Патент на изобретение №2293356

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ СО СЛОЖНЫМ ЗАКОНОМ МОДУЛЯЦИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области гидроакустики и может применяться в гидроакустических системах пассивного обнаружения гидробионтов и активных гидроакустических средств. В заявленном способе производят обнаружение сигналов методом траекторного сопровождения по центру области интересующего параметра, при этом обрабатывают сигнал, конфигурация частотно-временной структуры (ЧВС) которого на плоскости образована одной областью, непрерывной по времени и частоте, идентификацию отдельных областей ЧВС производят по предложенному в формуле алгоритму, при этом отдельные области считаются принадлежащими одному и тому же сигналу, если промежутки между ними по каждому из упомянутых параметров не больше заданных. Достигаемым техническим результатом изобретения является возможность обрабатывать гидроакустический многоимпульсный сигнал с априорно неизвестными несущей частотой, длительностью импульсов, промежутками между ними и видом модуляции в пределах каждого импульса. 9 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для обработки сигналов со сложным законом модуляции (многоимпульсный сигнал в виде непериодической импульсной последовательности с априорно неизвестными несущей частотой, длительностью импульсов, промежутками между ними и законом модуляции в пределах каждого импульса).

Такой вид сигнала наиболее распространен при решении задач пассивного обнаружения гидробионтов (рыбных скоплений, ракообразных, мидий) и активных гидроакустических средств.

Известен способ пеленгации гидробионтов по их акустическим сигналам, позволяющий производить обнаружение гидроакустических сигналов (см. например, патент РФ №2093856, МПК G 01 S 15/00, 1996 г.). Этот способ основан на сопровождении изменения мгновенного спектра сигнала по отметкам в тех частотно-временных каналах, где сигнал превышает уровень порогового напряжения.

Такой способ обнаружения имеет ограниченное применение, поскольку он позволяет обнаруживать сигналы только с гладкой частотно-временной структурой, не имеющей разрывов, т.е. известный способ не осуществляет идентификацию обнаруженных гидроакустических сигналов по принадлежности к одному и тому же сигналу (сигналу в виде непериодической импульсной последовательности с разными длительностями импульсов и разными законами модуляции в пределах каждого импульса).

Наиболее близким по совокупности признаков является способ слежения за перемещением протяженного объекта (см. патент №2078352, МПК G 01 S 13/72, 1992 г.), который можно перенести на случай обнаружения гидроакустических сигналов со сложным законом модуляции.

Согласно способу-прототипу производят обнаружение протяженного объекта методом траекторного сопровождения по времени, для чего сигнал от пространственной области принимают по N смежным частотным каналам с равномерной расстановкой диаграмм направленности, сравнивают сигналы с пороговым уровнем U_nop, бинарно квантуют сигналы, запоминают квантованные сигналы, путем последовательного опроса с периодом T преобразуют запомненные квантованные сигналы в последовательность импульсов, по временному положению которых от начала отсчета судят о номере канала, повторяют последовательный опрос с периодом обзора Т_п, равным периоду временного квантования, который есть величина, обратная полосе f входного процесса, формируют группу соседних каналов, причем в группу включают те импульсы, интервал между которыми допускает не более одного пропуска, измеряют номера каналов n_iн и n_iк (i – порядковый номер обзора) выбранной группы соседних каналов, отвечающих первому и последнему импульсам пачки соответственно, при этом , где i_н – порядковый номер временного обзора, при котором впервые была зафиксирована группа соседних каналов, a i_к – порядковый номер временного обзора, после которого наблюдаются два пропуска подряд, по измеренным значениям n_iн и n_iк определяют координату центра пачки по формуле

вычисляют разности из значений n_cpi и n_cp(i+1), полученных на i-м и (i+1)-м обзорах

сравнивают модули образованных разностей с единицей, и если в результате сравнения выполняется условие

то приписывают n_cpi и n_ср(i+1), принадлежащими одной и той же траектории, проведенной через центры пачек, а если в результате сравнения с единицей выясняют, что условие (2) не выполняется, то вычисляют разности из значений n_cpi и n_ср(i+2), полученных на i-м и (i+2)-м обзорах

сравнивают модули образованных разностей с двойкой, и если в результате сравнения выполняется условие

то вычисляют разности из значений n_ср(i+2) и n_ср(i+3), полученных на (i+2)-м и (i+3)-м обзорах

сравнивают модули образованных разностей с единицей, и если в результате сравнения выполняется условие

то продолжают сопровождение траектории согласно описанным выше операциям, а если в результате сравнения с двойкой модуля из значений n_cpi и n_ср(i+2) на i-м и (1+2)-м обзорах условие (3) не выполняется, то принимают решение о прекращении сопровождения траектории.

Способ-прототип может быть также перенесен на случай обнаружения многоимпульсных гидроакустических сигналов, если в качестве смежных каналов использовать частотные каналы спектроанализатора, а пространственно-временные координаты заменить на частотно-временные. В новой системе координат модель анализируемого сигнала в плоскости «частота-время» может быть произвольной конфигурации (под конфигурацией понимается внешнее очертание отдельных акустических импульсов (областей) на плоскости и их взаимное расположение при условии, что все они принадлежат одному и тому же сигналу).

Известный способ способен обрабатывать сигнал, конфигурация которого на плоскости образована одной областью, непрерывной по времени и частоте (или допускающей не более двух пропусков подряд по этим координатам). Если величина пропусков более трех, то можно говорить лишь о сигнале с произвольной конфигурацией, охарактеризованной выше. В реальных гидроакустических системах сигналы в плоскости «частота-время», имеющие отображение в виде произвольной конфигурации общего вида, максимально ожидаемое отношение величины пропусков к собственным размерам отдельных областей составляет величину ˜10÷15 по обеим координатам. Примером сигнала, имеющего в плоскости «частота-время» отображение в виде конфигурации общего вида, является многоимпульсный сигнал, составленный из непериодической импульсной последовательности со случайным изменением длительности импульсов, промежутков между импульсами и сменой вида модуляции от импульса к импульсу. Например, возможно такое сочетание модуляций в импульсах: ЛЧМ с положительным наклоном, ЛЧМ с отрицательным наклоном, фазовая манипуляция, монохроматический сигнал и т.д. Учитывая виды модуляции, многоимпульсный сигнал в плоскости «частота-время» (его частотно-временная структура) может быть представлена в виде отдельных траекторий, в виде отдельных областей или сочетания тех и других.

