Способ обработки ответных сигналов вторичной радиолокационной системы и устройство для его осуществления - RU2117314C1
Код документа: RU2117314C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к области приема ответных сигналов вторичных радиолокационных систем, то есть систем с использованием радиолокационного ответчика.
Известно, что радиолокационные станции могут быть снабжены устройством, называемым вторичной радиолокационной системой и позволяющим обеспечивать взаимодействующие друг с другом движущиеся аппараты, оборудованные радиолокационными ответчиками специальной кодированной информацией, относящейся к идентификации носителя такого ответчика, а также другой кодированной информацией, например, информацией о высоте полета летательного аппарата или информацией, содержащей сигнал бедствия.
Радиолокационные ответчики на движущихся аппаратах излучают свои сигналы всякий раз при получении соответствующего запроса. В некоторых случаях такие радиолокационные ответчики, работающие в режиме селективной адресации, могут быть использованы также для предупреждения столкновения или в режиме S. При этом излучение ответчика происходит самопроизвольно, без запроса. Таким образом, каждая радиолокационная станция, оборудованная вторичной радиолокационной системой, должна быть оснащена средствами, которые позволяли бы распознавать среди всей совокупности получаемых ею ответных сигналов те, которые представляют собой ответ на собственные запросы данной радиолокационной станции, а также обеспечивали бы декодирование и оценку достоверности кода выделенного ответного сигнала.
Международная стандартизация сигналов в режиме S и сигналов ответчиков описана ниже со ссылкой на фиг. 1 - 5 и приведена здесь для облегчения понимания сути данного изобретения.
В соответствии с нормами, установленными Международной Организацией Гражданской Авиации (ИКАО), ответный сигнал в режиме представляет собой последовательность импульсов, излученных на несущей частоте, составляющей 1090 МГц.
Каждая такая последовательность импульсов содержит преамбулу и собственно сообщение.
Упомянутая выше преамбула содержит четыре идентичных импульса, длительность каждого из которых составляет 0,5 мкс. Два первых и два последних импульса преамбулы следуют друг за другом с интервалом 0,5 мкс. Интервал между первым и третьим импульсами составляет 3,5 мкс.
Собственно сообщение или блок данных может быть коротким или длинным. Короткое сообщение содержит 56 импульсов, длительность каждого из которых составляет 0,5 мкс. Данное сообщение содержит 112 импульсов такой же длительности. Модуляция сообщения осуществляется положением импульсов в начале или в конце интервала времени длительностью 1 мкс.
Первый из этих временных интервалов располагается через восемь микросекунд после первого импульса преамбулы.
Определения упомянутой выше нормы схематически иллюстрируется на фиг. 1-3, на которых показаны также утвержденные ИКАО допуски на определяемые параметры сигнала.
На фиг. 1 представлена общая форма сигнала, которую принимает ответ в режиме S. Такой сигнал содержит преамбулу длительностью 8±0,05 мкс и блок информации, который может быть коротким с длительностью 56 мкс или длинным с длительностью 112 мкс.
На фиг. 2 более подробно представлен вид преамбулы и блока информации ответного сигнала. Преамбула содержит четыре импульса, образующих первый блок и второй блок. Два первых импульса имеют ширину 0,5 ± 0,05 мкс и интервал между ними составляет 0,5 мкс. Через 3,5 ± 0,05 мкс после первого импульса первого блока из двух импульсов следует второй блок из двух таких же импульсов. Через 8 мкс после переднего фронта первого импульса первого блока преамбулы следуют биты информации блока данных. Этот блок данных может содержать 56 битов, если сообщение короткое, или 112 битов, если данное сообщение является длинным.
На фиг. 3 дана иллюстрация способа кодирования битов информации, принадлежащих блоку данных ответного сигнала. Эти биты информации образованы импульсами, каждый из которых располагается в интервале длительностью 1 мкс. Каждый импульс имеет длительность 0,5 мкс и может располагаться либо в начале упомянутого выше интервала длительностью 1 мкс, либо в его конце. Как это обычно принято, импульс, располагающийся в начале интервала, представляет 1 двоичной системы. В противном случае этот импульс представляет 0. Таким образом, импульс, представляющий 0, и непосредственно следующий за ним импульс, представляющий 1, образуют вместе единый импульс длительностью 1 мкс, тогда как импульс, представляющий 1, и непосредственно следующий за ним импульс, представляющий 0, образуют зону отсутствия сигнала длительностью 1 мкс.
Сигнал радиолокационного ответчика формируется в виде последовательности импульсов, схематически показанный на фиг. 4, содержит передний фронт, который характеризуется нарастанием мощности сигнала за время 50 нс до уровня, составляющего 90% ее максимального значения. Каждый импульс содержит также горизонтальный участок максимальной мощности сигнала и задний фронт падения мощности. Интервал времени между точками переднего и заднего фронтов импульса, соответствующими 50% максимальной мощности импульса, имеет длительность 0,45 ± 0,1 мкс.
Последовательность импульсов, схематически показанная на фиг. 5, заключена между первым импульсом, называемым F1, и последним импульсом, называемым F2. Эти обрамляющие последовательность импульсы всегда представлены в радиолокационном сигнале. Через равные интервалы времени длительностью 1,45 мкс после импульса F1 следуют или могут отсутствовать 13 импульсов. Наличие или отсутствие этих импульсов после импульса F1 позволяет обеспечить передачу информации идентификации или информации о высоте полета. Обычно используемые наименования импульсов этой последовательности приведены на фиг. 5. В некоторых случаях такая последовательность импульсов содержит некоторый дополнительный импульс, обозначенный SPI и располагающийся через 4,35 мкс импульса F2 или через 24,65 ± 0,2 мкс после импульса F1.
Наличие или отсутствие сигнала радиолокационного ответчика распознается по наличию или отсутствию пары обрамляющих данную последовательность импульсов F1 и F2.
Таким образом, каждый ответ занимает интервал времени длительностью 20,3 мкс и, в случае необходимости, дополнительный интервал времени длительностью 4,35 мкс для передачи специального импульса положения SPI. С учетом скорости распространения электромагнитных волн полная длительность последовательности импульсов, составляющая 24, 65 мкс, примерно соответствует расстоянию в две морские мили или 3700 м. Если два самолета одновременно находятся в зоне главного лепестка диаграммы направленности антенны радиолокатора на радиальных расстояниях от нее менее двух миль или 3,7 км, то импульсы сообщений, передаваемых каждым из этих самолетов, приходят на антенну, по меньшей мере для какой то части из них, в одном и том же интервале времени. Использование так называемого суммарного и так называемого разностного каналов позволяет получить сигнал, обычно обозначаемый символом Δ/Σ и характеризующий определенным образом угловое отклонение полученного сигнала относительно направления оси главного лепестка диаграммы направленности антенны приемника вторичной радиолокационной системы. Использование этого сигнала дает возможность в определенной мере отделить друг от друга сигналы ответчиков двух самолетов, достаточно удаленных друг от друга по азимуту. Однако, часто бывает так, что самолеты, летящие на различных высотах, имеют отклонения по радиальной дальности от антенны приемника менее двух миль или 3, 7 км. В этом случае частичное наложение сигналов ответчиков во времени может привести к ошибочному декодированию передаваемого сообщения. Различают два возможных случая такого смешения сигналов. Эти случаи и проиллюстрированы на фиг. 6, 7.
На фиг. 6 и 7 представлены первая последовательность импульсов, излучаемая ответчиком A, и вторая последовательность импульсов, излучаемая ответчиком B. Фактическая последовательность импульсов, получаемая приемником, состоит из импульсов ответчика A и импульса ответчика B.
