close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2335782

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 335 782
(13)
C1
(51) МПК
G01S 7/36
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2007106099/09, 20.02.2007
(72) Автор(ы):
Компаниец Юрий Игоревич (RU),
Кривченков Дмитрий Николаевич (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
20.02.2007
(45) Опубликовано: 10.10.2008 Бюл. № 28
(54) СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ БОКОВЫХ ЛЕПЕСТКОВ АВТОКОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ
2 3 3 5 7 8 2
отдельно дл каждого периода излучени , а
результаты
оптимальной
фильтрации
двух
последовательных
периодов
зондировани складываютс ;
при
этом
если
фазокодоманипулированные
сигналы
были
согласованы, то уровень боковых лепестков
результата суммировани будет равен нулю.
Достигаемый технический результат состоит в
улучшение качества распознавани радиосигналов
на фоне шумов. 4 ил.
R U
(57) Реферат:
За вленный способ может использоватьс в
устройствах обработки радио- и радиолокационных
сигналов дл улучшени распознавани широкополосных сигналов на фоне шумов.
Сущность способа состоит в том, что в каждом
периоде зондировани излучают один из двух,
согласованных
друг
с
другом,
фазокодоманипулированных
сигналов,
на
приемной стороне производитс сжатие оптимальна фильтраци - прин тых сигналов
Страница: 1
RU
C 1
C 1
ШИРОКОПОЛОСНОГО СИГНАЛА
2 3 3 5 7 8 2
Адрес дл переписки:
390000, г.Р зань, ул. Семинарска , 32, ФГУП
ГРПЗ, отдел 149, В.И. Калинкину
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2086998 C1, 10.08.1997. RU 2107926
C1, 27.03.1998. RU 734716 A1, 15.05.1980. US
5732002 A, 24.03.1998. WO 2006078314 A2,
27.07.2006.
(73) Патентообладатель(и):
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
"ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РЯЗАНСКИЙ
ПРИБОРНЫЙ ЗАВОД" (RU)
C 1
C 1
2 3 3 5 7 8 2
2 3 3 5 7 8 2
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 335 782
(13)
C1
(51) Int. Cl.
G01S 7/36
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2007106099/09, 20.02.2007
(72) Inventor(s):
Kompaniets Jurij Igorevich (RU),
Krivchenkov Dmitrij Nikolaevich (RU)
(24) Effective date for property rights: 20.02.2007
(45) Date of publication: 10.10.2008 Bull. 28
2 3 3 5 7 8 2
R U
Страница: 3
EN
3 dwg, 1 tbl
C 1
C 1
FUNCTION
(57) Abstract:
FIELD: physics.
SUBSTANCE: within each sweep one of two
intermarched phase-code-manipulated signals is
generated. At receiving end sensed signals are
compressed - optimally filtered - separately for
each generation. Results of optimal filtering
within two sequential soundings are summed; thus
if phase-code-manipulated signals are matched,
sidelobes mix is equal to zero.
EFFECT: higher quality of radio signals noise
recognition.
2 3 3 5 7 8 2
(54) METHOD OF SIDELOBE EXTINCTION OF BROADBAND SIGNAL AUTOCORRELATION
R U
Mail address:
390000, g.Rjazan', ul. Seminarskaja, 32, FGUP
GRPZ, otdel 149, V.I. Kalinkinu
(73) Proprietor(s):
FEDERAL'NOE GOSUDARSTVENNOE
UNITARNOE PREDPRIJaTIE
"GOSUDARSTVENNYJ RJaZANSKIJ PRIBORNYJ
ZAVOD" (RU)
RU 2 335 782 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к системам, использующим отражение или вторичное излучение
радиоволн, например радарным системам, в которых дл передачи импульсов
используетс фазова модул ци частоты. За вленный способ может использоватьс в
устройствах обработки радио- и радиолокационных сигналов дл улучшени распознавани широкополосных сигналов на фоне шумов.
