УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ
APPARATUS FOR SELECTING PULSED SIGNALS

Предлагаемое устройство селекции сигналов относится к области радиотехники (вычислительной техники) и может быть использовано в системах пассивного обнаружения и целеуказания и радиотехнической разведки (РТР).
Устройство селекции сигналов необходимо для разделения (селекции) принятых сигналов разведываемых источников излучения по принадлежности их к различным источникам. При этом производится определение такого важного параметра как период повторения сигналов разведываемых станций.
В большинстве устройств селекции сигналов заключение об истинности или ложности последовательности импульсов принимается на основании анализа количества измеренных повторившихся одинаковых временных интервалов.
Измерение временных интервалов может производиться двумя способами:
- при помощи различных линий задержек и схем совпадения (см. Ю.П. Мельников "Селекция импульсных сигналов радиотехнических средств по временных параметрам в бортовых станциях разведки", труды ЦНИИ 30, МО, вып.99, 1964 г.);
- при помощи цифровых устройств (см. диссертацию В.Л. Черевко "Автоматическое разделение сигналов радиолокационных станций в системах пассивного целеуказания", 1966 г.; Киев).
Известен патент США №3721905, НКИ 328-109, в котором описано устройство сортировки последовательностей импульсов из составного входного видеосигнала, состоящего из множества отдельных последовательностей сигналов. Устройство содержит ряд каналов, синхронизируемых на различных частотах с автоматической подстройкой периода синхронизации к обнаруживаемой последовательности, с помощью формируемых и опережающих стробов (селекторных импульсов).
Известна цифровая система селективного сопровождения последовательностей импульсов (патент США №3900850, публикация 1975 г., МКИ G01S 9/14), которая содержит последовательно соединенные блок измерения межимпульсных интервалов, блок распределения, блок следования, блок запрета, причем второй выход блока следования соединен со вторым входом блока измерения межимпульсных интервалов.
Известно устройство для селекции сигналов импульсных РЛС, содержащее селектор по параметру частоты следования импульсов, включающее делители частоты, представляющие собой счетчики импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности селекции сигналов по переменным параметрам, импульсные входы разрядов каждого счетчика подключены к схеме управления, коммутирующей выходы в зависимости от частоты следования импульсов, причем цепь обратной связи по параметру частоты следования пачек импульсов соединена через схему совпадения сигналов и строба со входом селектора по параметру частоты следования импульсов.
<mrow><mfrac bevelled="true"><mi>N</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow>
<mrow><mfrac bevelled="true"><mi>N</mi><mn>3</mn></mfrac></mrow>
<mrow><mfrac bevelled="true"><mi>N</mi><mn>4</mn></mfrac></mrow>
Известен временной селектор последовательностей сигналов, содержащий коммутатор, схему измерения временных интервалов, схему сравнения кодов N, схему построения стробов и схему совпадения, отличающийся тем, что, с целью устранения, возможности стробирования последовательностей с фиктивными периодами, кратными периодам последовательностей, поступающих на вход селектора, в него введена схема проверки на кратность, включенная между выходами схемы совпадения и входами схем сравнения кодов N и
,
,
, … и т.д.
Одним из основных недостатков этих устройств селекции сигналов является низкая помехозащищенность, что затрудняет их использовать при разработке систем, функционирующих в сложном и насыщенном современном разведываемом радиолокационном поле. Кроме того, эти устройства не обеспечивают выполнение требований по допустимому уровню вероятности ложных тревог.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому устройству является система селективного сопровождения последовательностей.
Устройство-прототип состоит из последовательно соединенных счетчика адреса записи, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), счетчика адреса считывания, блока измерения межимпульсных интервалов, блока стробирования, блока распределения, блока слежения и блока запрета, выход которого соединен со вторым входом блока стробирования, а второй выход блока слежения соединен со 2 входом блока измерения межимпульсных интервалов, второй выход блока стробирования соединен с последовательно включенными блоком формирования периода повторения последовательности, блока формирования порога, блока проверки порога, выход которого служит выходом устройства, а входом служит вход счетчика адреса записи.