В случае, показанном на фиг. 6, импульсы, исходящие от ответчиков A и B, могут быть разделены. Здесь имеет место искажение ответного сигнала, но не искажение самих импульсов. В этом случае существующие устройства позволяют разделить два ответных сигнала и правильно восстановить дистанции и коды сообщений.
В случае, показанном на фиг. 7, импульсы, исходящие от ответчиков A и B, не могут быть по меньшей мере для части из них разделены, поскольку конец одного импульса, например, ответчика A приходится на тот момент, когда другой импульс, но уже от ответчика B, уже начался, но еще не закончился. Здесь имеет место искажение импульсов (garbling). В этом случае два сообщения становятся неразделимыми и в существующих системах сигналы ответчиков A и B оказываются загрязненными (неправильный код) или один из этих сигналов не выявляется.
В обычном приемнике вторичной радиолокационной системы так называемый экстрактор или схема выделения создает на основе сигналов, полученных антеннами и переданных по суммарному и разностному каналам, аналоговые видеосигналы и цифровые видеосигналы. Аналоговые сигналы известны под названием LogΣ и Δ/Σ. Сигнал Δ/Σ, как уже было сказано выше, определенным образом характеризует угловое отклонение между направлением на источник ответного сигнала и радиоэлектронной осью приемной антенны. Сигнал LogΣ представляет собой величину, пропорциональную логарифму мощности полученного сигнала.
Цифровые видеосигналы известны под названием QΣ и QRSLS. Сигнал QRSLS позволяет указать, что полученный приемной антенной сигнал исходит с направления, соответствующего боковому лепестку диаграммы направленности антенны. Таким образом, появляется критерий для исключения таких сигналов. Сигнал QΣ представляет собой цифровой сигнал, который может принимать значения 0 или 1. Для того, чтобы этот сигнал имел значение 1, необходимо, с одной стороны, чтобы существовал выявленный приемником сигнал ответчика, то есть сигнал, превышающий по уровню порог детектирования, и с другой стороны, чтобы величина этого сигнала была менее чем на 6 дБ ниже максимальной величины данного сигнала. Как было указано выше, длительность импульса измеряется на уровне его половинной мощности или на уровне на 6 дБ ниже максимального уровня. Таким образом, длительность интервала, в течение которого сигнал QΣ имеет значение 1, обычно соответствует длительности импульса. В приемниках известных типов длительность импульсов измеряется временем, в течение которого сигнал QΣ имеет значение 1. В случае искажения импульсов выявление этого искажения обеспечивается путем наличия или отсутствия превышения фактической измеренной длительности импульса некоторого порогового значения.
Понятно, что в этих условиях выявление искажения импульсов может быть выполнено только в том случае, когда искаженный импульс имеет длительность, превышающую его нормальную длительность плюс максимальный допуск и плюс погрешности, вносимые устройствами обработки сигнала. Из этого следует, что известные устройства не могут выявить искаженные импульсы в тех случаях, когда их измеренная длительность не превышает длительность, определенную описанным выше образом.
Следует отметить, что в дополнение к упомянутому выше информационному пробелу существующие устройства, когда они выявляют искаженную информацию, ограничиваются уничтожением этой искаженной информации, что соответствует потере информации.
Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы повысить вероятность обнаружения сигналов радиолокационных ответчиков не только в случае их искажения, но и при малых значениях соотношения сигнал/шум. Задачей предлагаемого изобретения является также повышение достоверности выявленных кодов.
Поставленная задача решается тем, что производят цифровую обработку той совокупности сигналов, которая на сегодняшний день при существующем уровне техники имеется в распоряжении на выходе приемника вторичной радиолокационной системы.
В усовершенствованной версии предлагаемого изобретения вводится дополнительный сигнал, называемый частотой Σ и получаемый на основе частотного анализа принимаемого антенной сигнала. Такой частотный анализ оказывается возможным, ходя и предполагается, что все радиолокационные ответчики излучают свои сигналы на одной несущей частоте 1090 МГц, поскольку, с одной стороны, имеется определенный допуск на величину несущей частоты, а с другой стороны, опыт показывает, что некоторое и достаточно большое число радиолокационных ответчиков излучают на частоте, выходящей за пределы допусков, зафиксированных ИКАО. Упомянутый выше сигнал частота Σ представляет собой специальный сигнал, определенным образом характеризующий частоту принимаемого антенной сигнала ответчика.
Для реализации определенной выше задачи способ в соответствии с предлагаемым изобретением состоит в предварительной обработке или подготовке и последующей специальной обработке различных сигналов, имеющихся в распоряжении на уровне приемника вторичной радиолокационной системы.
Начальная обработка заключается в способе предварительной обработки в реальном времени сигналов, излучаемых радиолокационным ответчиком,
причем эти сигналы представляют собой последовательности импульсов типа S или вторичного типа, а сами импульсы этих последовательностей имеют нормализованные длительности и скважность. Упомянутый выше
способ предварительной обработки сигналов применим к экстрактору или схеме выделения вторичной радиолокационной системы, функционально расположенным на выходе приемника, снабженного схемами,
вырабатывающими на основе принятых сигналов ответчика аналоговые величины, обычно называемые LogΣ и Δ/Σ и цифровую величину. QΣ, могущую принимать значение 0 или 1, причем
переход этой величины к значению 1 представляют собой признак наличия переднего фронта импульса LE, а также другие величины, причем все эти величины затем трансформируются в цифровые сигналы путем
дискретизации в заданные моменты времени в темпе квантования. Предлагаемый способ предварительной обработки сигналов радиолокационных ответчиков при описанных выше условиях в реальном времени в
соответствии с данным изобретением отличается тем, что:
a) дискретизация различных величин синхронизируется при помощи одного и того же сигнала тактового генератора;
b) темп
квантования выбирается достаточно высоким для того, чтобы выделить несколько дискретных значений данной величины в течение длительности самого короткого нормализованного импульса;
c)
последующее значение квантуемой величины сравнивается с предыдущим значением этой величины, причем результат этого сравнения, вызывающий переход к 1 какого-либо бита при том, что один, несколько или
не один из других битов могут оставаться в значении 0, имея возможность принимать значение 1, определенным образом характеризует диапазон крутизны изменения данной величины;
d) если величина
QΣ сохраняет свое значение 1 в течение времени, превышающего длительность нормального импульса или S, увеличенную на длительность допуска и на интервал времени между двумя последовательными
дискретными значениями, то генерируются передние псевдофронты импульсов PLE;
e) производятся проверки вида, которые изменяют величины на один бит, созданный на этапе c), и создается на одном
бите сигнал, называемый чистой зоной CLZ, который принимает значение 1 и сохраняет его, пока эти величины одновременно остаются величинами, обозначающими стабильное состояние, и сигнал, называемый
признаком PGF амальгамы всякий раз, как выявляется изменение, обозначающее вариацию диапазона крутизны той или иной величины;
f) передается на последующие ступени обработки так называемое
сообщение выборки, причем это сообщение обновляется в каждом дискретном значении и содержит в одном бите сигналы QΣ, LE и PLE, PGF, CLZ и в нескольких битах цифровые значения квантованных
величин.
Предварительная обработка состоит в определении сообщения, называемого сообщением выборки, которое будет определенным образом характеризовать информацию дискретного значения величины, причем это дискретное значение сравнивается с предыдущим дискретным значением этой величины.
Известно, что для осуществления цифровой обработки информации в реальном времени производится выборка в темпе квантования дискретных значений обрабатываемой величины. Каждое дискретное значение имеет величину, выраженную тем или иным числом битов. Такая выборка представляет собой мгновенное значение обрабатываемой величины в момент квантования. Преобразователи, которые осуществляют конверсию аналогового сигнала в цифровой сигнал, производят квантование этих аналоговых сигналов в равномерном темпе благодаря сигналу тактового генератора.
