ВЫЧИСЛИТЕЛЬ ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ

Изобретение относится к области компьютерной технике и может быть использовано в автоматизированных системах для выполнения комплексных математических операций с целью выделения сигналов на фоне пассивных помех при групповой перестройке несущей частоты зондирующих импульсов.

Известно 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 измеритель доплеровской фазы помехи, весовой блок, комплексный сумматор, комплексный перемножитель и блок задержки. 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 неизвестными корреляционными свойствами.

Для решения поставленной задачи в вычислитель для компенсации помех, содержащий измеритель доплеровской фазы помехи, весовой блок, комплексный сумматор, комплексный перемножитель и блок задержки, введены измеритель коэффициента корреляции помехи, вычислитель весовых коэффициентов, блок переключения, блок коммутации, двухканальный коммутатор и синхрогенератор, соединенные между собой определенным образом.

Сущность изобретения как технического решения характеризуется совокупностью существенных признаков, изложенных в формуле изобретения и обеспечивающих решение поставленной задачи путем оптимальной и согласованной обработки группы импульсов.

Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности компенсации пассивной помехи с априорно неизвестными корреляционными свойствами и выделения сигналов движущихся целей при групповой перестройке несущей частоты зондирующих импульсов.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема вычислителя для компенсации помех; на фиг. 2 - измерителя доплеровской фазы помехи; на фиг. 3 - весового блока; на фиг. 4 - комплексного сумматора; на фиг. 5 - комплексного перемножителя; на фиг. 6 - блока задержки; на фиг. 7 - накопителя; на фиг. 8 - измерителя коэффициента корреляции помехи; на фиг. 9 - блока переключения.

Вычислитель для компенсации помех (фиг. 1) содержит измеритель 1 доплеровской фазы помехи, весовой блок 2, комплексный сумматор 3, комплексный перемножитель 4, блок 5 задержки, измеритель 6 коэффициента корреляции помехи, вычислитель 7 весовых коэффициентов, блок 8 переключения, блок 9 коммутации, двухканальный коммутатор 10 и синхрогенератор 11.

Измеритель 1 доплеровской фазы помехи (фиг. 2) содержит блок 12 задержки, блок 13 комплексного сопряжения, комплексный перемножитель 14, два накопителя 15, блок 16 вычисления модуля и два делителя 17; весовой блок 2 (фиг. 3) содержит два перемножителя 18; комплексный сумматор 3 (фиг. 4) содержит два сумматора 19; комплексный перемножитель 4 (фиг. 5) содержит два канала (I, II), каждый из которых содержит перемножители 20, 21 и сумматор 22; блоки 5, 12 задержки (фиг. 6) содержат два оперативных запоминающих устройства 23; накопители 15, 28 (фиг. 7) содержат n элементов 24 задержки на интервал t_д и n сумматоров 25; измеритель 6 коэффициента корреляции помехи (фиг. 8) содержит два перемножителя 26, сумматор 27, накопитель 28 и делитель 29; блок 8 переключения (фиг. 9) содержит счетчик 30, дешифратор 31, блоки 32 совпадений и сумматор 33.

Вычислитель для компенсации помех может быть осуществлен 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 последовательность комплексных чисел

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

Цифровые отсчеты в заявляемом устройстве (фиг. 1) поступают на соединенные входы измерителя 1 доплеровской фазы помехи (фиг. 2), весового блока 2 (фиг. 3) и измерителя 6 коэффициента корреляции помехи (фиг. 8). В измерителе 1 блок 12 задержки (фиг. 6) состоит из параллельно включенных оперативных запоминающих устройств (ОЗУ) 23. Причем каждое ОЗУ 23 служит для хранения значений отсчетов с колец дальности каждого квадратурного канала в течение одного периода.

В блоке 13 комплексного сопряжения происходит инвертирование знака мнимых проекций задержанных отсчетов. В комплексном перемножителе 14 происходит перемножение соответствующих комплексных чисел, реализуемое путем операций с проекциями этих чисел в соответствии с фиг. 5 и приводящее к образованию величин

.