В радарных системах от параметров зондирующего сигнала завис т основные
характеристики: максимальна дальность действи , точность определени координат и
скорость объектов, разрешающа способность по дальности и скорости. В зависимости от
предъ вл емых требований выбирают тот или другой вид модул ции сигнала. В св зи с
развитием статистических методов анализа и синтеза устройств обработки сигнала
первостепенное значение дл характеристики зондирующего сигнала приобрела функци автокоррел ции, поскольку оптимальна обработка сигнала включает операцию умножени прин того сигнала на ожидаемый с последующим усреднением результата дл уменьшени вли ни помех. Автокоррел ционна функци вл етс весьма удобной
характеристикой, позвол ющей оценить потенциальные возможности сигнала и наиболее
целесообразно выбрать его параметры и методы обработки. Дл получени высокой
разрешающей способности, точности и однозначности при измерении дальности и скорости
необходим сигнал, автокоррел ционна функци которого имеет единственный пик в
начале координат. [Радиотехнические системы под ред. Казаринова Ю.М. М.: Советское
радио, 1968, глава 3, с 67-72].
Наиболее удовлетвор ет сформулированным требовани м сигнал в виде кодированной
по фазе последовательности из большого числа импульсов - фазова (фазокодова )
манипул ци . Сигналы с кодированием по фазе отличаютс тем, что в них длинный
радиоимпульс разбиваетс на некоторое число более коротких подимпульсов. Все
подимпульсы имеют равную длительность и частоту заполнени ; каждый подимпульс
передаетс с определенным значением фазы. Фаза каждого подимпульса выбираетс в
соответствии с фазовым кодом. Наибольшее распространение получило фазовое
кодирование, в котором используютс бинарные фазовые коды. Специальный класс
бинарных кодов составл ют оптимальные коды, или коды Баркера. [Справочник по
радиолокации под ред. Скольника М. М.: Советское радио, 1979, раздел 8.5, с.419-420].
Известен способ обнаружени целей импульсной радиолокационной станцией [патент
RU №2270461, МПК G01S 13/26, 2006], в котором применена обработка широкополосных
сигналов, промодулированных в соответствии с кодом Баркера. При использовании
фазокодоманипулированных (ФКМ) сигналов с использованием кода Баркера, в результате
сжати (оптимальной фильтрации) ФКМ сигнала, амплитуда максимального пика
результата сжати равна длине фазового кода, а амплитуда боковых лепестков меньше
или равна 1. Максимальна длина кода Баркера равна 13, а отношение пикового значени боковых лепестков АКФ к максимальному пику ? дл кодов Баркера ?1/13.
Дл уменьшени ? используют минимаксные последовательности, но при этом
возрастает длина кода и амплитуда боковых лепестков.
Использование минимаксных последовательностей и кодов Баркера не обеспечивает
амплитуду боковых лепестков АКФ фазового кода равную нулю, а следовательно, и
амплитуду боковых лепестков результата сжати ФКМ сигнала, промодулированого
данным фазовым кодом, равную нулю.
Известен способ уменьшени уровн боковых лепестков в радиолокаторе со сжатием
фазокодоманипулированного сигнала [патент RU №2086998, МПК G01S 7/36, 1997], при
котором в заданное угловое направление излучают два импульсных
фазокодоманипулированных сигнала на разных несущих частотах.
Техническа реализаци такого способа значительно затруднена из-за аппаратной
сложности приемопередающего устройства.
Технический результат, на который направлено изобретение, состоит в повышении
разрешающей способности радарных систем, улучшении распознавани широкополосных
сигналов на фоне шумов.
Страница: 4
DE
RU 2 335 782 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Технический результат достигаетс тем, что выполн ют подавление боковых лепестков
автокоррел ционной функции широкополосного сигнала. Дл этого производ т излучение
импульсных фазокодоманипулированных сигналов с изменением кода фазовой
манипул ции от периода к периоду повторени зондирующих импульсов, прием
отраженных сигналов и их обработку. При этом в каждом периоде зондировани излучают
один из двух согласованных друг с другом фазокодоманипулированных сигналов, у которых
амплитуды боковых лепестков автокоррел ционных функций равны по модулю, но имеют
противоположные знаки, а основные пики автокоррел ционных функций равны. При
приеме отраженных сигналов производ т их сжатие (оптимальную фильтрацию) отдельно
дл каждого периода повторени зондирующих импульсов, суммируют результаты сжати с
задержкой первого результата относительно второго, на период зондировани , в
соответствии с временным положением согласованных друг с другом
фазокодоманипулированных сигналов.
Сущность изобретени по сн етс следующим образом.
Если фазокодоманипулированные сигналы были согласованы, то уровень боковых
лепестков результата суммировани будет равен нулю, а полезный сигнал (основной пик)
увеличитс в два раза.