В предлагаемом изобретении упомянутое выше сообщение называется сообщением выборки, хотя речь идет о сообщении, относящемся к нескольким величинам и различным параметрам, поскольку оно передается по параллельным каналам одной и той же информационной шины, и речь идет о сообщении, которое обновляется в том же темпе, в котором осуществляется квантование сигналов. Речь идет также о сообщении выборки в том смысле, что темп квантования каждой из обрабатываемых величин регулируется одним и тем же сигналом тактового генератора. Именно этот сигнал тактового генератора регулирует не только выборку упомянутых выше аналого-цифровых преобразователей, но и каждую из элементарных операций обработки сигналов.
Не подвергшиеся обработке величины или величины, обработанные с меньшим числом операций по отношению к другим величинам, фигурирующие в сообщении выборки, задерживаются по мере потребности для всех остальных величин, и соотношения между величинами, передаваемыми при помощи сообщения выборки, будут величинами, которые соответствуют одному и тому же моменту выборки. Результат предварительной обработки дискретных значений, взятых в один и тот же момент времени из различных обрабатываемых величин, представляет собой, таким образом, сообщение выборки. Это сообщение будет подробно описано ниже. Оно может содержать значение различных обрабатываемых величин, указания относительно направления изменения одной или нескольких величин, полученные путем сравнения с предыдущей выборкой той же величины, и наконец, и главным образом, данные относительно положения переднего фронта импульса или относительно того, каким предполагается после этой предварительной обработки положение переднего фронта импульса.
Наличие значения 1 в одном или в нескольких каналах информационной шины, отведенных для передачи сообщения выборки, будет определенным образом характеризовать передний фронт импульса или предполагаемое наличие переднего фронта импульсов.
Собственно обработка сигналов будет состоять в первый момент в установлении параметров, характеризующих каждый из выявленных импульсов, причем начало импульса сигнализируется в сообщении выборки наличием значения 1 в канале информационной шины, выделенном для передних фронтов импульсов. Эта первая фаза собственно обработки сигналов состоит в построении на основе нескольких сообщений выборки так называемого импульсного сообщения.
Вторая фаза собственно обработки сигналов состоит в том, что касается предлагаемого изобретения, в использовании упомянутых выше импульсных сообщений для проверки того обстоятельства, что группа импульсов, предварительно отнесенная на основании их положений во времени к одному и тому же ответному сигналу, действительно имеет достаточно высокую вероятность и на самом деле принадлежать этому ответному сигналу. Упомянутая выше проверка будет осуществляться для каждого из импульсов с помощью информации, содержащейся в импульсном сообщении. Исследование принятого сигнала состоит в проверке того факта, что каждый из импульсов, отнесенных на основании своего положения во времени к некоторому ответному сигналу, определяется параметрами, значение которых близко к среднему значению, установленному для данного ответного сигнала. Это исследование степени однородности значений параметров импульсов, отнесенных предварительно к одному ответному сигналу, будет осуществляться по величинам LogΣ,Δ/Σ и, в случае необходимости, по частоте Σ.
Теперь со ссылками на приведенные в приложении чертежи будет подробно описан один из возможных вариантов практической реализации способа в соответствии с предлагаемым изобретением и один из возможных вариантов практической реализации устройства, предназначенного для осуществления способа в соответствии с предлагаемым изобретением.
Фиг. 1-7 иллюстрируют известные данные, необходимые для лучшего понимания сути технической проблемы; при этом на фиг. 1-5 показаны схемы, поясняющие форму сигналов радиолокационных ответчиков во вторичной радиолокационной системе, а на фиг. 6, 7 показаны возможные формы искажений этих сигналов.
Фиг. 8-12 показывают, каким образом используются дискретизированные или квантованные величины для осуществления анализа в реальном времени принятых сигналов и определения положений импульсов во времени.
На фиг. 13 приведена таблица, резюмирующая использование битов сомнения.
На фиг. 14 представлена схема части устройства, генерирующего сообщение выборки различных величин.
На фиг. 15 представлена схема части устройства, генерирующего импульсное сообщение на основе сообщений выборки.
На фиг. 16 приведена функциональная схема, предназначенная для пояснения взаимного функционального расположения и взаимодействия устройства, показанных на фиг. 14, 15, и 17.
На фиг. 17 схематически показано устройство корреляции импульсов выявленного ответного сигнала.
Цель предварительной обработки состоит в том, чтобы собрать информацию, достаточную для анализа формы принятого сигнала.
В предпочтительном варианте практической реализации способа в соответствии с предлагаемым изобретением результаты изменения величины Log Σ разделяются на пять диапазонов. Для того, чтобы это сделать, проводится сравнение каждого значения выборки этой величины со значением ее предыдущей выборки. Если отклонение этих значений друг от друга оказывается меньше первого порогового значения, считается, что данная величина стабильна и бит соответствующего канала информационной шины приводится к значению 1, причем другие биты, характеризующие изменение величины Log Σ , остаются в значении 0. Зато если отклонение между последовательными значениями двух выборок превышает некоторую величину, ниже которой считается, что имеет место стабильность данного параметра, приводится к 1 в соответствующем канале бит, характеризующий малую крутизну или большую крутизну изменения в зависимости от того, располагается упомянутое выше отклонение в первом интервале изменения или выходит за его пределы. Имеется, таким образом, пять битов, характеризующих крутизну изменения величины LogΣ, поскольку принимается во внимание знак разности последовательных значений выборок.
Один из упомянутых выше битов характеризует изменение данной величины с большой положительной крутизной, другой характеризует ее изменение с малой положительной крутизной. Третий бит характеризует изменение данной величины с большой отрицательной крутизной, четвертый характеризует изменение с малой отрицательной крутизной и, наконец, пятый бит характеризует состояние данной величины. Только один из этих битов принимает значение 1 в каждый данный момент времени, остальные биты сохраняют значение 0.
Для величины Δ/Σ просто проверяется, что ее изменение не превышает некоторого фиксированного порогового значения, что означает приход принятого радиолокационного сигнала из достаточно узкого углового сектора пространства. Если же эта величина изменяется между двумя последовательными выборками более, чем упомянутый выше фиксированный порог, то это означает, что принятый радиолокационный сигнал исходит из двух ответчиков, располагающихся в удаленных друг от друга угловых секторах.
Из этого будет сделан вывод, что сигнал предыдущей выборки исходит от другого ответчика по сравнению с сигналом текущей выборки.
Когда сигнал становится слабым, он все в большей степени подвержен значительным изменениям из-за его все уменьшающегося отклонения от уровня шума окружающей среды. Поэтому в соответствии с предлагаемым изобретением уровень пороговых значений для величин LogΣ и Δ/Σ фиксируется с учетом текущего значения параметра LogΣ. Чем меньше значение этого параметра, тем выше значение порога, фиксирующего состояние стабильности сигнала. Значение параметра LogΣ учитывается также при фиксации интервалов, в которых крутизна изменения данного сигнала считается большой или малой. Такое изменение уровня порогов позволяет гарантировать для каждого импульса постоянное число выборок (≃ 5 для тактовой частоты квантования 20 МГц) при любом уровне принимаемого сигнала.
Выше было показано, что радиолокационные ответчики могут излучать ответы типа S или вторичные ответы. Когда сигнал QΣ остается на уровне 1 в течение времени, превышающего длительность вторичного импульса или импульса типа S, из этого делается вывод о том, что несколько ответных сигналов накладываются друг на друга, но при этом неизвестно, соответствуют ли накладывающиеся импульсы импульсам типа S или вторичным импульсам.
