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, блок задержки и синхронизатор. 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, первый блок задержки и синхрогенератор, введены измеритель коэффициента корреляции помехи, вычислитель весовых коэффициентов, второй блок задержки, блок переключения, блок коммутации и двухканальный коммутатор.

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, первый блок 5 задержки, синхрогенератор 6, измеритель 7 коэффициента корреляции помехи, вычислитель 8 весовых коэффициентов, второй блок 9 задержки, блок 10 переключения, блок 11 коммутации и двухканальный коммутатор 12.

Измеритель 1 доплеровской фазы помехи (фиг. 2) содержит блок 13 задержки, блок 14 комплексного сопряжения, комплексный перемножитель 15, два накопителя 16, блок 17 вычисления модуля и два делителя 18; весовой блок 2 (фиг. 3) содержит два перемножителя 19; комплексный сумматор 3 (фиг. 4) содержит два сумматора 20; комплексный перемножитель 4 (фиг. 5) содержит два канала (I, II), каждый из которых содержит перемножители 21, 22 и сумматор 23; блоки 5, 9 и 13 задержки (фиг. 6) содержат два оперативных запоминающих устройства 24; накопители 16, 29 (фиг. 7) содержат n элементов 25 задержки на интервал t_д и n сумматоров 26; измеритель 7 коэффициента корреляции помехи (фиг. 8) содержит два перемножителя 27, сумматор 28, накопитель 29 и делитель 30; блок 10 переключения (фиг. 9) содержит счетчик 31, дешифратор 32, блоки 33 совпадений и сумматор 34.

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 T, 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), второго блока 9 задержки (фиг. 6) и измерителя 7 коэффициента корреляции помехи (фиг. 8). Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) 24 (фиг. 6) блоков 5, 13 задержки служат для хранения отсчетов в течение одного периода T, а ОЗУ 24 второго блока 9 задержки - в течение интервала τ.

В блоке 14 комплексного сопряжения измерителя 1 доплеровской фазы помехи происходит инвертирование знака мнимых проекций задержанных отсчетов. В комплексном перемножителе 15 происходит перемножение соответствующих комплексных чисел, реализуемое путем операций с проекциями этих чисел в соответствии с фиг.5 и приводящее к образованию величин

В накопителях 16 (фиг. 7) с помощью элементов 25 задержки и сумматоров 26 осуществляется скользящее вдоль дальности в каждом периоде повторения суммирование проекций и с n+1 смежных элементов разрешения по дальности временного строба, кроме элемента с номером n/2+1, для чего выходные величины элемента 25 задержки с номером n/2 поступают только на последующий элемент 25 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 17 вычисления модуля определяются величины , а затем на выходах делителей 18 (фиг. 2) - величины , поступающие на первые входы комплексного перемножителя 4. Точность определения величины ) определяется числом накапливаемых отсчетов n.

В измерителе 7 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

I

Оценка поступает в вычислитель 8 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 10 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, являющийся первым управляющим входом (1) блока 10 переключения, а затем на счетный вход счетчика 31 (фиг. 9). Показания счетчика, соответствующие номеру импульса в группе, в дешифраторе 32 преобразуются в единичный сигнал на соответствующем номеру импульса выходе дешифратора 32. Этот сигнал открывает подключенный к нему каскад совпадений 33, через который проходит соответствующий весовой коэффициент, поступающий через сумматор 34 на выход блока 10 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 12 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 - наилучшее подавление (компенсацию) отсчетов помехи с коэффициентом корреляции . Отсчеты сигнала от движущейся цели из-за сохранения доплеровских сдвигов фазы не подавляются.

Во втором блоке 9 задержки отсчеты задерживаются на интервал τ, равный временной задержке оценок по отношению к среднему элементу обучающей выборки, исключенному в накопителях 16 и 29 (фиг. 7) в соответствии с выражениями (1) и (2). Величина τ определяется выражением

где t_в - время вычисления оценки фазы помехи, n - количество элементов обучающей выборки, t_д - интервал (период) временной дискретизации.

При этом адаптивная обработка осуществляется для среднего элемента, исключенного из обучающей выборки и не влияющего на получаемые оценки и . Тогда при режектировании 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 10 переключения (фиг. 9) и управляющий вход блока 11 коммутации поступает импульс, который обнуляет счетчик 31, а в блоке 11 коммутации переключает релаксационный генератор (мультивибратор). По команде блока 11 коммутации двухканальный коммутатор 12 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 следующей группы.

Синхронизация вычислителя для компенсации помех осуществляется подачей на все блоки заявляемого устройства последовательности синхронизирующих импульсов от синхрогенератора 6 (фиг. 1), управляемого совместно с блоком 10 переключения импульсами (1) синхронизатора радиолокатора (на фиг.1 не показан), следующими с интервалом Т. Период повторения синхронизирующих импульсов равен интервалу временной 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 подавления 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.