Формируетс два разных сигнала с кодированием по фазе и одинаковой длины так, что
амплитуды максимальных пиков автокоррел ционных функций дл данных сигналов были
бы равны N, где N - число элементов или длина фазового кода. Значени боковых
лепестков АКФ одного сигнала равны по модулю значени ми боковых лепестков АКФ
второго сигнала, но имеют разные знаки. Такие последовательности (коды) будем
называть совместимыми, а ФКМ сигналы, промодулированные в соответствии с
совместимыми фазовыми кодами - согласованными сигналами.
Фазовые коды - совместимы, если количество их элементов N кратно двум:
Из любого из совместимых фазовых кодов длиной N можно получить совместимые
фазовые коды длиной 2ЧN и N/2. Но не все фазовые коды, удовлетвор ющие (1), вл ютс совместимыми. На фиг.1 приведена структурна схема, использу которую построены
совместимые фазовые коды дл ФКМ сигналов длиной шестнадцать.
На структурной схеме условно обозначены цифрами с 1 по 40, соответственно триггеры
с первого по сороковой, в которых записываютс элементы фазовых кодов. Триггеры с
первого по восьмой образуют формирователь исходного кода 41, в котором записываютс элементы Si, соответствующие исходному коду, длиной, равной восемь (от S0 до S7).
Триггеры с дев того по двадцать четвертый образуют формирователь первой совместимой
последовательности 42, в котором записываютс элементы Аi, длина фазового кода равна
шестнадцати (от A0 до A15). Триггеры с двадцать п того по сороковой образуют
формирователь второй совместимой последовательности 43, в котором записываютс элементы Вi, длина фазового кода равна шестнадцати (от В0 до B15). Цифрами с 44 по 55
обозначены инверторы, соответственно с первого по двенадцатый.
На схеме первый триггер 1 соединен с дев тым триггером 9 и через четвертый инвертор
47 с двадцать четвертым триггером 24. Второй триггер 2 соединен с дес тым триггером
10 и через третий инвертор 46 с двадцать третьим триггером 23. Третий триггер 3
соединен с одиннадцатым 11 и с двадцать вторым триггерами 22. Четвертый триггер 4
соединен с двенадцатым 12 и двадцать первым триггерами 21. П тый триггер 5 соединен с
тринадцатым триггером 13 и через второй инвертор 45 с двадцатым триггером 20. Шестой
триггер 6 соединен с четырнадцатым триггером 14 и через первый инвертор 44 с
дев тнадцатым триггером 19. Седьмой триггер 7 соединен с п тнадцатым 15 и с
восемнадцатым 18 триггерами. Восьмой триггер 8 соединен с шестнадцатым 16 и с
семнадцатым 17 триггерами. Выход дев того триггера 9 через п тый инвертор 48 соединен
с двадцать п тым 25 триггером. Выход дес того 10 триггера через шестой инвертор 49
соединен с двадцать шестым триггером 26. Выход одиннадцатого триггера 11 соединен с
двадцать седьмым триггером 27. Выход двенадцатого триггера 12 соединен с двадцать
Страница: 5
RU 2 335 782 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
восьмым триггером 28. Выход тринадцатого триггера 13 через седьмой инвертор 50
соединен с двадцать дев тым триггером 29. Выход четырнадцатого триггера 14 через
седьмой инвертор 51 соединен с тридцатым триггером 30. Выход п тнадцатого триггера 15
соединен с тридцать первым триггером 31. Выход шестнадцатого триггера 16 соединен с
тридцать вторым триггером 32. Выход семнадцатого триггера 17 через дев тый инвертор
52 соединен с тридцать третьим триггером 33. Выход восемнадцатого триггера 18 через
дес тый инвертор 53 соединен с тридцать четвертым триггером 34. Выход дев тнадцатого
триггера 19 соединен с тридцать п тым триггером 35. Выход двадцатого триггера 20
соединен с тридцать шестым триггером 36. Выход двадцать первого триггера 21 через
одиннадцатый инвертор 54 соединен с тридцать седьмым триггером 37. Выход двадцать
второго триггера 22 через двенадцатый инвертор 55 соединен с тридцать восьмым
триггером 38. Выход двадцать третьего триггера 23 соединен с тридцать дев тым
триггером 39. Выход двадцать четвертого триггера 24 соединен с сороковым триггером 40.