Для того, чтобы не потерять принятую информацию, генерируются передние псевдофронты двух типов и каждый из сформированных таким образом фронтов подается в каналы. Генерированные псевдофронты квалифицируются псевдофронтами типа S (PLES) или псевдофронтами нормального типа (PLEN) в зависимости от того, как их генерировали - в предположении, что имеют дело с ответами типа S, или в предположении, что имеют дело с вторичными ответами.
Псевдофронты генерируются на протяжении импульсов перед задним фронтом сигнала QΣ, если длительность QΣ превышает максимальную длительность импульса и менее длительности двух импульсов, и позади переднего фронта QΣ в интервалах времени, равных длительности импульса, и в течение всей длительности QΣ, если длительность сигнала QΣ превышает длительность двух импульсов.
В варианте предлагаемого изобретения, применимом на выходе приемника вторичной радиолокационной системы, оборудованного схемой частотного или фазового дискриминатора и выдающего сигнал частоты Σ, сигнал чистой зоны (CLZ) сохраняет значение 1 только в том случае, когда величины LogΣ,Δ/Σ и частота Σ одновременно находятся в состоянии стабильности. Если же один из этих сигналов изменяется за пределы некоторого показательного порога, это означает, что в данном случае имеют дело с сигналом, который не исходит от того же источника, что и сигнал, представленный предыдущей выборкой. Контроль за моментом дестабилизации одной из этих величин позволяет при этом лучше позиционировать передние псевдофронты импульсов. Способ действия в этой ситуации объяснен ниже с использованием ссылок на фиг. 8-12.
На фиг. 8, 9 показана совокупность нескольких кривых, каждая из которых представляет амплитуду той или иной величины в функции времени. Точки этих кривых, располагающиеся на одной и той же вертикали, соответствуют одному и тому же моменту времени.
На фиг. 8-12 в направлении сверху вниз располагаются графики изменения во времени величин LogΣ и Δ/Σ, далее на фиг. 8 дана шкала времени с шагом в 50 нс. Затем следуют график изменения величины Δ/Σ, линия, представляющая диапазон крутизны изменения величины LogΣ, и другая линия, представляющая диапазоны крутизны изменения величины Δ/Σ. Далее показана линия, представляющая передние фронты (LE), выявленные по изменению величины QΣ , линия, представляющая передние фронты, генерированные с учетом длительности, в течение которой величина QΣ остается равной I (PLE), и линия, представляющая скорректированное в случае необходимости положение переднего фронта (конечный PLE) и показанная только на фиг. 8.
И наконец, в самой нижней части фиг. 8 и 9 показана линия, представляющая сигнал чистой зоны (CLZ), где значения используемых величин стабильны, а также линия, представляющая сигнал, который имеет значение 1 в том случае, когда по меньшей мере одна из упомянутых выше величин нестабильна, то есть изменяется. Этот параметр называют "говорящий CLZ".
Кривые на фиг. 8 показаны в предположении, что вслед за началом импульса относительно малого уровня появился импульс более высокого уровня или с большей амплитудой при том, однако, что разность амплитуд этих импульсов не превышает 6 дБ. Такое предложение отражается на уровне сигнала LogΣ в виде положительного наклона, после которого следует стабильное состояние, представленное на первой линии фиг. 8 горизонтальным участком. Затем, в момент прихода импульса более высокого уровня, сделанное предположение отражается новым участком с положительным наклоном, после которого следует стабильное состояние и отрицательный наклон кривой. Конец первого импульса или его задний фронт, представленный на фиг. 8 пунктиром, затеняется более высоким уровнем второго импульса. На второй кривой фиг. 8, которая представляет собой график изменения сигнала QΣ, видно, что этот сигнал остается на уровне 1 в течение всей продолжительности двух этих импульсов, которые накладываются друг на друга. Это происходит потому, что разность уровней этих двух импульсов не превышает 6 дБ. Таким образом, при существующих способах обработки таких сигналов исследование лишь одного параметра QΣ позволяет генерировать только один передний фронт импульса.
В соответствии с предлагаемым изобретением исследование ненормальной длительности сигнала QΣ позволяет прежде всего генерировать на 450 нс раньше заднего фронта параметра LogΣ импульс, представляющий передний псевдофронт (PLE), местоположение которого во времени представлено на кривой (PLE) фиг. 8. В соответствии с тем же принципом перед задним фронтом параметра Q Σ генерируется передний псевдофронт типа S. Это последнее генерирование не показано на фиг. 8.
На этом примере будет объяснено, как созданная таким образом информация используется, с одной стороны, для выявления искажения импульса, и с другой стороны, для генерации точного положения первого и второго импульсов, участвующих во взаимном искажении. Первый передний фронт параметра LE генерируется обычным образом. Второй передний фронт PLE в этом случае генерируется, исходя из положения заднего фронта. Эта генерация, выполненная по временному критерию, будет в случае необходимости скорректирована по наклону кривой изменения параметра LogΣ. На линии диапазонов крутизны изменения этого параметра знак X представляет значение LogΣ ниже порога обнаружения. Знаки PS и NS на упомянутой выше линии обозначают крутой положительный наклон кривой, и крутой отрицательный ее наклон соответственно, а знаки Ps и Ns обозначают пологий положительный и отрицательный наклон кривой. Знаки = на этой линии обозначают стабильное состояние упомянутого выше параметра, то есть отсутствие наклона соответствующей кривой. Каждый знак, обозначающий крутой положительный наклон и не связанный с изменением состояния параметра QΣ, запускает генерацию импульса PLE. При этом следует удостовериться, что генерированный таким образом импульс PLE не играет "двойную роль" вместе с импульсом PLE, генерированным по временному критерию.
Принцип этой проверки и ее результат будут объяснены ниже со ссылками на фиг. 10. Положение переднего фронта импульса PLE, генерированного временным образом, может находиться, принимая во внимание допуски на ширину импульсов и погрешности, вносимые квантованием, через пять последовательных промежутков по 50 нс каждый максимум. Поэтому эти пять промежутков исследуются на наличие в них бита крутого наклона. В случае наличия такого бита делается вывод о "двойной роли" и импульс PLE позиционируется на место бита крутого наклона или в центр области таких битов, если их несколько. В случае отсутствия упомянутого выше бита в исследуемом интервале времени импульс PLE удерживается в положении, обеспечиваемом смещением этого импульса по отношению к заднему фронту импульса нормализованной длительности, и существует, таким образом, два импульса PLE. Заметим на основе приведенных здесь объяснений, что такой образ действий позволяет выявить передний фронт в том случае, когда полная длительность сигнала QΣ не превышает максимальной длительности импульса.
Так, на фиг. 11 представлена часть кривой изменения параметра LogΣ, имеющая участок крутого наклона, участок пологого наклона и снова участок крутого наклона на переднем фронте. Хотя соответствующие биты будут разделены интервалом времени минимум в 100 нс, возможно, принимая во внимание допуски, что задний фронт второго импульса появляется одновременно или даже раньше заднего фронта первого импульса. Другой возможный случай будет проиллюстрирован со ссылками на фиг. 12, на котором представлен импульс длительности менее 600 нс, при прохождении которого зарегистрировано изменение знака наклона кривой изменения параметра LogΣ. Из этого делается вывод об искажении импульса и выдается сигнал, называемый PGF, в соответствующий канал для того, чтобы сигнализировать об этом выводе в процессе последующей обработки. Объяснения, данные выше по поводу фиг. 8-12, позволяют констатировать, что одна из задач предлагаемого изобретения, состоящая в лучшем выявлении искажений и лучшем выделении каждого импульса, достигается благодаря использованию параметра QΣ битов наклона кривой изменения параметра LogΣ, поскольку использование этих сигналов позволяет выявить искажения и позиционировать дополнительные передние фронты в тех случаях, когда длительность импульса QΣ остается возможной длительности принятого импульса. Однако, только такие действия могут оказаться недостаточными в том случае, когда взаимное искажение между двумя импульсами, имеющими одинаковый уровень мощности и приходящими практически одновременно. Ниже будет проиллюстрировано использование дополнительных величин на примере случая, представленного на фиг. 9.
