Компенсатор імпульсних перешкод з відновленням уражених складових корисного сигналу

Реферат: Компенсатор імпульсних перешкод з відновленням уражених складових корисного сигналу містить компенсатор, комутатор, блок вибору максимуму, блок визначення модуля та фази кепстру, виявник ознаки цілі, виявник фази, блок відновлення кепстральної складової, блок дискретного перетворення. UA 75793 U (12) UA 75793 U UA 75793 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі радіолокації і може бути використана для подавлення несинхронних імпульсних перешкод (НІП) в реалізації прийнятого ехо-сигналу з одночасним відновленням уражених НІП складових корисного сигналу. Відомий цифровий компенсатор несинхронних імпульсних перешкод, що реалізує подвійне дискретне перетворення Хартлі [1], який містить два блоки дискретного перетворення Хартлі (ДПХ), оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП), виявник НІП, формувач бланку НІП і комутатор. Недоліком відомого компенсатора є те, що водночас з імпульсом НІП відбувається бланкування кепстральної складової корисного сигналу, що призводить до втрати 10-15 % енергії ехо-сигналу. Крім того, за рахунок повної компенсації впливу НІП також зростає і рівень фону в ненульових фільтрах ДПХ. Найближчим аналогом є компенсатор НІП [2], який здійснює подавлення НІП в спектральній площині. Компенсатор НІП містить два блоки дискретного перетворення Хартлі (ДПХ), оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП), виявник НІП, формувач бланку НІП і комутатор. Вихідні сигнали представляються у вигляді спектра, а не в часовій площині. Недоліком найближчого аналога є те, що водночас з бланкуванням імпульсу НІП здійснюється бланкування відповідної кепстральної складової корисного сигналу, що призводить до втрати 10-15 % енергії ехо-сигналу. Крім того, за рахунок повної компенсації впливу НІП зростає рівень фону у ненульових фільтрах ДПХ. До того ж пристрій виконує значний об'єм математичних обчислень та враховує лише випадок ураження одного імпульсу в прийнятій пачці сигналу, тобто вплив на радіолокаційну станцію лише одного джерела імпульсної перешкоди. В основу корисної моделі поставлена задача створити компенсатор імпульсних перешкод з відновленням уражених складових корисного сигналу, у якому введення нових блоків дозволить забезпечити, поряд з компенсацією імпульсних перешкод, відновлення уражених складових корисного сигналу в кепстральній площині. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в пристрій-аналог [2], який містить два блоки дискретного перетворення Хартлі (ДПХ), оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП), виявник НІП, формувач бланку НІП і комутатор додатково введені блок вибору максимуму, блок визначення модуля та фази кепстру, виявник фази, виявник ознаки цілі, блок відновлення кепстральної складової і блок ДПХ-3. Технічний результат, який може бути отриманий, згідно з корисною моделлю, полягає у тому, що забезпечується виявлення НІП в прийнятій реалізації вхідного сигналу, гарантоване бланкування НІП, визначення уражених складових корисного сигналу та їх повне відновлення і, тим самим, досягається підвищення ефективності компенсатора [3]. