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639942
Дата охранного документа: 25.12.2017
13.01.2019
№219.016.af00

Устройство обнаружения сигнала, прошедшего априорно неизвестную трассу распространения

Изобретение относится к цифровой технике обработки сигналов в части обнаружения аналогового сигнала по его преобразованным нулям Фурье-образа. Технический результат изобретения заключается в уменьшении объема вычислительных затрат за счет того, что блок определения нулей сигнала имеет объемный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676864
Дата охранного документа: 11.01.2019
29.05.2019
№219.017.6337

Устройство различения гипотез

Изобретение относится к устройству различения гипотез. Технический результат заключается в автоматизации различения гипотез. Устройство содержит нелинейные дискретные преобразователи входного потока сигналов, перестановщики символов, генератор гипотез, перемножитель столбца перестановленных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688253
Дата охранного документа: 21.05.2019

Похожие РИД в системе