На фиг. 9 представлен случай, когда первый импульс имеет несколько более высокий уровень мощности, чем второй импульс, но разность уровней еще все остается при этом меньше 6 дБ. Сигнал QΣ остается равным 1 на протяжении времени, превышающего длительность импульса. Передний фронт второго импульса, представленный на упомянутом выше фиг. 9 пунктиром, затеняется более высоким уровнем мощности первого импульса. Исследование стабильных состояний параметров LogΣ,Δ/Σ и, в версии, содержащей дискриминатор частоты (не представлена), параметра частоты Σ позволяет определить импульс с более высоким уровнем мощности. На фиг. 9 при рассмотрении параметра диапазонов крутизны изменения величины Δ/Σ можно видеть, что имеет место смещение сигналов, тогда как одной только информации по параметру Log Σ оказывается для этого мало. Сигнал CLZ возвращается в 0. Это именно тот сигнал, который позволяет отнести рассматриваемые выборки к отдельному переднему фронту. Тот факт, что этот сигнал возвращается в 0, с помощью того факта, что параметры Δ/Σ или частота Σ больше не являются стабильными, разрушает упомянутое выше присвоение и порождает переход к 1 другого сигнала, называемого "говорящий CLZ".
Появление отрицательного наклона кривой, отражающей изменение параметра LogΣ, обозначает конец сигнала с более высоким уровнем мощности. Таким образом, по сигналу LogΣ можно присвоить выборкам, сделанным до появления по этому сигналу бита Ns, принадлежность к первому переднему фронту импульса.
Можно, таким образом, констатировать, что способ предварительной обработки сигналов в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет получить и сохранить для последующей обработки максимум полезной информации.
Конец предварительной обработки формируется сообщением выборки, определенным выше. Заметим, что положение передних псевдофронтов импульсов образовано положениями, скорректированными для учета разрывов непрерывности информации по параметрам LogΣ, ΔΣ и, возможно, частоте Σ.
На основе этого сообщения выборки можно начать первую часть собственно обработки сигналов. Она состоит в выработке импульсного сообщения на основе одного или нескольких сообщений выборки.
Импульсное сообщение, как и сообщение выборки, образовано величинами, посылаемыми в параллельные каналы информационной шины. Это
сообщение, как и сообщение выборки, регулярно обновляется в темпе квантования. Импульсное сообщение содержит в соответствующих каналах следующую информацию:
величину, называемую LE, которая
указывает положение переднего фронта импульсов;
величину, называемую PLE, которая указывает положение переднего фронта импульса, генерированного исходя из заднего фронта выявленного импульса
ответного сигнала;
величину, называемую XLE, которая указывает положение переднего фронта импульса, генерированного исходя из переднего фронта выявленного импульса способом, который будет
описан ниже;
величину, называемую LogΣSum и получаемую суммированием значений выборок сигнала LogΣ, отнесенных к одному и тому же импульсу, то есть значений выборок, которые
располагаются в интервале, где сигнал CLZ непрерывно сохраняет значение 1;
величину, называемую Δ/Σ Sum и получаемую путем суммирования значений выборок сигнала Δ/Σ
, присвоенных одному и тому же импульсу;
величину, называемую SVE и могущую принимать значения 0 или 1. Эта величина имеет значение 1 в том случае, если не было возможности ассоциировать с
передним фронтом импульса выборки, позволяющие рассчитать значения параметров LogΣ и Δ/Σ;
величины, называемые NumSam и характеризующие определенным образом число выборок,
послуживших для установления значения параметров, характеризующих данный импульс, LogΣSum, Δ/ΣSum и частота ΣSum.
Устанавливается одно значение параметра Num Sam для параметра LogΣ, параметра Δ/Σ и частоты Σ.
И наконец, импульсное сообщение может содержать и другие величины, в частности, в усовершенствованной версии, величину частота Σ Sum, обозначение которой уже было приведено выше.
В специальном способе практической реализации предлагаемого изобретения, который будет описан ниже, вводятся новые параметры, предназначенные для ускорения последующей обработки. В частности, вводится величина, называемая Next LE, определенным образом характеризующая число элементарных временных интервалов, в конце которых находится следующий передний фронт. Это указание позволяет адресовать обработку непосредственно в репрезентативный адрес будущего импульса или ближайшего импульса. Вводится также признак, называемый SVF, который указывает, что величины LogΣSum, Δ/ΣSum и, возможно, частота ΣSum ассоциированы с передним фронтом импульса LE. Это указание позволяет быстрее исключить не подлежащие дальнейшей обработке импульсы.
На данной стадии пояснения сути предлагаемого изобретения следует отметить, что длительность обработки, выраженная числом элементарных временных интервалов обработки, известна для каждого этапа обработки сигналов и, в частности, для импульсного сообщения. Из этого следует, что наличие 1 в каналах LE или PLE определенным образом характеризует приход импульса в заранее известный момент времени. Элементарным интервалом времени обработки сигналов является интервал времени, разделяющий две последовательные выборки в процессе квантования сигналов.
Последняя фаза обработки сигналов в соответствии с предлагаемым изобретением, а именно, обработка сигналов ответчиков на основе импульсных сообщений, осуществляется после выполнения двух стадий обработки, которые не являются составной частью предлагаемого изобретения, но которые будут вкратце описаны ниже для облегчения понимания сути второй фазы обработки сигналов в соответствии с предлагаемым изобретением.
Одна из упомянутых выше стадий обработки сигналов представляет собой фильтрацию ответов типа S, а другая представляет собой выявление сигналов ответчиков вторичной радиолокационной системы или вторичных ответов. Фильтрация ответов типа S содержит выявление ответных сигналов, затем исключение всех импульсов, представленных в случае обработки сигналов в соответствии с предлагаемым изобретением при помощи различных соответствующих импульсных сообщений, принадлежащих выявленным ответным сигналам типа S.
В конце каждого элементарного периода времени исследуется возможное наличие ответного сигнала типа S. Метод выявления ответных сигналов позволяет определить, является ли ответ типа S коротким ответом (длительностью 64 мкс), или он является длинным ответом типа S (длительностью 120 мкс).
Для этого передние фронты импульсов запоминаются в регистре с последовательным входом и параллельными выходами. Информация, содержащаяся в таком регистре, сдвигается в темпе квантования. Данный регистр имеет число ячеек, превышающее число, полученное делением длительности короткого ответа типа S на период квантования. Число ячеек регистра запоминающего устройства таково, что оно позволяет запоминать передний фронт импульса N (56 + с) длинного ответа типа S в то время, как первый импульс преамбулы этого ответа еще присутствует в регистре. Параллельные выходы регистра присоединены к двум корреляторам, составленным обычно входами логических элементов И.
Первый из упомянутых выше корреляторов имеет целью выявить одновременное наличие передних фронтов четырех импульсов преамбулы и в последних импульсов ответа типа S, который будет коротким, а второй из упомянутых корреляторов имеет целью выявить одновременное наличие нескольких первых импульсов, которое свидетельствует о том, что они получены из ответа типа S, который является длинным. Таким образом, на выходе упомянутых выше корреляторов имеется информация, касающаяся собственно наличия ответного сигнала типа S, информация, касающаяся длины этого сигнала. А это означает, что появляется возможность адаптировать продолжение обработки выявленного таким образом сигнала, и в частности, его фильтрацию, к конкретной длине данного ответного сигнала. Фильтрация, то есть устранение импульсов ответов типа S таким образом, чтобы обрабатывать только другие ответы вторичной радиолокационной системы, осуществляется путем рассмотрения не только временного положения каждого из импульсов преамбулы, но также их уровня мощности и параметров отклонений и погрешностей.