Данное техническое решение направлено на решение задачи определения принадлежности локальных областей или траекторий многоимпульсному сигналу при условии априорного незнания несущей частоты, протяженности этих областей (траекторий), промежутков между ними и видов модуляций.

Технический результат от внедрения предложения – расширение функциональных возможностей известного технического решения, а именно, решение задачи идентификации сигнальных откликов от многоимпульсного гидроакустического сигнала с априорно неизвестными несущей частотой, длительностью импульсов пачки, промежутков между ними и видом модуляции в пределах каждого импульса. При этом процесс идентификации, как и процесс обнаружения сигнала, автоматизирован и выполняется в специализированной ЭВМ в реальном масштабе времени.

Достоинством предложенного способа является его универсальность, поскольку его можно распространить на прием сигналов в n-мерной системе координат.

Заявляемое техническое решение направлено на решение задачи обнаружения многоимпульсных сигналов с априорно неизвестными несущей частотой, длительностью импульсов пачки, паузами и видом модуляции от импульса к импульсу с помощью системы обработки, инвариантной ко всем перечисленным выше параметрам. Обнаружение сигналов описанной выше структуры осуществляется методом траекторного сопровождения. Обнаружение этих сигналов методом сопровождения можно разделить на два этапа: этап обнаружения непрерывных областей, отвечающих каждому импульсу, и этап обнаружения многоимпульсного сигнала или идентификации этих областей по принадлежности к одному многоимпульсному сигналу. При этом на этапе обнаружения отдельных импульсов используется один критерий обнаружения, а на этапе идентификации областей – другой критерий обнаружения.

Решение задачи идентификации осуществляется автоматически и с сохранением высоких технических характеристик способа-прототипа (не допускает срывов сопровождения сигнальных областей при обнаружении многоимпульсного сигнала, имеет высокое быстродействие и т.д.).

Для решения задачи идентификации отдельных областей частотно-временной структуры многоимпульсному сигналу в известном способе эти сигнальные импульсы принимают по N смежным каналам (например, частоте) с равномерной расстановкой каналов по этому параметру, сравнивают сигналы с пороговым уровнем U_пор, бинарно квантуют сигналы, запоминают квантованные сигналы, путем последовательного опроса с периодом Т преобразуют запомненные квантованные сигналы в последовательность импульсов, по временному положению которых от начала отсчета определяют номер канала, повторяют последовательный опрос с периодом Т_п, равным периоду временного квантования, величина которого обратна полосе f входного процесса, подвергаемого сравнению с пороговым уровнем U_пор, из последовательности импульсов формируют пачки импульсов, в которые включают те импульсы, интервал между которыми допускает не более одного пропуска, по временной опросной сетке от начала отсчета измеряют временное положение импульсов t_нi и t_кi, где i – порядковый номер обзора выбранной пачки импульсов, отвечающих первому и последнему импульсам пачки соответственно, при этом , где i_н – порядковый номер временного обзора, при котором впервые была зафиксирована пачка импульсов, a i_к – порядковый номер временного обзора, после которого наблюдаются два пропуска подряд, по измеренным значениям t_нi и t_кi определяют координату центра пачки по формуле (1)

где

формируют пачку отметок со значениями n_cpi с временной привязкой импульсов пачки отметок к моментам окончания пачек импульсов t_кi, запоминают значения n_cpi, вычисляют разности из значений n_cpi и n_ср(i+1), полученных на i-м и (i+1)-м обзорах

сравнивают модули образованных разностей с единицей, и если в результате сравнения выполняется условие (2)

то n_cpi и n_cp(i+1) принадлежат одной и той же траектории, проведенной через центры пачек, а если в результате сравнения с единицей условие (2) не выполняется, то вычисляют разности из значений n_cpi и n_ср(i+2), полученных на i-м и (i+2)-м обзорах

сравнивают модули образованных разностей с двойкой, и если в результате сравнения выполняется условие (3)

то вычисляют разности из значений n_ср(i+2) и n_ср(i+3), полученных на (i+2)-м и (i+3)-м обзорах

сравнивают модули образованных разностей с единицей, и если в результате сравнения с единицей выполняется условие (4)

то продолжают сопровождение согласно описанным выше операциям, а если в результате сравнения с двойкой модуля из значений n_cpi и n_cp(i+2) на i-м и (i+2)-м обзорах условие (3) не выполняется, то прекращают сопровождение траектории, дополнительно для каждой j-й центральной траектории формируют импульсы начала и конца центральной траектории, получаемых на (i_н+m)-м и (i_к+n)-м временных обзорах после выполнения критериев завязки и прекращения траектории, запоминают значения n_ср(iн,j) и n_ср(iк,j), соответствующие началу и концу центральной траектории, вычисляют разности из значений n_ср(iн) j-й и n_ср(iк) (j-1)-й центральных траекторий

вычисляют разности из порядковых номеров обзоров, соответствующих началу j-й и концу (j-1)-й центральных траекторий и полученных в моменты формирования импульсов начала и конца этих траекторий

сравнивают модули образованных разностей с допустимыми значениями n_доп и i_доп, и если в результате сравнения с допустимыми значениями выполняются условия

то принимают решение о принадлежности каждой следующей сигнальной области к одному и тому же многоимпульсному сигналу, а если в результате сравнения хотя бы одно из условий не выполняется, то принимают решение об окончании многоимпульсного сигнала.

Испрашиваемый объем правовой охраны распространяется на следующую совокупность вновь введенных признаков: для каждой j-й центральной траектории формируют импульсы начала и конца центральной траектории, получаемых на (i_н+m)-м и (i_к+n)-м временных обзорах после выполнения критериев завязки и прекращения траектории, запоминают значения n_ср(iн,j) и n_ср(iк,j), соответствующие началу и концу центральной траектории, вычисляют разности из значений n_ср(iн) j-й и n_ср(iк) (j-1)-й центральных траекторий

вычисляют разности из порядковых номеров обзоров, соответствующих началу j-й и концу (j-1)-й центральных траекторий и полученных в моменты формирования импульсов начала и конца этих траекторий

сравнивают модули образованных разностей с допустимыми значениями n_доп и i_доп, и если в результате сравнения с допустимыми значениями выполняются условия

то принимают решение о принадлежности каждой следующей сигнальной области к одному и тому же многоимпульсному сигналу, а если в результате сравнения хотя бы одно из условий не выполняется, то принимают решение об окончании многоимпульсного сигнала.

Введение процедуры формирования импульсов начала и конца центральных траекторий (после выполнения критериев завязки и прекращения траектории) позволяет в дальнейшем учесть величину поправки, пропорциональную времени реализации упомянутых критериев. Введение запоминания координаты начала центральной траектории позволяет хранить эту информацию до появления импульса начала траектории, а конца n_ср(iк,j) – до появления импульса конца этой же j-ой траектории, а также координаты n_cp(iн,j+1) следующей (j+1)-й траектории, принадлежащей данному многоимпульсному сигналу. Вычисление разности координат начала следующей и конца предыдущей, а также порядковых номеров обзоров, соответствующих началу и концу, позволит в дальнейшем методом сравнения модулей образованных разностей с допустимыми значениями (см. выражения (7) и (8)) выбрать те сигнальные области, которые соответствуют данному многоимпульсному сигналу, благодаря чему осуществляется идентификация этих областей в частотно-временной плоскости.

Суть способа заключается в следующем. Многоимпульсный сигнал с априорно неизвестными несущей частотой, длительностью импульсов, промежутками между импульсами, видом модуляции в пределах каждого импульса и количеством импульсов в пачке принимаются по N смежным частотным каналам гидроакустической системы. Частотное разделение по каналам обеспечивается многоканальным приемником в виде спектроанализатора параллельного типа. Считаем, что частотные характеристики смежных каналов однотипны (имеют одинаковую ширину по уровню 0,7 по напряжению) и равномерно расставлены в зоне анализа. Затем выполняется сравнение амплитуд в смежных каналах с пороговым уровнем U_пор. Величина U_пор рассчитывается из условия обеспечения заданного уровня ложных тревог. Сигналы, превысившие или не превысившие пороговый уровень U_пор, бинарно квантуются, причем в случае превышения сигналом порогового уровня U_пор сигналу приписывается значение «единица», а при непревышении – «нуль». Если после операции сравнения с порогом в смежных каналах появляются сигналы «единица», а также одиночные нулевые пропуски, то эти каналы объединяют в одну группу. Наличие в группе более трех каналов свидетельствует о наличии приема сигналов с широким спектром. Бинарно-квантованные сигналы в каналах запоминаются. Для формирования групп и удобства обработки сигналов с широким спектром используется преобразование запомненных квантованных сигналов в последовательность импульсов, для чего производится последовательный опрос квантованных сигналов, по временному положению которых судят о номере канала.

Последовательный опрос повторяют с периодом Т_п, равным периоду временного квантования, который есть величина, обратная полосе f входного процесса, подвергаемого сравнению с уровнем U_пор. Если при последовательном опросе образуется пачка импульсов, то из них формируют группы соседних каналов, в которые включают те импульсы, интервал между которыми допускает не более одного пропуска. По временной опросной сетке от начала отсчета измеряют временное положение первого t_нi и последнего t_кi импульсов пачки, где – номер обзора, i_н – номер обзора, при котором впервые была зафиксирована пачка импульсов, a i_к – номер обзора, при котором наблюдаются два пропуска подряд. По измеренным значениям t_нi и i_кi определяют координату центра пачки по формуле (1).

При произвольной конфигурации частотно-временной структуры сигнала его размеры, в том числе и координаты групп отметок, меняются и для того, чтобы определить принадлежность отметок одному и тому же импульсу в пачке, предлагается использовать метод траекторного сопровождения, перенесенный на случай сопровождения сигнальной траектории. В известном техническом решении сопровождение ведется только по траектории, обусловленной перемещением центра области. По сравнению с другими методами сопровождения (например, по границе области) сопровождение по центру области обладает возможностью снижения флюктуации (˜ в раз) параметра n сопровождаемой траектории.

Согласно известному способу вычисляют разности из значений n_cpi и n_ср(i+1), полученных на i-м и (i+1)-м обзорах (см. выражение (2)). Затем сравнивают модуль образованных разностей с единицей, которая отражает размер строба сопровождения, и если то приписывают n_cpi и n_ср(i+1) принадлежащими одной и той же траектории, а если в результате сравнения с единицей выясняют, что условие (2) не выполняется, то в единичных случаях невыполнения условия (2) вычисляют разности из значений n_cpi и n_ср(i+2), полученных на i-м и (1+2)-м обзорах (см. выражение (3)). Затем сравнивают модули образованных разностей с двойкой, которая отражает размеры второго строба сопровождения при единичных пропусках.

Если в результате сравнения выполняется условие

то вычисляют разности из значений n_ср(i+2) и n_ср(i+3), полученных на (i+2)-м и (i+3)-м обзорах

Затем сравнивают модуль образованной разности с единицей, и если в результате сравнения выполняется условие

то продолжают сопровождение траектории согласно описанным выше операциям, и если в результате сравнения с двойкой модуля из значений n_cpi и n_ср(i+2), полученных на i-м и (1+2)-м обзорах, условие (4) не выполняется, то принимают решение о прекращении сопровождения траектории.

Поскольку описанный выше алгоритм используется для произвольной конфигурации частотно-временной структуры сигнала, то он также будет иметь место для всех частных случаев частотно-временной структуры (например, сигналов с линейной частотной модуляцией, гиперболической частотной модуляцией, параболической частотной модуляцией и т.д.), для которых понятия центральной и сигнальной траектории совпадают.

Использование сопровождения по трем соседним (i-м, (i+1)-м и (1+2)-м) обзорам позволяет проверить принадлежность центров пачек на соответствие выбранному скользящему критерию «2 из 3-х». Центры пачек с большой достоверностью считаются принадлежащими одной и той же области, если они допускают не более двух пропусков (но не подряд) из трех соседних обзоров.

С учетом максимально ожидаемого изменения центральной траектории в сигнальной области за обзор ошибки, обусловленного дискретностью отсчета частоты и шумовой составляющей, можно ожидать, что максимальная ошибка центрального канала не выйдет за границы ±1 канала, а это означает, что эквивалентные размеры строба составляют 2 единицы. Если при выборе второго строба руководствоваться теми же соображениями, то по отношению к размеру первого строба он увеличится на 2 единицы и будет составлять 4 единицы.

В заявляемом техническом решении, в отличие от прототипа, для каждой j-й сигнальной области формируют импульсы начала и конца центральных траекторий, получаемых на (i_н+m)-м и (i_к+n)-м временных обзорах после выполнения критериев завязки и прекращения траектории. Для завязки траектории должен быть выполнен критерий «2 из 3-х» (допускается только один пропуск сигнальной отметки из 3-х возможных), а для прекращения траектории – два пропуска сигнальных отметок подряд.

Затем запоминают значения n_ср(iн,j) и n_cp(iк,j), соответствующие началу и концу центральной траектории, вычисляют разности из значений n_ср(iн) j-й и n_ср(iк) (j-1)-й центральных траекторий

Вычисление n сопровождают вычислением разности из порядковых номеров соответствующих обзоров

Сравнивают модули образованных разностей с допустимыми значениями n_доп и i_доп, и если в результате сравнения с допустимыми значениями выполняются условия

то принимают решение о принадлежности каждой следующей сигнальной области к одному и тому же многоимпульсному сигналу, а если в результате сравнения хотя бы одно из условий не выполняется, то принимают решение об окончании многоимпульсного сигнала. По факту окончания многоимпульсного сигнала происходит также считывание необходимой измерительной информации.

Пример устройства, реализующего заявляемый способ, изображен на фиг.1, а отдельных его составных блоков – на фиг.2-9.

Ниже приведен перечень фигур, изображенных на фиг.1-9, и краткое указание на то, что изображено на них.

Фиг.1 – общая схема.

Фиг.2 – формирователь импульсов начала и конца пачки.

Фиг.3 – измеритель координаты центра пачки.

Фиг.4 – преобразователь последовательного потока информации в параллельный.

Фиг.5 – первый блок поиска центральной траектории.

Фиг.6 – второй блок поиска центральной траектории.

Фиг.7 – формирователь номера сигнальной отметки.

Фиг.8 – переключатель номера канала.

Фиг.9 – блок идентификации.

На фиг.1-9 введены следующие обозначения:

для обшей схемы (фиг.1)

1 – блок пороговых элементов;

2 – блок регистров;

3 – коммутатор;

4 – формирователь пачек;

5 – формирователь импульсов начала и конца пачки;

6 – измеритель координаты центра пачки;

7 – преобразователь последовательного потока информации в параллельный;

8, 10, 16 и 22 – первый, второй, третий и четвертый блоки регистров;

9 и 17 – первый и второй блоки поиска центральной траектории;

11 – сдвиговый регистр;

12 – блок задержки;

13 – формирователь номера сигнальной отметки;

14 и 15 – первый и второй блоки передачи кода номера сигнальной отметки;

18 – формирователь начала сигнальной траектории и его координаты по частоте;

19 – переключатель номера канала;

20 и 21 – первый и второй блоки передачи кода номера канала;

23 – блок идентификации;

1,…, N – номер частотных каналов;

U_пор – сигнал порогового уровня;

U_такт – тактовый импульс;

U_синхр – импульс синхронизации;

ИНУ – импульс начальной установки;

ИНП и ИКП – импульсы начала и конца пачки;

n_cpi – координата центра пачки;

для формирователя импульсов начала и конца пачки (фиг.2)

24 – линия задержки;

25 и 26 – первая и вторая схемы несовпадения;

для измерителя координаты центра пачки (фиг.3)

27 и 33 – первый и второй счетчики;

28 – регистр;

29 и 33 – первый и второй блоки ключей;

30 и 32 – первый и второй блоки вычитания;

31 – сумматор;

33 – делитель на два;

35 – схема сравнения;

ИНУ – импульс начальной установки;

n_cpi – координата центра пачки;

для преобразователя последовательного потока информации в параллельный (фиг.4)

37₁-37_n – блоки схем несовпадений;

38₁-38_n – регистры;

39₁-39_n – элементы ИЛИ;

40₁-40_n – линии задержки;

41₁-41_n – триггеры;

U_c – входной информационный сигнал;

U_зап и U_ну – импульсы запуска и начальной установки;

для первого блока поиска центральной траектории (фиг.5)

42₁-42_n – элементы вычитания;

43₁-43_n – схемы сравнения;

44₁-44_n – первая группа комплектов ключей;

45 – многовходовый сумматор;

46₁-46_n – первая группа регистров;

47₁-47_n – вторая группа комплектов ключей;

48₁-48_n – вторая группа регистров;

U_c и U₁-U_n – входные информационные сигналы;

I и II – первая и вторая группы выходов;

=|А-В| – модуль разности двух кодов;

U_счит – сигнал считывания;

для второго блока поиска центральной траектории (фиг.6)

49₁-49_n – элементы вычитания;

50₁-50_n – схемы сравнения;

51₁-51_n – комплекты ключей;

52 – многовходовый сумматор;

U_c, U₁-U_n – входные информационные сигналы;

=|А-В| – модуль разности кодов двух чисел;

U_{вых1 сбр. тр.}-U_{выхn сбр. тр.} – выходные сигналы сброса траектории;

для формирователя номера сигнальной отметки (фиг.7)

53 – элемент ИЛИ;

54 – блок схем несовпадения;

55 – блок объединения информации;

56 – блок регистров;

57 – блок схем совпадения;

58 – блок сумматоров;

U_c – входной информационный сигнал;

U_счит – сигнал считывания;

для переключателя номера канала (фиг.8)

59 – элемент ИЛИ;

60 – блок схем несовпадения;

61-64 – первый и второй блоки схем совпадения;

62 – блок объединения информации;

63 – блок регистров;

65 – блок ключей;

U_c1 и U_c2 – первый и второй входные информационные сигналы;

U_счит – сигнал считывания;

для блока идентификации (фиг.9)

67, 66 и 80 – первый, второй и третий блоки регистров;

68, 72, 71 и 76 – первый, второй, третий и четвертый блоки ключей;

69 и 79 – первый и второй блоки схем вычитания;

70 и 75 – первый и второй блоки схем сравнения;

73 – блок схем совпадения;

74 – блок схем несовпадения;

77 – элемент ИЛИ;

78 – счетчик;

81 – блок счетчиков;

U_такт – тактовый импульс;

ИНУ – импульс начальной установки.