На приведенной схеме из исходного кода Si получаютс два совместимых фазовых кода:
первый Аi и второй Вi. Исходный код Si соответствует разр дам восьмиразр дного счетчика
с шагом единица. Исходный код Si измен етс до тех пор, пока не будут получены первый
Аi и второй Вi совместимые фазовые коды. Таким образом, исходна последовательность
формируетс перебором, а полученные две фазовые последовательности анализируютс на совместимость их АКФ. Указанна операци осуществл етс с помощью ЭВМ.
Подобна схема реализуема дл получени совместимых кодов длиной N=2 n, где n целое число и n?2. При этом длина исходного кода Si равна N/2. Перва половина первого
фазового кода Аi совпадает с исходным кодом Si, Аi=Si, при 0?i<N/2. Втора половина
первого фазового кода A(N-1)-i=Si, где 0?i<N/2. При этом втора половина первого фазового
кода Аi подвергаетс побитовой инверсии с шагом step (1?step?N/4 и step кратно двум),
то есть инвертируютс step элементов второй половины кода, затем step элементов
пропускаютс , и так до конца первого фазового кода Аi. Например, дл устройства, схема
которого изображена на фиг.1, step=2, поэтому при получении элементов первого
фазового кода Ai: A15, А14 и А11, А10 используют инверторы, а дл элементов А13, А12 и А9, А8 инверторы не используют.
Второй фазового код Вi получают из первого фазового кода Аi путем побитовой
инверсии с шагом step так же, как и дл второй половины фазового кода Аi, но только
второй фазовый код Вi инвертируетс полностью.
Использу совместимые фазовые коды длиной N/2 и подобную схему, получены
совместимые фазовые коды длиной N, если в качестве исходного кода Si использовать
любой из имеющихс совместимых кодов длиной N/2.
На фиг.4 в таблице приведен пример совместимых фазовых кодовых
последовательностей длиной N=32.
Сформированные ФКМ сигналы излучают в разные периоды зондировани поочередно,
в одном угловом направлении. Отраженные сигналы на приемной стороне подвергают
оптимальной фильтрации (сжатию) отдельно дл каждого периода зондировани . А
результаты оптимальной фильтрации двух последовательных периодов зондировани складываютс .
На фиг.2 изображено устройство дл реализации за вленного способа. Устройство
состоит из первого ключа 56, первого оптимального фильтра 57, второго оптимального
фильтра 58, первого элемента задержки 59, второго элемента задержки 60, второго ключа
61, третьего ключа 62 и сумматора 63. Вход первого ключа 56 вл етс входом
устройства. Первый выход первого ключа 56 соединен с входом первого оптимального
фильтра 57, выход которого соединен с входом первого элемента задержки 59 и первым
входом второго ключа 61. Выход первого элемента задержки 59 соединен со вторым
входом второго ключа 61, выход которого соединен с первым входом сумматора 63, выход
которого вл етс выходом устройства. Второй выход первого ключа 56 соединен с входом
второго оптимального фильтра 58, выход которого соединен с входом второго элемента
задержки 60 и вторым входом третьего ключа 62. Выход второго элемента задержки 60
Страница: 6
RU 2 335 782 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
соединен с первым входом третьего ключа 62, выход которого соединен со вторым входом
сумматора 63. Управл ющий импульс 64 поступает на управл ющие входы первого 56,
второго 61 и третьего ключей 62.
Работает устройство следующим образом.
Управл ющий импульс 64 управл ет положени ми первого 56, второго 61 и третьего 62
ключей устройства в соответствии с периодом зондировани . Первый оптимальный фильтр
57 согласован с первым, совместим фазовым кодом, второй оптимальный фильтр 58
согласован со вторым, совместим фазовым кодом.
Первый период зондировани .
При приеме первого зондирующего сигнала А, соответствующего первому
согласованному фазовому коду, управл ющий импульс 64 устанавливает первый 56,
второй 61 и третий 62 ключи в положение один. Прин тый сигнал А через первый ключ 56
поступает на первый оптимальный фильтр 57, где производитс его сжатие. С выхода
первого оптимального фильтра 57 сигнал А1, соответствующий результату сжати ,
поступает на первый элемент задержки 59 (врем задержки равно периоду зондировани ).
Второй период зондировани .