Обычно все импульсы, которые принадлежат одному ответному сигналу, имеют один и тот же уровень мощности и одни и те же параметры отклонений. Таким образом, весьма вероятно, что импульс, хорошо позиционированный во времени, но имеющий уровень мощности или параметры отклонений, отличающиеся от средних значений этих показателей для других импульсов данного ответного сигнала, будет являться импульсом, принадлежащим другому ответному сигналу.
Мощность каждого из импульсов, хорошо позиционированных во времени и способных, таким образом, составить часть ответного сигнала типа S, сравнивается со средним уровнем мощности, установленным предварительно. Если отклонение мощности между исследуемым импульсом и упомянутым выше средним уровнем ниже предварительно установленного порога, данный импульс рассматривается как составляющий часть ответного сигнала типа S. Та же операция проделывается в отношении параметров отклонения. Значение упомянутых выше порогов может быть модифицировано в зависимости от среднего значения, установленного для сигнала LogΣ. Как известно, чем слабее сигнал, тем более он подвержен значительным изменениям. Следовательно, есть определенная польза в увеличении порогового значения для сравнения относительно малых средних уровней мощности импульсов. Это регулирование порогового значения осуществляется с помощью последовательных площадок.
После выявления импульсов сообщения, принадлежащих ответным сигналам типа S, удаляются.
Вторая стадия обработки, предшествующая второй фазе обработки сигналов в соответствии с предлагаемым изобретением, состоит в выявлении вторичных ответных сигналов радиолокационных ответчиков вторичной радиолокационной системы.
Процесс такого выявления каждый раз предполагает, что выявлена пара обрамляющих импульсов F1 и F2. Эти пары импульсов дистанцированы на 20,3 ± 100 нс. Временной интервал в 50 нс (ВРД) генерируется для указания наличия ответного сигнала на этом расстоянии от импульса F1.
Код ответного сигнала детектируется, исходя из существования передних фронтов импульсов на теоретических позициях этих импульсов в ответном сигнале вторичной радиолокационной системы.
Наконец, устройство выявления ответных сигналов посылает в соответствующие каналы информационной шины два признака презумпции искажения ответного сигнала, называемых соответственно BD1 и BD2.
Признак BD1 формируется в том случае, если ответный сигнал выявляется максимум через 24,65 мкс после текущего ответного сигнала и в последовательные моменты времени, отвечающие следующему соотношению: η • 1,45 ± 0,15 мкс, где 1 ≤ η ≤ 17.
Признак BD2 формируется в том случае, если ответный сигнал был выявлен максимум за 24,65 мкс перед текущим ответным сигналом и в последовательные моменты времени, отвечающие следующему соотношению: η • 1,45 ± 0,15 мкс, где 1 ≤ η ≤ 17.
В предшествующей части данного описания было отмечено, что длительность ответного сигнала, включая импульс положения (SP 1), составляет 24,65 мкс.
Наличие упомянутого выше признака BD2 означает, что в данном случае имеется определенный риск столкновения между последними импульсами предыдущего ответного сигнала и первыми импульсами текущего ответного сигнала. Аналогичным образом наличие упомянутого выше признака BD1 означает, что в данном случае, напротив, имеется определенный риск столкновения между последними импульсами текущего ответного сигнала и первыми импульсами последующего ответного сигнала.
После завершения осуществления двух упомянутых выше стадий обработки сигналов, выходящих за рамки данного изобретения, может начинаться вторая фаза обработки сигналов в соответствии с предлагаемым изобретением. Прежде всего следует отметить, что каждое из импульсных сообщений, выработанных в ходе первой фазы обработки, располагается упорядоченным образом во времени в буферном запоминающем устройстве. Это буферное запоминающее устройство должно иметь достаточно большую емкость для того, чтобы вместить то число импульсных сообщений, которое получают на протяжении всей длительности повторяемости принимаемых ответных сигналов.
В предпочтительном варианте практической реализации предлагаемого изобретения ячейки памяти запоминающего устройства могут содержать по меньшей мере то число битов, которое содержится в одном импульсном сообщении. Таким образом, можно будет иметь в этих ячейках взаимно-однозначное средство сообщения между адресом запоминающего устройства и порядком прихода, то есть моментом появления импульсного сообщения.
Затем следует напомнить, что на данной стадии обработки для каждого выявленного ответного сигнала (BPD) располагают содержимым получаемых сообщений (например, информацией об идентификации или о высоте полета данного летательного аппарата). Это содержимое было установлено на существование энергии, выявленной по сигналу LogΣ в теоретических положениях, где она может находиться с учетом нормализованного кодирования, используемого для данных ответных сигналов.
Польза от обработки, которая будет описана ниже, состоит в проверке и признании действительным выявленного таким образом кода путем присвоения ему битов достоверности. Она заключается также в возможности рассчитать средние значения для величин LogΣ, Δ/Σ, а для приемников, оборудованных дискриминаторами частоты, и среднее значение частоты Σ. Определенная выгода от упомянутой выше обработки может состоять и в установлении различных сигнальных признаков.
Признание действительным кода будет устанавливаться в результате проверки этого обстоятельства, что для каждого импульса, определенного в качестве принадлежащего к некоторому ответному сигналу в зависимости от его положения, имеет место корреляция со средним значением данного ответного сигнала. Положение импульса и, следовательно, характеризующего его сообщения определяется его адресом. Средняя величина будет устанавливаться итеративным образом. Первое среднее значение будет установлено по обрамляющим импульсам, если импульсное сообщение характеризуется наличием таких импульсов. Напомним, что в процессе обработки сигналов в соответствии с предлагаемым изобретением работа с положением импульса означает работу с передними фронтами импульсов, представленными сигналами LE в соответствующих каналах. Когда текущая выборка не дает возможности рассчитать параметры импульса, импульсное сообщение, содержащее указатель переднего фронта, содержит признак SVF, который в таком случае имеет значение 1. Следовательно, если признак SVF равен 1 для одного из двух обрамляющих импульсов, будет использован только один импульс, для которого признак SVF равен 0. Если этот признак равен 1 для обоих обрамляющих импульсов F1 и F2, установить соответствующий указатель не представляется возможным и последующая обработка будет информирована об этом путем формирования бита с названием NRF в соответствующем канале, причем величина этого бита будет установлена 1. Если же признак SVF равен 0 для обоих обрамляющих импульсов, то оба эти импульса априори считаются пригодными для использования.
В этом случае будет проведен дополнительный тест для проверки того, что оба импульса коррелируются. Когда говорят, что два импульса коррелируются, то это означает, что разности между двумя идентичными величинами, характеризующими каждый из этих импульсов, не превышают некоторого определенного порогового значения. Это пороговое значение может быть переменным, например, ступенчатым, для учета абсолютного уровня сопоставляемых величин, что дает возможность иметь допуск на шумы для малых уровней сопоставляемых величин, тем или иным образом характеризующих импульс.
Таким образом, для проверки
корреляции между двумя обрамляющими импульсами определяются разности между величинами LogΣ, Δ/Σ и, в случае необходимости, частота Σ для двух этих импульсов. Биты сомнения
BD7, BD6 и BD5 соответственно принимают значение 0 в том случае, если корреляция имеет место, или значение 1, если для рассматриваемой величины корреляция отсутствует. Если корреляция имеет место для
всех тестируемых величин, то есть в том случае, когда логическая сумма битов сомнения равна 0, среднее справочное значение будет для каждой из тестируемых величин установлено путем суммирования
значений, содержащихся для этой величины в импульсных сообщениях по F1 и F2, и последующего деления на сумму числа выборок первого и второго импульсов. Так, например, для
величины LogΣ среднее значение будет получено по формуле:
В этой формуле использованы следующие обозначения: индексы 1 и 2 означают принадлежность соответствующего параметра первому импульсу F1 или второму импульсу F2.