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де: На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого компенсатора. На фіг. 2 приведено виявлення часу ураження імпульсом НІП дискрету дальності. На фіг. 3 приведено "бланкування" ураженого імпульсом НІП дискрету дальності. На фіг. 4 приведено відновлення (регенерація) ураженого імпульсом НІП дискрету дальності. На фіг. 5 приведений порівняльний аналіз ефективності застосування алгоритму відновлення уражених складових сигналу. Запропонований компенсатор імпульсних перешкод з відновленням уражених складових корисного сигналу містить компенсатор НІП (ДПХ-1, ДПХ-2) 1, блок вибору максимуму 2, блок визначення модуля та фази кепстру 3, виявник ознаки цілі 4, виявник фази 5, блок відновлення кепстральної складової 6, блок ДПХ-3 7 і комутатор 8, при цьому компенсатор НІП з'єднаний з блоком вибору максимуму, блоком визначення модуля та фази кепстру, виявником ознаки цілі, блоком відновлення кепстральної складової і комутатором. Виходи блоків вибору максимуму і визначення модуля та фази кепстру з'єднані з входами блока відновлення кепстральної складової, крім цього, блок визначення модуля та фази кепстру, виявник фази і блок відновлення кепстральної складової з'єднані послідовно. Вихід блока відновлення кепстральної складової з'єднаний з блоком ДПХ-3, також, виходи блоків ДПХ-3 і виявника ознаки цілі з'єднані з входами комутатора. Входом пристрою є вхід блока компенсатора НІП, а виходом - вихід комутатора. Робота запропонованого компенсатора імпульсних перешкод з відновленням уражених складових корисного сигналу полягає у наступному. Прийнята реалізація вхідного сигналу, що являє собою адитивну суміш сигналів від цілей, активних та пасивних перешкод, які прийняті антеною РЛС, у вигляді двох квадратур Х1k і Y1k, в результаті подвійного перетворення Хартлі 1 UA 75793 U представляється у вигляді кепстру сигналу G(i) N=8 відліками дійсної функції Si, яка має вигляд: Sі = Хсі + j·Ysi, (і = 1,…,N), при цьому: X ci  x1x 2 x 3 ...x k ...x N T , y si  y1y 2 y 3 ...y k ...y N T , де x k  Uck  cos2    Fд  T  k   k  , 5 y k  Usk  sin2    Fд  T  k   k  . У загальному виді алгоритм ДПХ можна представити за допомогою матричних множень наступного виду:   H   Hs E ДПХ   c  2    H   Hc  , O  s ДПХ   2    ,   де Едпх і Одпх відповідно парна і непарна складові перетворення Хартлі [2]. 10   Перетворення Хартлі для двох квадратурних складових, відповідно H c і H s , мають вид:  1  1   Hc     CAS   ( x c  y s ) , Hs     CAS   ( x c  y s ) N N де CAS+ та CAS- - табульовані значення коефіцієнтів ДПХ [2]. Перетворення Хартлі для двох дзеркальних зображень квадратурних складових, відповідно   Hc і H s мають вид: 15  1  1   Hc     CAS   ( x c  y s ) , Hs     CAS   ( x c  y s ) . N  N Для одержання енергетичного спектра G(n) парна і непарна складові перетворення Хартлі функції Sі зводяться в квадрат: G(n)  E ДПХ 2  О ДПХ 2 . 20 25 30 35 40 45 50 Для прикладу, якщо несинхронна імпульсна перешкода присутня у 2-му періоді повторювання визначеної частотної пачки (8·Т п), а ціль рухається зі швидкістю, яка дає максимальний відгук у третьому фазовому фільтрі ДПХ, тоді, після першого дискретного перетворення Хартлі, НІП дає однаковий відгук в усіх 8-ми фазових фільтрах компенсатора НІП (фіг. 1). Сигнал від цілі, накопичений третім фазовим фільтром, маскується більш потужною перешкодою. Після другого ступеня ДПХ в компенсаторі НІП має місце відгук від НІП з максимальним рівнем кепстральної складової у 7 фазовому фільтрі ДПХ, решта кепстральних складових - це кепстральні складові цілі, розмножені за усіма фазовими фільтрами перетворення Хартлі (фіг. 2). Після виявлення місця та часу ураження імпульсом НІП дискрети дальності, відбувається його "бланкування" - компенсація відповідного дискрету дальності, однієї частотної пачки (8·Т п), k-го кільця дальності (фіг. 3). Одночасно, після такого "бланкування" зникає кепстральна складова НІП та цілі у 7 фазовому фільтрі другого ступеня ДПХ (фіг. 2). Результат компенсації НІП задовольняє повністю, однак, втрати в накопиченні корисного сигналу від цілі у 3 фазовому фільтрі та збільшення рівня фону у інших фільтрах не дозволяє так стверджувати (фіг. 3). Ідея відновлення "регенерації" ураженого імпульсом НІП дискрету