Устройство, реализующее заявляемый способ, содержит последовательно соединенные блок пороговых элементов, входы которого являются сигнальными входами устройства, блок регистров и коммутатор, сдвиговый регистр, входы “Запуск” и “Сдвиг” которого являются соответственно тактовым и синхронизующим входами устройства, а выходы соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, последовательно соединенные формирователь пачек и формирователь импульсов начала и конца пачки, измеритель координат центра пачки, первый и второй входы которого соединены соответствующими выходами формирователя импульсов начала и конца пачки, последовательно соединенные преобразователь последовательного потока информации в параллельный, первый блок регистров и первый блок поиска центральной траектории, блок идентификации, информационные выходы которого являются выходами устройства, последовательно соединенные формирователь номера сигнальной отметки, первый блок передачи кода номера сигнальной отметки и второй блок передачи кода номера сигнальной отметки, информационный выход которого объединен с информационным выходом первого блока кода номера сигнальной отметки и соединен с соответствующим входом формирователя номера сигнальной отметки, последовательно соединенные третий блок регистров и второй блок поиска центральной траектории, выходы первой группы которого соединены с соответствующими информационными входами блока идентификации, последовательно соединенные первый блок передачи кода номера канала, второй блок передачи кода номера канала, информационный выход которого объединен с информационным выходом первого блока кода номера канала и соединен с первым информационным входом переключателя номера канала, между тактовым входом устройства и первым управляющим входом преобразователя последовательного потока информации в параллельный включен блок задержки, между информационными выходами второй группы формирователя номера сигнальной отметки и информационным входом блока идентификации включен формирователь начала сигнальной траектории и его координаты, между информационными выходами второго блока передачи кода номера канала и соответствующими информационными входами второй группы блока идентификации включен четвертый блок регистров, а между информационными выходами первой группы первого блока поиска центральной траектории и соответствующими входами блока идентификации включен второй блок регистров, при этом формирователь пачек соединен с выходом коммутатора, третий вход измерителя координаты центра пачки объединен со вторым управляющим входом преобразователя последовательного потока информации в параллельный и с управляющим входом первого блока поиска центральной траектории и соединен с тактовым входом устройства, четвертый вход соединен с синхронизирующим входом устройства, а выход – с информационными входами преобразователя последовательного потока информации в параллельный и первого и второго блоков поиска центральной траектории, выходы второй группы преобразователя последовательного потока информации в параллельный соединены с соответствующими управляющими входами формирователя кода номера сигнальной отметки и соответствующими управляющими входами первой группы переключателя номера канала, информационные выходы второй группы, выходы третьей и четвертой групп первого блока поиска центральной траектории соединены соответственно с информационными входами третьего блока регистров, с объединенными управляющими входами первого блока передачи кода номера сигнальной отметки и первого блока передачи кода номера канала и объединенными управляющими входами второго блока передачи кода номера сигнальной отметки и второго блока передачи кода номера канала, выходы третьей группы формирователя номера сигнальной отметки соединены с соответствующими управляющими входами второй группы переключателя номера канала, второй информационный вход которого соединен с информационным выходом блока идентификации, счетный вход и вход начальной установки соединены соответственно с тактовым входом и входом начальной установки устройства, выходы второй группы второго блока поиска центральной траектории соединены с соответствующими входами “Считывание” второго блока регистров и блока идентификации, выходы третьей группы соединены с соответствующими входами третьей группы второго блока передачи кода номера сигнальной отметки и второго блока передачи кода номера канала, общий информационный выход первого блока поиска центральной траектории соединен с соответствующими входами второго блока поиска центральной траектории и формирователя начала сигнальной траектории и его координаты по частоте, а тактовый вход устройства соединен также со входами «Считывание» формирователя номера сигнальной отметки, переключателя номера канала, второго блока передачи кода номера сигнальной отметки и второго блока передачи кода номера канала.

Блок пороговых элементов содержит N цепочек из последовательно соединенных схемы сравнения, усилителя и ограничителя, при этом входы и выходы цепочек являются сигнальными входами и выходами блока соответственно, а схема сравнения может быть выполнена, например, с помощью диода, один вывод которого является первым входом схемы сравнения, а другой вывод – выходом схемы сравнения и, кроме того, через резистор R подключен к входу, являющемуся управляющим входом блока.

Формирователь пачек содержит сумматор, выход которого является выходом блока, первый вход соединен с входом блока непосредственно, а второй вход – с входом блока через линию задержки.

Формирователь импульсов начала и конца пачки содержит подключенную к входу линии задержки, первую и вторую схемы несовпадения, выходы которых образуют соответствующие выходы блока, при этом входной вывод линии задержки подключен к первому входу первой схемы несовпадения и второму входу второй схемы несовпадения, а выходной вывод линии задержки подключен ко второму входу первой схемы несовпадения и к первому входу второй схемы несовпадения.

Измеритель координаты центра пачки содержит последовательно соединенные первый счетчик, регистр и первый блок ключей, второй счетчик, два блока вычитания, сумматор, делитель на два, схему сравнения и второй блок ключей, при этом выходы первого блока ключей и второго счетчика соединены соответственно с объединенными между собой входами уменьшаемого первого блока вычитания и первым входом сумматора и с объединенными между собой входами вычитаемого первого блока вычитания и вторым входом сумматора, выход первого блока вычитания соединен с входом А схемы сравнения, выходы АВ которой соединены с управляющим входом блока ключей, а вход В – с информационным входом второго блока ключей и является входом кода постоянного числа 3, выход второго блока ключей соединен со входом вычитаемого второго блока вычитания, вход уменьшаемого которого соединен с выходом сумматора, а выход – с входом делителя на два, выход которого является выходом измерителя, вход «Считывание» первого счетчика, вход «Считывание» второго счетчика, объединенный вход «Начальная установка» первого и второго счетчиков являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым входами измерителя.