<mrow><msub><mi>n</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mi>T</mi></mfrac></mrow>
ист
пор
ист
ист
пор
Устройство-прототип работает следующим образом: на вход счетчика адреса записи поступает информация о параметрах принятых сигналов разведываемых источников излучения в виде двоичного кода, которая по вырабатываемому адресу в счетчике поступает на определенное место в ОЗУ. При этом счетчик адреса записи работает в замкнутом цикле по количеству ячеек ОЗУ. При этом счетчик адреса считывания последовательно с каждой ячейки ОЗУ считывает информацию о параметрах сигналов, которые поступают в блок измерения межимпульсных интервалов, в котором производится измерение временного интервала между каждыми двумя соседними импульсами, после чего последовательности поступают в первоначальный момент через блок стробирования в блок распределения, в котором формируются стробы для прогнозирования появления в последовательности входных сигналов и если они попадают в эти стробы, то в блоке слежения производится коррекция межимпульсного интервала в соответствии с ошибкой между прогнозируемым и действительным временем появления каждого из последовательных импульсов последовательности. В блоке запрета производится проверка выполнения предварительного критерия обнаружения, и если он выполняется для последовательности, то в блок стробирования поступает сигнал, по которому измеренные межимпульсные интервалы поступают через блок стробирования в блок формирования периода повторения последовательности. В этом блоке производится сравнение измеренного интервала времени с оценкой периода повторения, полученного по количеству измерений, равных предварительному критерию обнаружения. В блоке формирования порога после окончания последовательности по заданному критерию окончания, формируется порог. Этот порог рассчитывается в соответствии с выражением
, где Δt - интервал приема сигналов, а T - измеренный период повторения сигналов в последовательности. В блоке проверки порога производится сравнение n и n, где n - количество периодов повторения в последовательности. Если n≥n, то последовательность считается истинной и поступает на выход, в противном случае последовательность считается ложной и обнуляется.
К недостаткам данного устройства селекции следует отнести недостаточную помехозащищенность при работе в сложном современном разведываемом радиолокационном поле, характеризующемся большой интенсивностью сигналов. В таком поле данное устройство не обеспечивает выполнение требований по допустимому уровню вероятности ложных тревог.
Целью данного изобретения является повышение помехозащищенности устройства селекции путем обеспечения постоянства вероятности ложных тревог при увеличении интенсивности входного потока сигналов.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство селекции сигналов, состоящее из последовательно соединенных счетчика адреса записи, ОЗУ, счетчика адреса считывания, блока измерения межимпульсных интервалов, блока стробирования, блока распределения, блока слежения, блока запрета, выход которого соединен со вторым входом блока стробирования, а второй выход блока слежения соединен со вторым входом блока измерения межимпульсных интервалов, при этом второй выход блока стробирования соединен с последовательно включенными блоком формирования периода повторения последовательности, блоком формирования порога и блоком проверки порога, выход которого является выходом устройства - дополнительно введены схема "И", триггер, дешифратор I и дешифратор II, причем входы дешифраторов I и II соединены со вторыми выходами соответственно счетчика адреса записи и счетчика адреса считывания, а выходы дешифратора I и дешифратора II соединены с первым и вторым входами триггера, входом устройства служит первый вход схемы "И", второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход схемы "И" соединен со входом счетчика адреса записи.
лт
Такое построение устройства селекции сигналов позволяет повысить помехозащищенность (обеспечить постоянство вероятности ложных тревог при увеличении интенсивности входного потока сигналов). Это происходит вследствие того, что входная информация записывается в ОЗУ до тех пор, пока код счетчика адреса записи не сравнится с кодом дешифратора I, с которого в этот момент времени снимается сигнал на триггер, по которому с последнего поступает сигнал запрета на схему "И". Этот сигнал запрета снимается после того как код счетчика адреса считывания достигнет определенного значения, после чего с дешифратора II поступает сигнал на триггер, который снимает сигнал запрета на схему "И" и таким образом происходит новая запись информации о сигналах входного потока, это позволяет исключить запись новой информации на места в ОЗУ, из которого не произошло считывания необработанной информации. Повторная запись новой информации на старую, необработанную, приводит к увеличению вероятности образования ложных целей. Так как устройства селекции сигналов не могут работать в реальном масштабе времени, то при увеличении интенсивности входного потока сигналов происходит увеличение Р, а предлагаемое устройство исключает возможность повторной записи.
лт
На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства селекции сигналов, на фиг.2 - зависимость вероятности ложных тревог Р от интенсивности входного потока сигналов.