дальності полягає у відновленні після компенсації НІП кепстральної складової корисного сигналу від цілі та повторного ДПХ [3]. Відновлення кепстральної складової цілі після другого ДПХ повністю відновлює втрати у накопиченні корисного сигналу, при цьому фон в усіх фазових фільтрах зникає (фіг. 4). Алгоритм відновлення кепстральної складової цілі, ураженої НІП, спрацьовує при наявності ознаки "1" - наявність цілі у визначеній дискреті дальності. Керуючу напругу виробляє виявник ознаки цілі, який реалізується за допомогою порогового пристрою, що під'єднується до комутатора компенсатора НІП. Якщо після повної компенсації НІП на виході комутатора рівень сигналу перевищує визначений поріг, формується ознака наявності цілі "1" (з порогом порівнюються сигнали накопичені всіма фазовими фільтрами, якщо хоча б в одному фільтрі є перевищення - виробляється ознака "1"). Якщо сигнали від цілі відсутні, а присутні лише імпульси НІП, то після їх повної компенсації на виході виявника ознаки цілі виробляється керуюча напруга "0" - ціль відсутня. Таким чином, для відновлення k-тої кепстральної складової цілі визначається її амплітудне значення (Uk) та підбирається необхідне значення фази 2  Fд  Т П  k  . Фазові портрети цілі, в залежності від швидкості її руху (Fд), завчасно розраховуються та їх значення, з необхідною дискретністю, зберігаються в базі даних блока виявника фази. Робота блоку виявника фази 2 UA 75793 U 5 10 15 20 зводиться до вибору найбільш схожого портрету кепстру цілі та підстановки його як відновленого значення фази. На фіг. 5 показані результати порівняльного аналізу роботи компенсатора НІП з "бланкуванням" та компенсатора НІП з "бланкуванням" + "регенерацією" уражених складових сигналу в кепстральній площині. Ефективність застосування компенсаторів EG(n) оцінювалась відносно до величини модуля спектральної щільності ехо-сигналів цілі у відсотках на виході системи СРЦ РЛС (на виході фільтрів ДПХ) при відсутності НІП. Виграш в ефективності застосування компенсатора з "регенерацією" уражених складових сигналу цілі в кепстральній площині, для випадку дії одного джерела НІП, досягає до 10 %. Зауважимо, що дослідження ефективності компенсаторів проводились для простої сигнальноперешкодової обстановки (впливу на РЛС однієї НІП), а також за умови відсутності впливу пасивних перешкод (фіг. 5). Джерела інформації: 1. Візуально-імітаційне моделювання цифрового компенсатора несинхронних імпульсних перешкод, що реалізує подвійне дискретне перетворення Хартлі / І.М. Невмержицький, А.А. Гризо // Системи озброєння і військова техніка. X.: ХУПС, 2010. - № 4(24). - С. 141-145. 2. Візуально-імітаційне моделювання цифрової системи СРЦ, що реалізує дискретне перетворення Хартлі / І.М. Невмержицький, А.А. Гризо, І.І. Калініченко, Р.Ю. Кліменко // Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України. - X.: ХУПС, 2010. - Вип. 2(4) - С. 137-140. - Укр. 3. Підвищення ефективності компенсації несинхронних імпульсних перешкод, що діють на когерентно-імпульсну РЛС, компенсатором, який реалізує подвійне дискретне перетворення Хартлі/ І.М. Невмержицький, О.А. Малишев, В.М. Купрій // Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України. - X.: ХУПС, 2011. - Вип. 1(5) - С. 103-106. - Укр. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Компенсатор імпульсних перешкод з відновленням уражених складових корисного сигналу, що містить компенсатор НІП і комутатор, який відрізняється тим, що додатково введені блок вибору максимуму, блок визначення модуля та фази кепстру, виявник ознаки цілі, виявник фази, блок відновлення кепстральної складової, блок дискретного перетворення Хартлі (ДПХ3). 3 UA 75793 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4