Преобразователь последовательного потока информации в параллельный содержит n комплектов из последовательно соединенных блока ключей, регистра и триггера, выход которого соединен с управляющим входом соответствующего блока ключей, а между информационным выходом блока ключей в каждом комплекте и входом «Сброс» триггера включены последовательно соединенные элемент ИЛИ и линия задержки, при этом вход «Запуск» триггера первого комплекта является первым управляющим входом преобразователя, информационные входы блоков ключей объединены и являются соответствующим входом преобразователя, входы начальной установки триггеров объединены и являются вторым управляющим входом преобразователя, выходы регистров и выходы элементов ИЛИ образуют соответственно первую и вторую группы выходов преобразователя, входы «Считывание» регистров объединены и соединены со вторым управляющим входом преобразователя, а вход «Сброс» триггера i-го комплекта соединен со входом «Запуск» триггера (i+1)-го комплекта.

Первый блок поиска центральной траектории содержит n цепочек из последовательно соединенных элемента вычитания и схемы сравнения, второй вход которой является входом кода постоянного числа 1, и 2n цепочек из последовательно соединенных комплекта ключей и регистра, а между выходами комплекта ключей первой группы последовательных цепочек и общим информационным выходом блока включен многовходовый сумматор, при этом входы вычитаемого элементов вычитания соединены с информационными входами соответствующих комплектов ключей, относящихся к первой группе из n последовательных цепочек, и образуют группу информационных входов блока, входы уменьшаемого элемента вычитания объединены между собой и соединены с объединенными информационными входами комплектов ключей, относящихся ко второй группе из n последовательных цепочек, и является информационным входом блока, выходы 1 и >1 схем сравнения соединены с управляющими входами комплектов ключей первой и второй группы соответственно, выходы регистров первой и второй групп образуют первую и вторую информационные группы выходов блока соответственно, выходы 1 и >1 схем сравнения образуют третью и четвертую группы выходов блока соответственно, а входы «Считывание» всех регистров объединены и образуют управляющий вход блока.

Второй блок поиска центральной траектории содержит n цепочек из последовательно соединенных элементов вычитания и схемы сравнения, второй вход которой является входом кода постоянного числа 2, а также n комплектов ключей, а между выходами комплектов ключей и общим информационным выходом включен многовходовый сумматор, при этом входы вычитаемого элементов вычитания соединены с информационными входами соответствующих комплектов ключей и образуют группу информационных входов блока, выходы которых образуют информационные входы блока, входы уменьшаемого элементов вычитания объединены и образуют второй информационный вход блока, выходы комплектов ключей образуют первую группу информационных выходов блока, входы уменьшаемого элементов вычитания образуют информационный вход блока, выходы 2 схем сравнения соединены с управляющими входами соответствующих комплектов ключей, а выходы >2 и 2 схем сравнения образуют первую и вторую группы выходов блока.

Коммутатор содержит комплект из N ключей, сигнальные и управляющие входы которых являются соответствующими входами коммутатора, а выходы ключей объединены и являются выходом коммутатора.

Первый блок ключей в измерителе 6 содержит комплект ключей по r (r – разрядность двоичного кода) ключей в каждом комплекте. Входы и выходы ключей в блоке разомкнуты, а управляющие входы объединены. Второй блок ключей в измерителе, в отличие от первого, содержит два ключа в комплекте для передачи кода числа 3. Комплекты ключей в блоках 9 и 17 устроены аналогично первому блоку ключей в измерителе 6.

Первый, второй и третий блоки регистров содержат n регистров памяти в каждом блоке, информационные входы и выходы которых являются соответствующими входами и выходами блоков, при этом второй блок регистров в отличие от двух других содержит управляющие входы, которые соединены со входами «Считывание» соответствующих регистров памяти.

Формирователь номера сигнальной отметки содержит последовательно соединенные блок схем совпадения, блок сумматоров, блок объединения информации и блок регистров, выходы которого образуют первую группу выходов формирователя, последовательно соединенные элемент ИЛИ и блок схем несовпадения, управляющие входы которого объединены с соответствующими входами блока схем совпадения и образуют группу управляющих входов формирователя, а выходы соединены с соответствующими вторыми входами блока объединения информации и образуют третью группу выходов формирователя, при этом вход элемента ИЛИ и информационный вход блока схем совпадения объединены и соединены с информационным входом формирователя, а выходы блока сумматоров образуют вторую группу выходов формирователя.

При этом блок сумматоров содержит n элементов суммирования, первые входы и выходы которых образуют группы входов и выходов блока, а между первыми и вторыми входами каждого элемента суммирования включен элемент ИЛИ.

При этом блок объединения информации содержит n сумматоров на два входа, вторые информационные входы которых образуют вторую группу входов блока, а первые входы являются входами кодов первого разряда, которые вместе со входами кодов разрядов со 2-го по r образуют первую группу входов, а выходы сумматоров и входы кода разрядов со 2-го по r являются выходами блока.

Переключатель номера канала содержит блок регистров, выходы которого являются информационными выходами переключателя, последовательно соединенные элемент ИЛИ, вход которого является первым информационным входом переключателя, и блок схем несовпадения, первый блок совпадения, управляющие входы которого объединены с соответствующими управляющими входами блока схем несовпадения и образуют первую группу управляющих входов переключателя, второй блок схем совпадения, управляющие входы которого соединены с выходом блока схем несовпадения, а информационный вход – объединен с информационным входом первого блока схем совпадения и является вторым информационным входом переключателя, блок ключей, информационные входы которого являются входами кодов констант от 1 до n, a управляющие входы – вторыми управляющими входами переключателя, а между выходами первого и второго блока схем совпадения и блоком ключей и соответствующими входами блока регистров включен блок объединения информации.

При этом блок объединения информации содержит n групп сумматоров на три входа по r сумматоров в группе, при этом первые, вторые и третьи информационные входы сумматоров образуют соответствующие группы входов блока, а выходы образуют информационную группу выходов блока.

