ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована в когерентно-импульсных радиолокационных системах для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при групповой перестройке несущей частоты зондирующих импульсов.
Известно радиолокационное устройство для обнаружения движущейся цели [1], содержащее последовательно включенные блоки задержки, умножитель комплексных чисел и вычитатель. Однако это устройство обладает низкой эффективностью выделения сигнала движущейся цели.
Другим известным устройством является корреляционный автокомпенсатор [2], который содержит ряд блоков задержки, два перемножителя, сумматор и блок оценки параметров коррелированной помехи. Недостатком этого устройства является плохое подавление кромок протяженной помехи из-за большой постоянной времени цепи адаптивной обратной связи.
Наиболее близким к заявляемому устройству является цифровое устройство для подавления пассивных помех [3], выбранное в качестве прототипа, содержащее два блока задержки, блок весовых коэффициентов, комплексные перемножители, весовой блок и комплексный сумматор. Однако данное устройство из-за переходного процесса при поступлении кромки пассивной помехи имеет низкую эффективность выделения сигналов движущихся целей.
Задачей, решаемой в заявляемом устройстве, является повышение эффективности подавления (режектирования) пассивной помехи и выделения сигналов движущихся целей при обработке группы импульсов на фоне пассивных помех с априорно неизвестной доплеровской скоростью.
Для решения поставленной задачи в вычислительное устройство подавления помех, содержащее первый и второй блоки задержки, блок весовых коэффициентов, первый и второй комплексные перемножители, весовой блок, комплексный сумматор и синхрогенератор, введены третий блок задержки, блок комплексного сопряжения, блок переключения, блок точности, блок коммутации и двухканальный коммутатор.
Дополнительные блоки, введенные в предлагаемое устройство, являются известными. Так, соединенные вместе первый блок задержки, первый комплексный перемножитель, весовой блок и комплексный сумматор применяются для подавления пассивных помех, однако неизвестно их применение совместно с блоком коммутации и двухканальным коммутатором для более точной компенсации помехи. Новыми являются связи между третьим блоком задержки и весовым блоком, блоком весовых коэффициентов и блоком переключения и весовым блоком, блоком точности и вторым комплексным перемножителем, вторым блоком задержки, двухканальным коммутатором, вторым комплексным перемножителем и блоком коммутации, а также связи между синхрогенератором и введенными блоками устройства, обеспечивающими оптимальную и согласованную обработку группы импульсов, что приводит с учетом более точной компенсации помехи к повышению эффективности выделения сигналов движущихся целей при перестройке несущей частоты.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение эффективности подавления пассивной помехи и выделения сигналов движущихся целей.
Заявляемое решение носит технический характер, осуществимо, воспроизводимо и, следовательно, является промышленно применимым.
На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема вычислительного устройства подавления помех; на фиг. 2 - блок задержки; на фиг. 3 - блок комплексного сопряжения; на фиг. 4 - комплексный перемножитель; на фиг. 5 - весовой блок; на фиг. 6 - комплексный сумматор; на фиг. 7 - блок переключения; на фиг. 8 - блок точности; на фиг. 9 - накопитель; на фиг. 10 - блок вычисления модуля; на фиг. 11 - двухканальный коммутатор.
Вычислительное устройство подавления помех (фиг. 1) содержит первый блок 1 задержки, блок 2 весовых коэффициентов, первый комплексный перемножитель 3, весовой блок 4, комплексный сумматор 5, второй комплексный перемножитель 6, второй блок 7 задержки, синхрогенератор 8, третий блок 9 задержки, блок 10 комплексного сопряжения, блок 11 переключения, блок 12 точности, блок 13 коммутации и двухканальный коммутатор 14.
n
t
n
д
Блоки 1, 7 и 9 задержки (фиг. 2) содержат два оперативных запоминающих устройства 15; блок 10 комплексного сопряжения (фиг. 3) содержит инвертор 16; комплексный перемножитель 3, 6 (фиг. 4) содержит два канала (I, II), каждый из которых содержит перемножители 17, 18 и сумматор 19; весовой блок 4 (фиг. 5) содержит два перемножителя 20; комплексный сумматор 5 (фиг. 6) содержит два сумматора 21; блок 11 переключения (фиг. 7) содержит счетчик 22, дешифратор 23, блоки 24 совпадений и сумматор 25; блок 12 точности (фиг. 8) содержит накопитель 26, блок 27 вычисления модуля и два делителя 28; накопитель 26 (фиг. 9) содержит два канала (I, II), состоящих из  элементов 29 задержки на интервал  и  сумматоров 30; блок 27 вычисления модуля (фиг. 10) содержит два перемножителя 31, сумматор 32 и блок 33 извлечения квадратного корня; двухканальный коммутатор 14 (фиг. 11) содержит два коммутатора 34.