Обе использованные в приведенной выше формуле величины фигурируют в импульсном сообщении каждого из двух импульсов.
В том случае, когда логическая сумма битов сомнения равна 1, то есть когда по меньшей мере один из этих битов равен 1, считается, что два рассматриваемых импульса не коррелируются и следует выбрать один или другой импульс или, в случае необходимости, взять оба импульса или оба их отбросить. Для того, чтобы сделать этот выбор, рассматривают значения битов презумпции искажения BD1 и BD2, которые, напомним, указывают на определенную вероятность искажения путем взаимного наложения с предыдущим или с последующим ответным сигналом. Если BD1 и BD2 равны 0, это означает, что искажение ответного сигнала отсутствует и в этом случае средние значения будут установлены на первом импульсе.
Если один из битов сомнения равен 1, это означает, что существует возможность искажения импульсов F1 или F2 в результате их совмещения с каким-либо импульсом предыдущего или последующего ответного сигнала. В этом случае среднее значение будет установлено на одном импульсе, который априори не искажается, то есть на импульсе F1, если BD1 = 1, и на импульсе F2, если BD2 = 1.
И наконец, если BD1 и BD2 оба равны 1 и если два импульса не коррелируются, данный ответный сигнал рассматривается как фантомный и он будет устранен в последующей обработке.
Способ, при помощи которого биты сомнения BD1, BD2 и BD5, BD6, BD7 учитываются для установления начального справочного значения, определяется в таблице, приведенной на фиг. 13. В этой таблице крестики в колонках BD1 или BD2 предназначены для указания на то, что данное значение бита не учитывается. В колонке BD5 + BD6 + BD7 значение бита BD7 учитывается для установления логической суммы только в устройствах, снабженных дискриминаторами частоты. Единица в колонках F1 или F2 означает, что отсутствуют выборки для расчета значений параметров импульса (SVF = 1).
После установления справочных значений можно присвоить каждому из импульсов, которые по своему положению могут принадлежать исследуемому ответному сигналу, биты достоверности. Эти биты, называемые BC5 для корреляции в случае необходимости по частоте Σ, BC6 для корреляции по сигналу Δ/Σ и BC 7 для корреляции по сигналу LogΣ, принимают значение 0, если обеспечивается удовлетворительная корреляция с соответствующим средним справочным значением, и значение 1 в случае отсутствия такой корреляции.
Здесь критерием удовлетворительной корреляции является тот же критерий, что и в случае сравнения импульсов F1 и F2.
Если корреляция оказывается неудовлетворительной, приступают к дополнительной обработке с использованием информации NextLE. Напомним, что эта информация определенным образом характеризует число элементарных временных интервалов, отделяющих текущий импульс от последующего импульса. Напомним также, что селекция адресов импульсных сообщений, принадлежащих одному выявленному ответному сигналу, осуществляется путем рассмотрения теоретического временного положения передних фронтов LE импульсов. Принимая во внимание допуски и погрешности, связанные с квантованием, импульс, способный принадлежать данному ответному сигналу, может иметь семь возможных последовательных адресов. В этой группе из семи адресов может содержаться более одного значащего импульсного сообщения. Поэтому если первый из импульсов этой группы не коррелирует, при помощи информации Next LE проверяют, есть ли следующий импульс в этой группе адресов. В случае утвердительного ответа корреляционная обработка начинается снова со следующим импульсом.
Решение о том, запоминать или не запоминать импульс, который не коррелируется, принимается с учетом рассмотрения не только логической суммы битов достоверности, присвоенных этому импульсу, но и значений битов сомнений BD3 и BD4, присваиваемых каждому импульсу. Длина ответного сигнала, содержащего импульс положения SP 1, составляет 24,65 мкс. Эта длительность состоит из 17 интервалов времени протяженностью 1,45 мкс каждый между теоретическими положениями передних фронтов импульсов. Интервал времени, разделяющий два ответных сигнала, то есть два передних фронта соответствующих импульсов F1, измеряется для этой функции числом интервалов, разделяющих два теоретических положения импульсов. Здесь может иметь место искажение импульсов, если эта длительность с учетом допусков практически равна целому числу 0 элементарных интервалов, не превышающему 17.
Таким образом, каждый импульс может получить бит сомнения BD3 или BD4, присовенный таким же образом, как и биты BD1 и BD2 для обрамляющих импульсов.
Решение о том, запоминать или не запоминать тот или иной импульс, принимается таким же образом, что и
решение, которое было изложено выше и которое было объектом таблицы на фиг. 13. Эта таблица пригодна и в данном случае, но заменяя параметрами BC5, BC6, BC7, BD3 и BD4 соответственно параметры BD5,
BD6, BD7, BD1 и BD2,
В конце этой операции становятся известны импульсы, которые составляют часть данного ответного сигнала и, таким образом, появляется возможность установить исправленное
или окончательное сообщение данного ответного сигнала.
Осуществляется также другая операция, состоящая в расчете среднего значения каждого из параметров данного ответного сигнала. Это
значение устанавливается, принимая во внимание все импульсы, принадлежащие данному ответному сигналу. Так, например, для величины LogΣ общее среднее значение рассчитывается по формуле:
где
N представляет собой число коррелированных импульсов, входящих в данный ответный сигнал.
Затем эти значения используются для установления корреляции между последовательными ответными сигналами и для проверки того факта, что речь идет об ответных сигналах, исходящих из одного и того же источника.
Теперь со ссылками на фиг. 14 - 17 будет дано описание устройства для практической реализации предлагаемого изобретения. На фиг. 14 представлено устройство, генерирующее сообщение выборки.
Это устройство получает из преобразователей 100, 200 и 250 выборки величин LogΣ,Δ/Σ и частоты Σ. В устройство поступает также величина QΣ в цифровой форме. Выборки упомянутых выше величин осуществляются одновременно в темпе 20 МГц по командам тактового генератора, не показанного на фиг. 14.
Величина LogΣ вводится в устройство 301. Это устройство производит сравнение значения последующей выборки со значением предыдущей выборки. Результат этого сравнения образуется пятью битами диапазонов крутизны изменения данной величины, описанными выше. Каждое сообщение из упомянутых пяти битов на выходе из анализатора 301 сохраняется в циркулярном запоминающем устройстве 302.
Аналогичным образом выборки величин Δ/Σ и частоты Σ вводятся в соответствующие анализаторы 303 и 251 изменения, в которых производится сравнение значения последующей выборки со значением предыдущей выборки. Результат этого сравнения, состоящий из одного бита стабильного состояния или изменения данной величины, вводится последовательно также в запоминающее устройство 302. Устройства 303 и 251 содержат небольшие циркулярные запоминающие устройства краткосрочного хранения, предназначенные для компенсации различий во времени обработки между устройствами 301 и 303. Таким образом, каждое сообщение из семи битов (5 + 2) в запоминающем устройстве 302 относится к одному и тому же моменту квантования.
Сами значения выборок используемых величин сохраняются последовательно в циркулярном запоминающем устройстве 304. Сохранение этой информации в запоминающих устройствах 302 и 304 обеспечивается в течение первой фазы выявления сигналов и генерирования передних фронтов, осуществляемого по сигналу QΣ. Этот сигнал вводится в устройство 305, предназначенное для устранения импульсов длительностью менее 300 нс.
В темпе квантования значения величины QΣ засылаются в устройство анализа формы 310. Это устройство получает также по другим каналам результаты обработки сигнала QΣ в двух параллельных контурах генерирования передних фронтов. Эти контура образованы устройствами 306, 307 и 308, 309.