Блок идентификации содержит последовательно соединенные первый блок регистров, первый блок вычитания и первый блок сравнения, последовательно соединенные блок счетчиков, третий блок регистров, второй блок схем вычитания и второй блок схем сравнения, последовательно соединенные второй блок регистров и второй блок ключей, выход которого является информационным выходом блока идентификации, между выходами первого блока регистров и соответствующими информационными выходами блока идентификации включен блок ключей, а также содержит третий и четвертый блоки ключей, сигнальные входы которых являются входами констант f_доп и t_доп соответственно, а выходы соединены с общими информационными входами первого и второго блоков схем сравнения соответственно, а также содержит счетчик, счетный вход и вход начальной установки которого объединены с одноименными входами блока счетчиков и являются соответствующими входами блока идентификации, а выход соединен с общим информационным входом вычитаемого второго блока схем вычитания, между информационным входом блока идентификации и входом «Считывание» счетчика, объединенного с управляющими входами третьего и четвертого блоков ключей, включен элемент ИЛИ, между выходами первого и второго блока схем сравнения и соответствующими управляющими входами второго блока ключей включен блок схем совпадения, между выходами первого и второго блока схем совпадения и соответствующими управляющими первого блока ключей включен блок схем несовпадения, при этом входы первого и второго блоков регистров и входы «Считывание» блока счетчиков образуют первую вторую и третью группы входов блока идентификации соответственно, информационный вход блока идентификации соединен также с общим информационным входом вычитаемого первого блока вычитания.

При этом первый блок ключей содержит n комплектов ключей по r ключей в комплекте, при этом управляющие входы ключей в комплекте объединены и образуют группу управляющих входов блока и информационные входы и выходы ключей в комплектах разомкнуты и образуют группу входов и выходов блока, при этом второй блок ключей содержит n комплектов ключей по r ключей в комплекте, при этом управляющие входы ключей в каждом комплекте объединены и образуют группу управляющих входов, а информационные входы группу информационных входов блока, одноименные выходы ключей в комплектах объединены и являются выходами блока, при этом третий и четвертый блоки ключей содержат r ключей, информационные входы и выходы которых являются входами и выходами блоков, а управляющие входы объединены и являются управляющим входом блоков.

При этом первый и второй блоки регистров содержат по n регистров в блоках.

При этом блок счетчиков содержит n счетчик с объединенными входами «Счет», объединенными входами начальной установки и независимыми входами «Считывание».

Первый блок передачи кода номера сигнальной отметки содержит последовательно соединенные блок регистров и блок ключей, выход которого является выходом блока передачи кода, при этом входы блока регистров и управляющие входы блока ключей образуют первую и вторую группы входов блока передачи кода соответственно, а выходы блока регистров образуют также группу информационных выходов блока передачи кода.

Первый блок передачи кода номера канала устроен аналогично первому блоку передачи кода номера сигнальной отметки.

При этом блок ключей устроен аналогично второму блоку ключей в блоке определения сигнальной пачки.

Второй блок передачи кода номера канала содержит последовательно соединенные первый блок ключей, первый блок регистров, второй блок регистров и второй блок ключей, выход которого является выходом блока передачи кода номера канала, при этом информационные входы первого блока ключей, управляющие входы первого и второго блока ключей образуют первую, вторую и третью группы входов второго блока передачи кода, а вход «Считывание» первого блока регистров является соответствующим входом второго блока передачи кода.

Второй блок передачи кода номера сигнальной отметки устроен аналогично второму блоку передачи кода номера канала.

Формирователь начала сигнальной траектории и его координаты по частоте содержит блок сравнения, входы которого образуют группу информационных входов формирователя, а общий вход В является входом кода постоянного числа 2, и блок ключей, информационный вход и выход которого являются соответствующим входом и выходом формирователя, а управляющие входы соединены с соответствующими выходами А=В блока схем сравнения.

При этом блок ключей содержит г ключей, входы и выходы которых являются входом и выходом блока, а управляющие входы образуют группу управляющих входов блока.

Устройство, реализующее заявляемый способ, работает следующим образом.

Сигналы, подлежащие обработке, по N смежным частотным каналам в виде амплитудных выборок (период повторения выборок Т_п обратен полосе спектра сигнала), с выходов приемника поступают на входы блока пороговых элементов 1 после предварительного усиления и частотного разделения сигналов, принятых антенной гидроакустической системы. Частотное разделение каналов может быть получено, например, с помощью спектроанализатора параллельного типа с равномерной расстановкой частотных каналов. В блоке 1 производится сравнение амплитуд выборок сигналов, принятых в смежных частотных каналах, с пороговым уровнем U_пор. Величина U_пор выбирается достаточно высокой (не менее чем в 7 раз превышающей среднеквадратическое значение шума внешнего мешающего источника или внутреннего шума приемника) и поддерживается из условия обеспечения требуемого уровня ложных тревог. При таких (высоких) уровнях схема обработки сигналов со сложным законом модуляции гарантируется обработка только полезных сигналов, и можно практически не учитывать влияние шумов на искажение их структуры. Сигнал установки порога U_пор (в аналоговом виде) является внешним входным сигналом устройства. Выходными сигналами блока 1 являются аналоговые импульсы, пронормированные по амплитуде и появляющиеся на тех выходах блока, на которых выполняется условие

Затем импульсные сигналы поступают на регистры памяти блока 2, в которых запоминаются состояния, заложенные в амплитудных выборках (нулевое – при отсутствии импульса, единичное – при наличии импульса), и это состояние сохраняется до появления следующей выборки. Время хранения информации в регистрах памяти определяется временем, необходимым для получения единичных оценок текущих параметров.

Далее сигналы с регистров памяти опрашиваются (осуществляется временной обзор) с помощью объединенных по выходу ключей в коммутаторе 3, управляемых по команде сдвигового регистра 11. Сдвиговый регистр 11 запускается тактовыми импульсами U_такт. Тактовые импульсы в нем сдвигаются каждый раз на один разряд с приходом очередного импульса сдвига (импульса синхронизации U_синхр). На общем выходе коммутатора 3 образуется последовательность импульсов, где во временном положении импульса по отношению к тактовому импульсу (т.е. началу отсчета) содержится информация о номере частотного канала. От сигнала с широким спектром возникают пачки импульсов также на смежных обзорах, а совокупность таких пачек импульсов, повторяемых во времени (многоимпульсный сигнал), образует в плоскости ft совокупность локальных областей в общем виде произвольной конфигурации. Для установления факта принадлежности импульсов одному и тому же многоимпульсному сигналу образованные на выходе коммутатора 3 последовательности импульсов вначале поступают на формирователь пачек 4, в которых из них формируются пачки импульсов по критериям, описанным выше (например, при формировании пачки единичные пропуски не учитываются), причем в этом блоке пачки формируются в каждом текущем временном обзоре. Работа блока 4 основана на сложении исходных последовательностей импульсов с задержанными на период опроса T, так что на выходе блока 4 образуются пачки импульсов без единичных пропусков, однако протяженность последовательности импульсов, сгруппированных в пачки, увеличивается при этом на Т. Блок 5, куда поступают пачки импульсов, вырабатывает служебные сигналы, необходимые для координации работы измерительного блока 6 – импульсы начала и импульсы конца пачки (ИНП и ИКП).