Вычислительное устройство подавления помех работает следующим образом.
Группа когерентных радиоимпульсов, первоначально излученных с одинаковой несущей частотой и состоящих из сигнала от движущейся цели и пассивной помехи, значительно превышающей сигнал, поступает на вход радиоприемного устройства, в котором усиливается, в квадратурных фазовых детекторах переносится на видеочастоту, а затем подвергается аналого-цифровому преобразованию (соответствующие блоки на фиг. 1 не показаны).
xkl
ykl
T
Цифровые коды (, ) обеих квадратурных проекций, следующие через период повторения , в каждом элементе разрешения по дальности (кольце дальности) каждого периода повторения образуют комплексные числа
k
l
ϕl=2
lT
l
l
где  - номер текущего периода,  - номер текущего кольца дальности, ϕ - доплеровский сдвиг фазы за период повторения (обычно помехи, ввиду ее значительного превышения над сигналом), равный πƒ, здесь ƒ - доплеровская частота помехи.
Т
Цифровые отсчеты в заявляемом устройстве (фиг. 1) поступают на входы первого блока 1 задержки (фиг. 2) и на соединенные с ними входы третьего блока 9 задержки. Каждый из блоков 1, 7 и 9 задержки (фиг. 2) состоит из параллельно включенных оперативных запоминающих устройств (ОЗУ) 15. ОЗУ 15 блоков 1, 7 задержки служат для хранения отсчетов в течение одного периода , а ОЗУ 15 третьего блока 9 задержки - в течение интервала τ.
В блоке 10 комплексного сопряжения с помощью инвертора 15 (фиг. 3) происходит инвертирование знака мнимых проекций задержанных отсчетов. В первом комплексном перемножителе 3 происходит перемножение соответствующих комплексных чисел, реализуемое путем операций с проекциями этих чисел в соответствии с фиг. 4. Образованные величины
n
n
n
поступают в блок 12 точности (фиг. 8), в котором накопитель 26 (фиг. 9) осуществляет с помощью элементов 29 задержки и сумматоров 30 скользящее вдоль дальности в каждом периоде повторения суммирование произведений  с +1 смежных элементов разрешения по дальности  строба, кроме элемента с номером /2+1, для чего выходные величины элемента 29 задержки с номером /2 поступают только на последующий элемент 29 задержки (фиг. 9). На выходах накопителя 26 (фиг. 9) образуются величины
n
где  - оценка сдвига фазы помехи за период повторения, усредненная с целью повышения точности по  смежным элементам разрешения по дальности.
Yk
В блоке 27 вычисления модуля (фиг. 10) определяются величины ⎪⎪, а затем на выходах делителей 28 (фиг. 8) - величины , поступающие на первые входы второго комплексного перемножителя 6.
gk
gk
m
m
m
g
g
m
g
g
g
m
g
g
g
g
0
1
0
2
1
0
3
2
3
Выходные отсчеты блока 9 задержки поступают в весовой блок 4 (фиг. 5), в котором происходит взвешивание поступающих отсчетов весовыми коэффициентами , которые хранятся в блоке 2 весовых коэффициентов. Число весовых коэффициентов  определяется реализуемым порядком вычислительного устройства подавления помех , связанным с числом импульсов в группе, равным +1. В частности, при =1 весовые коэффициенты ==1; при =2-==1, =-2; при =3 - =-=1, =-=-3. Весовые коэффициенты переключаются в каждом периоде повторения блоком 11 переключения (фиг. 7), который обеспечивает обработку группы импульсов (отсчетов) с одинаковой исходной несущей частотой.
Импульс от синхронизатора радиолокатора (на фиг. 1 не показан), соответствующий излучению зондирующего импульса в каждом периоде, поступает на первый управляющий вход (1) вычислительного устройства подавления помех (фиг. 1), являющийся первым управляющим входом (1) блока 11 переключения, а затем на счетный вход счетчика 22 (фиг. 7). Показания счетчика, соответствующие номеру импульса в группе, в дешифраторе 23 преобразуются в единичный сигнал на соответствующем номеру импульса выходе дешифратора 23. Этот сигнал открывает подключенный к нему каскад совпадений 24, через который проходит соответствующий весовой коэффициент, поступающий через сумматор 25 на выход блока 11 переключения. Таким образом, каждому импульсу в группе соответствует свой весовой коэффициент.