Предлагаемое устройство селекции сигналов (фиг.1) состоит из последовательно соединенных схемы "И" 1, счетчика адреса записи 2, ОЗУ 3, счетчика адреса считывания 4, блока измерения межимпульсных интервалов 5, блока стробирования 6, блока распределения 7, блока слежения 8 и блока запрета 9, выход которого соединен со вторым входом блока стробирования 6, а второй выход блока слежения 8 соединен со вторым входом блока измерения межимпульсных интервалов 5, при чем второй выход блока стробирования 6 соединен с последовательно соединенными блоком формирования периода повторения последовательности 10, блоком формирования порога 11, блоком проверки порога 12, а второй выход счетчика адреса записи 2 соединен с последовательно соединенными дешифратором I 13, триггером 14, выход которого соединен со вторым входом схемы "И" 1, а второй выход счетчика адреса считывания 4 соединен со входом дешифратора II 15, выход которого соединен со вторым входом триггера 14. Входом устройства селекции сигналов является первый вход схемы "И" 1, а выходом устройства выход блока проверки порога 12.
<mrow><mover><mi>T</mi><mo>^</mo></mover></mrow>
<mrow />
<mrow><msub><mi>n</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mi>T</mi></mfrac></mrow>
пор
ист
ист
ист
пор
Устройство селекции сигналов работает следующим образом: в первоначальный момент времени информация о параметрах разведываемых сигналов поступает через схему "И" 1 и счетчик адреса записи 2 в ОЗУ 3, в которое записывается по адресу, сформированному в счетчике адреса записи 2, вся необходимая информация о параметрах каждого сигнала. Запись информации в ОЗУ 3 производится с частотой поступления импульсов. Считывания информации по адресам ОЗУ 3 производится с помощью счетчика адреса считывания 4, но частота считывания значительно ниже частоты записи, что обусловлено значительным временем обработки в устройстве селекции. Считанная информация о сигналах (в том числе и время прихода каждого импульса) поступает в блок измерения межимпульсных интервалов 5, в котором происходит измерение временного интервала между каждыми двумя соседними импульсами. После измерения временного интервала данная последовательность из двух импульсов, в первоначальный момент времени через блок стробирования 6, поступает в блок распределения 7. В этом блоке формируются временные стробы для прогнозирования появления в последовательности входных сигналов. В блоке слежения 8 производится коррекция межимпульсного интервала в соответствии с ошибкой между прогнозируемым и действительным временем появления каждого из последовательных импульсов последовательности. В блоке запрета 9 производится проверка выполнения предварительного критерия обнаружения и если он выполняется для данной последовательности, то в блок стробирования 6 поступает сигнал, по которому измеренные межимпульсные интервалы поступают через блок стробирования 6 в блок формирования периода повторения последовательности 10. В этом блоке производится сравнение измеренного значения межимпульсного интервала с оценкой
периода повторения, полученной по количеству измерений, равных значению предварительного критерия обнаружения. В блоке формирования порога 11 после окончания последовательности по заданному критерию окончания (к примеру, два пропуска подряд) формируется порог обнаружения, который рассчитывается в соответствии с выражением
, где Δt - интервал времени приема сигналов, а T - измеренный период повторения сигналов в последовательности. В блоке проверки порога 12 производится сравнение n и n, где n - количество периодов повторения в последовательности. Если n≥n то последовательность считается истинной и поступает на выход, в противном случае последовательность считается ложной и обнуляется. При сравнении кода адреса записи с одним из кодов дешифратора I с последнего поступает сигнал на первый вход триггера 14, который снимает сигнал разрешения со входа схемы "И" 1 и тем самым запрещает дальнейшую запись обнаруженных сигналов в ОЗУ 3. Код адреса считывания со счетчика адреса считывания 4 поступает в дешифратор II 15 и при сравнении с одним из его кодов с дешифратора II 15 выдается сигнал на второй вход триггера 14, который выдает сигнал разрешения на схему "И" 1, по которому начинает производиться запись принятых сигналов в ОЗУ 3.
Результаты статистического моделирования работы предлагаемого устройства подтвердили его эффективность. Моделирование проводилось на ЦВМ "БЭСМ-6". Моделировалась работа предлагаемого устройства и устройства прототипа при одних и тех же условиях при интенсивности входного потока сигналов до 60 кГц.
лт
Данные моделирования приведены на фиг.2. По оси абсцисс отложено значение вероятности ложных тревог Р, а по оси ординат - интенсивность входных сигналов в кГц. Кривая 16 характеризует работу предлагаемого устройства, а кривая 17 - устройства прототипа.
лт
лт
лт
-3
-3
Как видно из графика, Р предлагаемого устройства достигает допустимого значения Р=10 при интенсивности входного потока порядка 60 кГц, в то время как устройство прототип обеспечивает допустимое значение Р=10 при интенсивности входного потока ниже 20 кГц.