Управл ющий импульс 64 устанавливает первый 56, второй 61 и третий 62 ключи в
положение два. Прин тый сигнал В, соответствующий второму согласованному фазовому
коду, через первый ключ 56 поступает на второй оптимальный фильтр 58, где
производитс его сжатие. С выхода второго оптимального фильтра 58 сигнал В1,
соответствующий результату сжати , поступает на второй элемент задержки 60 (врем задержки равно периоду зондировани ) и через третий ключ 62 на второй вход сумматора
63. В это же врем на первый вход сумматора 63 через второй ключ 61 с выхода первого
элемента задержки 59 поступает сигнал А1', равный сигналу А1, но задержанный на один
период зондировани . Поскольку АКФ дл согласованных сигналов А и В имеют равные по
модулю, но противоположные по знаку амплитуды боковых лепестков, то при сложении они
взаимно компенсируютс . Основной пик АКФ первого согласованного сигнала А равен
основному пику второго согласованного сигнала В, поэтому при сложении значение
основного пика суммарного сигнала удвоитс .
Третий период зондировани .
Управл ющий импульс 64 устанавливает первый 56, второй 61 и третий 62 ключи в
положение один. Прин тый сигнал А через первый ключ 56 поступает на первый
оптимальный фильтр 57, где производитс его сжатие. С выхода первого оптимального
фильтра 57 сигнал А1, соответствующий результату сжати , поступает на первый элемент
задержки 59 и через второй ключ 61 на первый вход сумматора 63. В это же врем на
второй вход сумматора 63 через третий ключ 62 с выхода второго элемента задержки 60
поступает сигнал В1', равный сигналу В1, но задержанный на один период зондировани .
В этот период зондировани складываютс сигналы В1' и А2, которые вл ютс согласованными между собой, соответственно результат суммировани аналогичен
предыдущему периоду зондировани .
Далее работа схемы повтор етс , начина со второго периода зондировани .
Дл по снени работы схемы приведена диаграмма сигналов фиг.3, на которой
показаны:
а) отраженные прин тые ФКМ сигналы, где А соответствует приему первого
согласованного сигнала, а В - второму согласованному сигналу;
б) сигнал на выходе первого оптимального фильтра 57, работающего с первым
согласованным сигналом;
в) сигнал б) на выходе первого элемента задержки 59 (врем задержки равно периоду
зондировани );
г) сигнал на выходе второго оптимального фильтра 58, работающего со вторым
согласованным сигналом;
д) сигнал г) на выходе второго элемента задержки 60 (врем задержки равно периоду
зондировани );
Страница: 7
RU 2 335 782 C1
5
10
15
20
25
е) сигнал на выходе сумматора 63 результатов оптимальной фильтрации.
Из вышеизложенного сно, что после сжати одного и второго ФКМ сигнала получено
отношение пикового значени боковых лепестков АКФ к максимуму хуже, чем дл ФКМ
сигнала, промодулированного в соответствии с кодом Баркера, максимальной длины,
равной тринадцати. Но если просуммировать результат сжати , то уровень боковых
лепестков будет равен нулю, а основной пик увеличитс в два раза.
Таким образом, использование согласованных сигналов в радарных системах повышает
разрешающую способность систем, а в средствах св зи значительно повышает
помехоустойчивость каналов св зи. Тем более что, как было показано выше, возможно
получить согласованные ФКМ сигналы любой длины, кратной двум, при этом уровень
боковых лепестков АКФ суммарного сигнала останетс равным нулю, а основной пик будет
увеличиватьс с увеличением длины согласованных сигналов.
Формула изобретени Способ подавлени боковых лепестков автокоррел ционной функции широкополосного
сигнала, включающий излучение импульсных фазокодоманипулированных сигналов с
изменением кода фазовой манипул ции от периода к периоду повторени зондирующих
импульсов, прием отраженных сигналов и их обработку, отличающийс тем, что в каждом
периоде зондировани излучают один из двух согласованных друг с другом
фазокодоманипулированных сигналов, у которых амплитуды боковых лепестков
автокоррел ционных функций равны по модулю, но имеют противоположные знаки, а
основные пики автокоррел ционных функций равны, при приеме отраженных сигналов
производ т их сжатие отдельно дл каждого периода повторени зондирующих импульсов,
суммируют результаты сжати отраженных сигналов с задержкой первого результата
относительно второго на период зондировани , в соответствии с временным положением
согласованных друг с другом фазокодоманипулированных сигналов.
30
35
40
45
50
Страница: 8
CL
RU 2 335 782 C1
Страница: 9
DR
RU 2 335 782 C1
Страница: 10
RU 2 335 782 C1
Страница: 11
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
243 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа