Вероятностный пеленгатор

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в вычислительных устройствах, устройствах обработки информации и устройствах пеленгации для обработки результатов измерении с применением непозиционной формы представления информации в виде вероятностных отображений.
Известны устройства аналогичного назначения, построенные на основе специализированных арифметико-логических устройств, которые состоят из сумматоров, вычитающих устройств и делителей. В их состав входит сравнительно большое число элементарных логических элементов.
Основными их недостатками являются сравнительно большой аппаратный объем и низкое быстродействие.
Известно устройство (прототип) аналогичного назначения построенного на основе многоканального оптико-электронного пеленгационного устройства с время-импульсной модуляцией лучистого потока [Сатыга О.Г. Основы построения систем управления корабельных комплексов крылатых и зенитных ракет. Часть II Системы радиоуправления. Севастополь. ЧВВМУ им. П.С. Нахимова - 2017. С. 172-175]. В его состав входят блоки сумматоров, вычитателей и делителей с цифровой обработкой сигналов, также имеющие вышеперечисленные недостатки.
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.
Техническое решение заключается в использовании вероятностной формы представления данных, с применением блоков вероятностных арифметических устройств (вероятностных сумматоров [1], вероятностных вычитателей [2] и вероятностных делителей [3].
Предлагаемое устройство, в данном варианте исполнения, представляет собой вероятностный пеленгатор (фиг. 1), состоящий из четырех фото детекторов (1.1, 1.2, 1.3, 1.4), шести вероятностных сумматоров (2), двух вероятностных вычитателей (3), двух вероятностных делителей (4) и трех выходных каналов: курсового угла, угла места, дальности.
Устройство работает следующим образом.
УМ
ку
D
Принимаемый вероятностным пеленгатором (фиг. 1) сигнал попадает на четыре фотодетектора (1.1, 1.2, 1.3, 1.4), которые размещены в плоскости изображения так, что границы раздела между ними образуют декартову систему координат. Световое пятно от цели попадает либо на все четыре фотодетектора (1.1, 1.2, 1.3, 1.4), либо только на часть из них. После суммирования в сумматоре (2) и вычитания в вычитателе (3) сигналов фотодетекторов (1.1, 1.2, 1.3, 1.4), на выходах каналов угла места и курсового угла образуются нормированные сигналы ошибки u и u, а на выходе суммарного канала образуется сигнал дальности u (1):
Нормировка играет роль автоматической регулировки усиления и нужна для исключения влияния дальности до цели на величину сигнала ошибки.
Алгоритм обработки при дискретном (цифровом) представлении информации в многоканальном пеленгационном устройстве включает в себя:
1) преобразование аналогового временного интервала между зондирующим и ответным импульсами в двоичный позиционный код;
2) выполнение арифметических операций сложения, вычитания и деления над позиционными двоичными кодами.
Технический результат, получаемый при реализации предложенного устройства, состоит в увеличении скорости обработки информации (в масштабе реального времени) и уменьшении аппаратурного объема устройства.
В качестве основного преимущества применения непозиционного вероятностною представления информации можно выделить многократное уменьшение аппаратурного объема вычислительных устройств:
при выполнении сложения двух 16-ти разрядных операндов аппаратурный объем вероятностного сумматора составит 13 базовых логических элементов, что на уровне логического элемента меньше прототипа в 14 раз;
при выполнении вычитания двух 16-ти разрядных операндов аппаратурный объем вероятностного вы читателя меньше, по сравнению со стандартным цифровым устройством, в 10 раз;
аппаратурный объем предложенного вероятностного делителя по сравнению с цифровым меньше примерно в 6 раз.
Таким образом, вероятностный пеленгатор обеспечивает значительно более высокую эффективность обработки сигналов за счет уменьшения аппаратурного объема и обработки входного сигнала в реальном масштабе времени при сохранении требуемой точности.
Литература
1. Пат. 171033 Российская Федерация, МПК G06F 19/00 Параллельный вероятностный сумматор / Моисеев Д.В., Сапожников Н.Е.; заявитель ЧВВМУ им. П.С. Нахимова. - №2017100704; заявл. 10.01.2017; опубл. 17.05.2017, бюл. №14.
2. Пат. 181260 Российская Федерация, МПК G06F 7/70 (2006.01) G06F 17/18 (2006.01) Вероятностный вычитатель / Д.В. Моисеев, Н.Н. Сапожников; заявитель и патентообладатель ФГБВОУ ВО ЧВВМУ им. П.С. Нахимова Министерства обороны Российской Федерации (RU). - №2017139991, заявл. 16.11.2017; опубл. 06.07.2018 Бюл. №19.
3. Моисеев Д.В. Вероятностное представление информации / Н.Е. Сапожников, Д.В. Моисеев. - Севастополь: ЧВВМУ им. П.С. Нахимова, 2018. - 294 с. ISBN 978-5-9907092-5-6.