Устройство 306 учитывает последовательно следующие друг за другом выборки, в течение которых сигнал QΣ сохраняет значение 1. Если это значение достигает 13 (или 600 нс), то генерируется и пересылается в устройство анализа формы передний фронт PLE. Второй элемент упомянутого выше контура 307 получает значения сигнала QΣ и генерирует передний фронт импульса XLE, когда счет зарегистрирует 19 последовательных выборок при значении 1. Другой передний фронт XLE будет генерироваться после прохождения счетчиком выборок чисел 28, 37 .... или каждые 450 нс.
Второй контур 308, 309 генерирует передние фронты PLES и XLES аналогичным образом, но для последовательного числа выборок, которое соответствует длительностям импульсов ответного сигнала типа S. Контур анализа формы 310 получает в последовательности и соответствующие одному и тому же моменту квантования значения наклонов сигналов LogΣ,Δ/Σ и частота Σ, начальные положения передних фронтов LE, PLE, XLE, PLES, XLES. Этот контур содержит логические схемы, элементы И и ИЛИ, которые известным в принципе образом вырабатывают сигналы коррекции положения передних фронтов, сигнал с чистой зоны CLZ и сигнал искаженного импульса PGF.
Совокупность этих величин, а также величин LogΣ,Δ/Σ, частота Σ и QΣ образует величины сообщения выборки.
Сообщения выборки содержат указание переднего фронта импульса LE или не содержат такого указания. Значения сообщений выборки, располагающихся между двумя сообщениями выборки, содержащими один сигнал LE, первое и второе, присваиваются первому для того, чтобы сформировать импульсное сообщение. Выработанная информация, содержащаяся в импульсном сообщении, представляет собой, таким образом, в основном информацию о положении передних фронтов импульса. Именно эта информация будет использована в дальнейшем для определения последовательностей импульсов, которые вследствие своего временного положения могут принадлежать к одному и тому же ответному сигналу. Поскольку положения этих импульсов были выявлены, в соответствии с предлагаемым изобретением нужно будет подтвердить, что определенные таким образом импульсы действительно принадлежат данному ответному сигналу. Это делается так, как было пояснено выше, путем сравнения значений величин, относящихся к данному импульсу, со средним значением данной величины. Но прежде необходимо установить значения величин данного импульса. В этом состоит задача устройства 350, представленного на фиг. 15. Это устройство получает извне сообщение выборки.
Величины QΣ, CLZ и LE подаются на вход программного устройства 351, которое управляет работой сумматоров 352, осуществляющих сложение значений выборок каждой из величин LogΣ, частота Σ и Δ/Σ. Устройство 353 получает величины LE и PGF, на основе которых вырабатывает свои выходные сигналы в виде величин LE, SVF и Next LE. Программное устройство 351 подсчитывает число выборок, присвоенных каждой величине, вводимой в сумматор. Результат этого подсчета образован величиной NumSam.
Различные величины с выходов устройств 351 и 352 вводятся в циркуляционное запоминающее устройство 354, предназначенное для сохранения полученных значений до тех пор, пока устройство 353 не выработает сигнал NextLE. На выходе устройства 350 присутствует сигнал, называемый импульсным сообщением. Это импульсное сообщение содержит величины, которые обозначены на фиг. 15 и были подробно описаны в первой части данного описания.
Получаемые на выходе устройства 350 импульсные сообщения будут использованы для признания действительными результатов выявления, полученных при помощи временных критериев. Для лучшего пояснения того, в какой момент времени происходит последующая фаза обработки сигналов в соответствии с предлагаемым изобретением, теперь будет со ссылками на фиг. 16 дано объяснение, когда именно осуществляется эта последующая обработка в дальнейшем процессе.
На фиг. 16 представлены устройство 300 и устройство 350, а также устройства 500 и 150, показанные пунктиром потому, что они не являются составной частью предлагаемого изобретения. Устройство 500 получает величины LE, LES из импульсного сообщения и устраняет после выявления все импульсы, которые были распознаны и подтверждены этим устройством как принадлежащие к ответным сигналам типа S. Другими словами, устройство 500 представляет собой фильтр ответных сигналов типа S.
Сигналы LE, пройдя этот фильтр, вводятся в устройство 150, которое в свою очередь выявляет ответные сигналы радиолокационных ответчиков вторичной радиолокационной системы. В каждом цикле выявления устройство 150 выдает сигнал выявления BPD. На основе этого сигнала имеется возможность найти адрес импульсных сообщений в ожидании в циркулярном запоминающем устройстве и начать, таким образом, обработку ответных сигналов. Эта обработка осуществляется устройством 380, которое получает сигнал BPD и импульсные сообщения и выдает на выходе сообщение ответного сигнала.
Устройство 380 представлено в более подробном виде на фиг. 17. Это устройство содержит циркулярное запоминающее устройство 381, которое получает на свой вход импульсные сообщения. Модуль 382 получает сигнал BPD и рассчитывает на основе этого сигнала адреса импульсных сообщений.
Расчет адреса в этом устройстве в соответствии с предлагаемым изобретением является двойным. Первый расчет выделяет и отбирает адреса импульсов, которые в соответствии с предварительно определенными критериями будут служить для расчета средних значений по различным величинам данного ответного сигнала. Этот расчет осуществляется при помощи модуля 383, который получает отобранные импульсные сообщения и, в частности, значения Sum и NumSam. Среднее значение представляет собой для каждой величины результат деления суммы значений Sum импульсов на сумму значений NumSam этих величин. Программное устройство осуществляет второй расчет адреса и соответствующие импульсные сообщения засылаются в модуль 384, который рассчитывает для каждой величины среднее значение выборки путем деления величины Sum на связанную с ней величину NumSam. Результат этого расчета вводится в запоминающее устройство 385, предназначенное для сохранения рассчитанных значений на время расчета среднего значения. Величины на выходе модулей 385 и 383 вводятся в устройство 390, которое представляет собой компаратор. Импульсы признаются действительными только в том случае, если разность между каждым из их значений и средним значением соответствующей величины оказывается ниже некоторого заранее определенного порогового значения. Упомянутые выше пороговые значения могут регулироваться при помощи модуля 386, который получает среднее значение величины LogΣ с выхода модуля 383.
Реферат
Изобретение относится к способу и устройству обработки радиолокационных ответных сигналов в реальном времени, образованных ответчиками вторичной радиолокационной системы. Достигаемый технический результат - повышение вероятности обнаружения сигналов радиолокационных ответчиков при малых значениях отношения сигнал/шум и повышение достоверности выявленных кодов. Предлагаемое устройство, реализуя заявленный способ, содержит анализатор дискретизированных величин, характеризующих импульсы и вырабатываемых устройством, располагающимся функционально на входе. Упомянутый анализатор создает в темпе квантования сообщение выборки, характеризующее изменения различных величин от одной выборки к другой. Устройство обработки импульсов получает сообщения выборки и вырабатывает импульсные сообщения, а устройство обработки сообщений в свою очередь фильтрует импульсы, принадлежащие одному и тому же ответному сигналу на основе данных, получаемых из импульсных сообщений и сигналов выявления ответов. 2 с. и 25 з.п. ф-лы, 17 ил.
Формула
4. Способ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что передние псевдофронты импульса PLE генерируют в двух заданных каналах, причем один из этих каналов получает передние фронты, соответствующие длительностям нормальных импульсов PLE, а другой канал получает псевдофронты, соответствующие длительности импульсов типа SPL ES, а сообщение выборки содержит один канал для фронтов PLE и один канал для фронтов PLES.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что данные последовательных сообщений выборки, располагающихся в зоне, где значение сигнала чистой зоны CLZ непрерывно сохраняет значение 1, подвергают обработке для формирования так называемого импульсного сообщения.