Т
m
Взвешенные в весовом блоке 4 отсчеты суммируются в комплексном сумматоре 5 с задержанными во втором блоке 7 задержки на период повторения , прошедшими через двухканальный коммутатор 14 и умноженными во втором комплексном перемножителе 6 на величину  весовыми суммами отсчетов всех предыдущих импульсов группы. В конечном счете, в результате весовой обработки отсчетов +1 периодов образуется величина
gk
Двумерный поворот задержанных отсчетов на угол  обеспечивает синфазность суммируемых отсчетов, а их взвешивание коэффициентами  - подавление (режектирование) слагаемых отсчетов помехи. Сигнал от движущейся цели из-за сохранения доплеровских сдвигов фазы не подавляется.
В третьем блоке 9 задержки отсчеты задерживаются на интервал τ, равный  задержке оценок по отношению к среднему элементу обучающей выборки, исключенному в накопителе 26 (фиг. 9) в соответствии с выражением (1). Величина τ определяется выражением
t
nt
в
д
τ=+/2,
t
n
t
в
д
где  - время вычисления оценки фазы помехи,  - количество элементов обучающей выборки,  - интервал (период)  дискретизации.
При этом обеспечивается соответствие вводимых во втором комплексном перемножителе 6 фазовых сдвигов среднему элементу, исключенному из обучающей выборки. Тогда в случае сигнала, соизмеримого по величине с помехой, или разрывной помехи при подавлении отсчетов помехи с элемента разрешения, содержащего сигнал, исключается возможность ослабления или подавления сигнала за счет его влияния на используемые оценки.
m
Т
V
После завершения обработки данных +1 периодов и очередной перестройки несущей частоты на вторые управляющие входы (2) вычислительного устройства подавления помех (фиг. 1) и блока 11 переключения (фиг. 7) и управляющий вход блока 13 коммутации поступает импульс, который обнуляет счетчик 22, а в блоке 13 коммутации переключает релаксационный генератор (мультивибратор). По команде блока 13 коммутации двухканальный коммутатор 14 переключает выход второго блока 7 задержки к выходу вычислительного устройства подавления помех, и в течение периода повторения  происходит считывание результатов режектирования . На вход вычислительного устройства подавления помех поступают и начинают обрабатываться данные первого периода следующей группы.
T
t
д
Синхронизация вычислительного устройства подавления помех осуществляется подачей на все блоки устройства последовательности синхронизирующих импульсов от синхрогенератора 8 (фиг. 1), управляемого совместно с блоком 11 переключения импульсами (1) синхронизатора радиолокатора (на фиг. 1 не показан), следующими с интервалом . Период повторения синхронизирующих импульсов равен интервалу  дискретизации , выбираемому из условия требуемой разрешающей способности по дальности.
Достигаемый технический результат состоит в следующем. На выход устройства не поступают не скомпенсированные остатки помехи в переходном режиме, традиционно маскирующие сигнал от цели. В предлагаемом устройстве на выход поступают только скомпенсированные остатки помехи в установившемся режиме, что исключает эффект «кромки» помехи и повышает эффективность выделения сигналов движущихся целей.
Таким образом, вычислительное устройство подавления помех повышает эффективность режектирования пассивной помехи и выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех с априорно неизвестной доплеровской скоростью.
Источники информации
1. Патент №63-49193 (Япония), МПК G01S 13/52. Радиолокационное устройство для обнаружения движущейся цели / К.К. Тосиба. Опубл. 03.10.1988. - Изобретения стран мира. - 1989. - Выпуск 109. - №15. - С. 52.
2. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник / Я.Д. Ширман, С.Т. Багдасарян, А.С. Маляренко, Д.И. Леховицкий [и др.]; под ред Я.Д. Ширмана. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радиотехника, 2007; с. 439, рис. 25.22.
3. А. с. 743208 СССР, МПК G01S 7/36. Цифровое устройство для подавления пассивных помех / Д.И. Попов. - №2540079 / 09; заявл. 03.11.1977; опубл. 25.06.1980, Бюл. №23. - 4 с.