В накопителях 15 (фиг. 7) с помощью элементов 24 задержки и сумматоров 25 осуществляется скользящее вдоль дальности в каждом периоде повторения суммирование проекций и с n+1 смежных элементов разрешения по дальности строба, кроме элемента с номером n/2+1, для чего выходные величины элемента 24 задержки с номером n/2 поступают только на последующий элемент 24 задержки (фиг. 7). В результате накопления образуются величины

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

В блоке 16 вычисления модуля определяются величины , а затем на выходах делителей 17 (фиг. 2) - величины , поступающие на первые входы комплексного перемножителя 4. Точность определения величины определяется числом накапливаемых отсчетов n.

В измерителе 6 коэффициента корреляции помехи в соответствии с его структурной схемой (фиг. 8) и поступающими входными отсчетами и величиной | Y_k | от измерителя 1 доплеровской фазы помехи определяется оценка коэффициента корреляции помехи

Оценка поступает в вычислитель 7 весовых коэффициентов. Количество вычисляемых по оценке весовых коэффициентов определяется реализуемым порядком вычислителя для компенсации помех m, связанным с числом импульсов в группе, равным m+1. В частности, при m=1 весовые коэффициенты , ; при , ; при , .

В весовом блоке 2 (фиг. 3) происходит взвешивание поступающих отсчетов весовыми коэффициентами . Весовые коэффициенты переключаются в каждом периоде повторения блоком 8 переключения (фиг. 9), 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) вычислителя для компенсации помех, являющийся первым управляющим входом (1) блока 8 переключения, а затем на счетный вход счетчика 30 (фиг. 9). Показания счетчика, соответствующие номеру импульса в группе, в дешифраторе 31 преобразуются в единичный сигнал на соответствующем номеру импульса выходе дешифратора 31. Этот сигнал открывает подключенный к нему каскад совпадений 32, через который проходит соответствующий весовой коэффициент, поступающий через сумматор 33 на выход блока 8 переключения. Таким образом, каждому периоду и, следовательно, каждому импульсу в группе соответствует свой весовой коэффициент.

Взвешенные в весовом блоке 2 отсчеты суммируются в комплексном сумматоре 3 с задержанными в блоке 5 задержки на период повторения T, прошедшими через двухканальный коммутатор 10 и умноженными в комплексном перемножителе 4 на величину весовыми суммами отсчетов всех предыдущих импульсов группы. В конечном счете, в результате адаптивной весовой обработки отсчетов m+1 периодов образуется величина

Двумерный поворот задержанных отсчетов на угол обеспечивает необходимую для компенсации помехи синфазность суммируемых отсчетов, а их взвешивание коэффициентами - наилучшую компенсацию (режектирование) отсчетов помехи с коэффициентом корреляции . Отсчеты сигнала от движущейся цели из-за сохранения доплеровских сдвигов фазы не подавляются.

Адаптивная обработка осуществляется для среднего элемента обучающей выборки, исключенного в накопителях 15 и 28 (фиг. 7) в соответствии с выражениями (1) и (2) и не влияющего на получаемые оценки и .

После завершения обработки данных m+1 периодов и очередной перестройки несущей частоты на вторые управляющие входы (2) устройства (фиг. 1) и блока 8 переключения (фиг. 9) и управляющий вход блока 9 коммутации поступает импульс, который обнуляет счетчик 30, а в блоке 9 коммутации переключает релаксационный генератор (мультивибратор). По команде блока 9 коммутации двухканальный коммутатор 10 переключает блок 5 задержки к выходу вычислителя, и в течение периода повторения Т происходит считывание результатов режектирования V. На вход устройства поступают и начинают обрабатываться данные первого периода следующей группы.

Синхронизация вычислителя для компенсации помех осуществляется подачей на все блоки заявляемого устройства последовательности синхронизирующих импульсов от синхрогенератора 11 (фиг. 1), управляемого совместно с блоком 8 переключения импульсами (1) синхронизатора радиолокатора (на фиг. 1 не показан), следующими с интервалом Т. Период повторения синхронизирующих импульсов равен интервалу дискретизации t_д, 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, вычислитель для компенсации помех повышает эффективность режектирования пассивной помехи и выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех с априорно неизвестными корреляционными свойствами.

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.