Импульсное приемное устройство

Предлагаемая полезная модель относится к технике измерений при воздействии помех, например, в лазерной локации, дальней связи или в системах охранной сигнализации.
Известны устройства для дистанционных измерений, связанные с выделением слабых сигналов [1], заключающиеся в зондировании удаленного объекта импульсами лазерного излучения, приеме отраженных объектом сигналов и определении параметров отраженного сигнала, по которым судят о характеристиках удаленного объекта, например, дальности до него. Результаты таких процедур должны удовлетворять заданной вероятности достоверного измерения.
Известны средства анализа видеоизображения в системах охранного телевидения [2], осуществляющие обнаружение сигналов от удаленных датчиков. В этом случае также требуется обеспечивать заданную вероятность правильной идентификации сигнала.
Известны также методы стабилизации частоты ложных срабатываний на допустимом уровне в процессе измерения [3].
Особенностью перечисленных систем являются противоречивые требования к порогу обнаружения принимаемых сигналов. С одной стороны, этот порог должен быть как можно ниже, чтобы обеспечить максимальную чувствительность датчика. С другой стороны, порог срабатывания должен быть достаточно высоким, чтобы минимизировать вероятность ложного срабатывания от внутреннего шума датчика и других помех. Таким образом, вероятность достоверного измерения должна быть как можно ближе к допустимому пределу, что предъявляет строгие требования к точности методов контроля, зависящей от объема испытаний.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является импульсное приемное устройство лазерного дальномера ЛПР-1 [4], содержащее приемник, снабженный таймером, задающим пределы рабочего интервала времени приема. Проверку данного прибора на соответствие требованиям по вероятности достоверного измерения производят путем проведения 10 измерений в составе прибора, из которых не менее 9 должны быть достоверными.
При более высоких требованиях по вероятности достоверного измерения необходимый объем испытаний существенно возрастает, что ведет к увеличению продолжительности испытаний и сокращению ресурса проверяемого изделия.
Задачей полезной модели является сокращение времени испытаний при обеспечении минимального разброса результатов и без ущерба для ресурса изделия.
Эта задача решается за счет того, что в известном импульсном приемном устройстве, содержащем приемник с таймером, задающим пределы рабочего времени приема, введены коммутатор режима времени, снабженный счетчиком времени, и счетчик недостоверных измерений, связанный с выходом приемника, а также введено решающее устройство, включенное на выходе счетчика недостоверных измерений.
Счетчик недостоверных измерений может включать селектор пропусков и селектор ложных тревог, включенные на выходе приемника, а их выходы подключены к счетчику, выход которого подключен к решающему устройству, при этом на входе селектора пропусков введен задатчик правильных результатов.
На чертеже фиг. 1 представлена структурная схема устройства. На фиг. 2 - схема счетчика недостоверных измерений.
Согласно фиг. 1 устройство содержит приемник 1 с таймером 2, подключенным к коммутатору режима времени 3 со счетчиком времени 4. К выходу приемника подключен счетчик недостоверных измерений 5. Выходы счетчика времени 4 и счетчика недостоверных измерений 5 подключены ко входам решающего устройства 6, выход которого является выходом импульсного приемного устройства. Счетчик недостоверных измерений (фиг. 2) содержит счетчик 7, на входе которого введены селектор пропусков 8 и селектор ложных тревог 9. К управляющему входу селектора пропусков подключен задатчик правильных результатов 10.
Устройство работает следующим образом.
раб
В режиме «работа» коммутатор режима времени 3 по внешней команде производит сброс времени 4 и счетчика недостоверных измерений 5 и устанавливает таймер 2 на рабочий режим T. Тем самым при локационном измерении дальности приемник 1 открывается на время [4]
макс
R - верхняя граница диапазона измеряемых дальностей; с - скорость света.
Пример 1
макс
раб
-5
R=10000 м. T=6,7⋅10 с.
При этом срабатывания фотоприемного устройства считаются истинными и выдаются с приемника 1 на внешние устройства для регистрации результатов измерений.
конт
конт
В режиме «контроль» коммутатор режима времени по внешней команде производит сброс счетчика времени 4 и счетчика недостоверных измерений 5 и переводит таймер 2 в контрольный режим Т. Время Т выбрано из условий
конт
конт
M - среднее количество недостоверных измерений за время Т;
раб
p - заданная вероятность недостоверного измерения за время Т;
пр
М - приемочное количество недостоверных измерений.
- доверительный коэффициент.
пр
При минимальном значении М=1 из (3) следует
где
Подстановка (4) в (2) дает условие
Пример 2
раб
-5
р=0,01; =3; T=6,7⋅10 с.
Q=5,5.
конт
М=10,9.
При этом время проверки вероятности недостоверных измерений
конт
раб
конт
T=TM/p=0,073 c.
В числе недостоверных измерений могут раздельно учитываться пропуски и ложные тревоги. Для этого в счетчик недостоверных измерений может быть введен селектор пропусков и селектор ложных тревог, включенные на выходе приемника, а их выходы подключены к счетчику, выход которого подключен к решающему устройству, при этом на входе селектора пропусков введен задатчик правильных результатов.
При проведении испытаний по известной методике количество измерений
конт
конт
N=М/р. В условиях примера 2 объем контрольной серии N=1090. При частоте измерений 1 Гц время испытаний заняло бы 1090 секунд, то есть около 20 минут. Кроме этого при таком способе проверки расходуется ресурс всего прибора, а не только подлежащего контролю приемного тракта.
Таким образом, достигнута поставленная задача - сокращение времени испытаний при обеспечении минимального разброса результатов и без ущерба для ресурса изделия.
Источники информации
1. Боск. Использование лазеров для измерения расстояний. «Зарубежная радиоэлектроника», 1964, №3.
2. Методические рекомендации Р 78.36.030-2013. Применение программных средств анализа видеоизображения в системах охранного телевидения.
3. Вильнер В.Г. Проектирование пороговых устройств с шумовой стабилизацией порога. // Оптико-механическая промышленность. - 1984 г. - №5, - С. 39-41.
4. Лазерный прибор разведки ЛПР-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - прототип.
5. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М. «Высшая школа», 1977 г. - С. 66.