Устройство обнаружения сигнала, прошедшего априорно неизвестную трассу распространения
PASSED PRIORY UNKNOWN DISTRIBUTION ROUTE SIGNAL DETECTION DEVICE

Изобретение относится к цифровой технике обработки сигналов в части обнаружения аналогового сигнала по его преобразованным нулям Фурье-образа.
Известно устройство [L. Chudnovskiy, V. IvanovNoiseSignalSelf-SynchronizationinOptimalDetectionSystems // AIS-2016 «ATMOSPHERE, IONOSPHERE, SAFETY», Kaliningrad, 2016, ISBN 978-5-9971-0412-2, P. 316-319] факторизации исходного сигнала и импульсной характеристики трассовых искажений по нулям Фурье-образа в комплексной плоскости частот. Недостаток устройства - отсутствие в нем автоматизации разделения нулей Фурье-образа на сигнальные и трассовые нули.
Наиболее близким техническим решением является устройство [Л.С. Чудновский Восстановление речевого сигнала, искаженного линейной трассой распространения // Проблемы криминалистической экспертизы видео и звукозаписи / Мин. юстиции СССР, ВНИИСЭ. - М., 1990, 45-55], содержащее последовательно расположенные аналого-цифровой преобразователь, блок определения нулей сигнала и согласованный фильтр. Недостаток устройства заключается в большом объеме вычислительных процедур, реализующих данный способ.
Технический результат изобретения - уменьшение объема вычислительных затрат за счет того, что блок определения нулей сигнала имеет объемный алгоритм обработки сигнала, сказывающийся на быстродействии устройства.
0
0
1
0+
2
Технический результат достигается тем, что в устройстве обнаружения сигнала, прошедшего априорно неизвестную трассу распространения, содержащем последовательно расположенные аналого-цифровой преобразователь, блок определения нулей сигнала и фильтр, являющийся выходом устройства, между блоком определения нулей сигнала и фильтром дополнительно введены расположенные друг за другом преобразователь нулей z-плоскости в нули комплексной ω-плоскости, формирователь выходного сигнала и сумматор, причем фильтр выполнен решетчатым с дополнительным входом, к которому подключен дополнительно введенный блок хранения эталонов преобразованных сигналов, сам блок определения нулей сигнала выполнен в z-плоскости с возможностью обнаружения импульсного сигнала по превышению порога в точке n и осуществления его финитизации на отрезке [n-n;nn] с расчетом корней полинома
где
k
X(Z) - произведение корней полинома;
k
Z - корень полинома;
x(n) - оцифрованная последовательность входного сигнала;
n
Z - переменная степени полинома
и передачи полученных значений в преобразователь нулей z-плоскости в нули комплексной ω-плоскости.
На рисунке изображена структурная схема устройства. Устройство содержит: аналого-цифровой преобразователь 1, блок определения нулей сигнала в z-плоскости 2, преобразователь нулей z-плоскости в нули комплексной ω-плоскости 3, формирователь выходного сигнала 4, сумматор 5, решетчатый фильтр 6, блок эталонов преобразованных сигналов 7. Расположенные друг за другом преобразователь нулей z-плоскости в нули комплексной ω-плоскости 3, формирователь выходного сигнала 4, сумматор 5, решетчатый фильтр 6 с двумя входами и блок эталонов преобразованных сигналов 7 введены дополнительно. Дополнительно введенный блок эталонов преобразованных сигналов 7 присоединен к дополнительному входу решетчатого фильтра 6.
0
0
1
0+
2
Блок определения нулей сигнала в z-плоскости 2 выполнен с возможностью обнаружения импульсного сигнала по превышению порога в точке n и осуществления его финитизации на отрезке [n-n; nn] с расчетом корней полинома
где
k
X(Z) - произведение корней полинома;
k
Z - корень полинома;
x(n) - оцифрованная последовательность входного сигнала;
n
Z - переменная степени полинома
и передачи полученных значений в преобразователь нулей z-плоскости в нули комплексной ω-плоскости.
Устройство имеет следующие функциональные связи. Выход аналого-цифрового преобразователя 1 соединен со входом блока определения нулей сигнала в z-плоскости 2, выход которого соединен со входом преобразователя нулей z-плоскости в нули комплексной ω-плоскости 3, выход которого через формирователь выходного сигнала 4 соединен с последовательно соединенными сумматором 5 и решетчатым фильтром 6. К дополнительному входу решетчатого фильтра 6 для подачи эталонов полезных сигналов подключен блок эталонов преобразованных сигналов 7. Выход решетчатого фильтра 6 является выходом устройства.
Рассмотрим работу устройства. В ее основу положено свойство аналитического продолжения финитной функции, заданной на временном окне длительностью Т, содержащей только нули в комплексной плоскости частот. По координатам нулей можно восстановить исходную финитную функцию с точностью до амплитуды и времени появления сигнала. При прохождении полезного сигнала через линейную трассу к нулям полезного сигнала в комплексной плоскости частот добавляются нули трассовых искажений. Если нули преобразовать в полюса, провести обратное преобразование Фурье для каждого полюса отдельно и просуммировать, то возникает аналог полезного сигнала и аналог трассовых искажений в виде аддитивного шума. Согласованная фильтрация преобразованного полезного сигнала позволяет удалить аддитивный шум, т.е. отфильтровать трассовые искажения.
0
0
1
0+
2
Входной сигнал x(t) оцифровывается с интервалом дискретизации Δt и превращается в последовательность x(n) в аналого-цифровом преобразователе 1. Далее в блоке определения нулей сигнала 2, осуществляется обнаружение импульсного сигнала по превышению порога в точке n и далее осуществляется его финитизация на отрезке [n-n; nn]. Затем рассчитываются корни полинома выражения
k
k
k
k
k
k
Учитывая, расположение корней полинома Z=ReZ+iImZ в плоскости Z, в преобразователе z-плоскости в комплексную ω-плоскость, получаем оценки для вычисления корней в ω плоскости: ω=Reω+iImω:
k
k
По координатам Im(ω) и Re(ω) в формирователе выходного сигнала и сумматоре последовательно формируется следующий сигнал
s
т
Учитывая, что сигнал Y(t) содержит две аддитивные добавки, а именно сам полезный сигнал Y(t) и трассовые искажения Y(t), выделение полезного сигнала осуществляется в решетчатом фильтре 6 по формуле:
j
где: * - операция свертки; Y(t) - набор обнаруживаемых сигналов в блоке эталонов преобразованных сигналов.
j
j
Обнаружение сигнала из заданного класса Y(t) осуществляется по supΘ(t) в решетчатом фильтре.