Измеритель координаты центра пачки 6 с помощью комплекта из двух счетчиков подсчитывает координату начала и координату конца пачки, а дальнейшая обработка реализует алгоритм измерения по формуле (1). В блоке 6 в качестве счетных импульсов используются синхронизирующие импульсы, в качестве импульсов начала и конца пачки – ИНП и ИКП с блока 5, а в качестве импульса начальной установки (ИНУ) – тактовый импульс. Выходной информацией блока является координата центра пачки n_cpi, привязанная по времени к моменту подачи ИКП.

Блок 7 распределяет последовательную информацию о n_cpi, поступающую параллельным двоичным кодом по параллельным каналам в пределах каждого периода обзора Т_п, причем порядковый номер канала, в котором окажется информация о n_cpi, строго определяется очередностью поступления этой информации (первая по очереди информация – в первом канале, вторая – во втором и т.д.). Эта информация в параллельных каналах хранится в блоке до поступления информации в следующем периоде. В блоке 7 в качестве импульсов начальной установки и импульсов считывания используются тактовые импульсы, а в качестве запускающих – тактовые импульсы, задержанные на блоке 12 на время _зад<T. В этом случае с приходом каждого тактового импульса начинаются процесс преобразования текущей информации и считывание преобразованной информации с предыдущего такта. Блок 7 вырабатывает также сигналы сопровождения сигнальных отметок параллельных каналов. Считанная с блока 7 информация переписывается в регистры блока 8 и хранится там до прихода очередного тактового импульса, т.е. до прихода очередного тактового импульса. Запомненная в блоке 8 информация о n_cpi в виде параллельного потока поступает в первый блок поиска центральной траектории 9, где образуются разности кодов о n_cpi в параллельных каналах (с предыдущего такта) с текущими кодами о n_ср(i+1), поступающими с блока 6. Затем модули этих разностей проверяются на выполнение условию (2) и сортируются по выходам. При выполнении условия (2) они попадают на первую группу выходов, при невыполнении – на вторую группу выходов. Все коды после выполнения операции по правилу (2) запоминаются и считываются очередным тактовым импульсом. Появление кодов на выходах I означает, что коды n_ср(i+1) попали в строб сопровождения, прогнозируемый с предыдущего такта, а появление кодов на выходах II означает, что эти коды не попали в упомянутый строб сопровождения, а в качестве кодов на выходах II используются коды с предыдущего такта (n_cpi). В блоке 9 вырабатывается импульсы сопровождения текущей информации о n_cp(i+1) и n_cpi (попавшей и не попавшей в строб сопровождения), которая распределяется по входам III и IV. Блок 9 имеет также объединенную по всем каналам текущую информацию о n_cp(i+1), попавшую в строб сопровождения. Значения n_ср(i+1) и n_cpi поступают на второй и третий блоки регистров (10 и 16), где они хранятся еще один такт. Запомненные на блоке 16 коды поступают на второй блок поиска центральной траектории 17, работа которого идентична работе первого блока поиска центральной траектории 9, с той лишь разницей, что в качестве сравниваемых кодов используются коды с i-го и (i+2)-го обзоров, отсутствует запоминание выходных кодов, а импульсы сопровождения текущей информации о n_cp(i+2) и n_cpi (попавшей и не попавшей в строб сопровождения) распределяются по выходам II и III. Сигналы сопровождения на выходах III образуются из сигналов невыполнения условия (3), которые по сути своей являются сигналами прекращения траектории.

В блоке 13 производится подсчет номеров сигнальных отметок сопровождаемой центральной траектории. Первая отметка получается по факту временного несовпадения импульсов сопровождения в параллельных каналах (с блока 7) и импульсов сопровождения информации о n_cpi, появляющаяся позже на общей шине (с блоков 14 и 15). Второй и последующие номера отметок, наоборот, получаются по факту совпадения упомянутых сигналов путем рекуррентной добавки к предыдущему номеру логической «1». Для получения объединенной информации о номере сигнальной отметки N_c на последующих тактах запомненные коды номеров сигнальных отметок с блока 13 поступают на последовательную цепочку из первого (14) и второго (15) блоков передачи кода номера сигнальной отметки. В первом блоке информация о N_c в каналах запоминается и до объединения на общую шину включается по импульсам с блока 9, свидетельствующем о попадании сигнальной отметки в строб сопровождения, а во втором блоке запомненная в блоке 14 информация о N_c в каналах включается по импульсам, свидетельствующим о непопадании сигнальной отметки в строб сопровождения. Отселектированная в блоке 15 информация о каналах задерживается и перед объединением на общую шину включается по импульсам с блока 17, свидетельствующим о попадании сигнальной отметки в строб сопровождения.

Блок 19 позволяет отметкам, принадлежащим одному сигналу (одиночному или многоимпульсному), присвоить один и тот же номер (в нашем случае номер канала, в котором появилась первая сигнальная отметка). В блоке 19 по сигналам управления с блока 13 вначале считывается код порядкового номера n_к, в котором появилась первая сигнальная отметка. Код порядкового номера в каналах запоминается и поступает на последовательную цепочку из блоков 20 и 21. С объединенных выходов этих блоков информация о n_к через первый информационный вход возвращается через блок 19.

Работа блоков 20 и 21 аналогична работе блоков 14 и 15.

Алгоритм блока 19 предусматривает также работу по многоимпульсному сигналу. Информация о номере канала n_к первой отметки (при обработке первого импульса пачки или одиночного сигнала) поступает на первый информационный вход, информация о номере n_к при обработке второго и последующих импульсов сигнала – на второй информационный вход. Первая информация о n_к попадает на соответствующие каналы по факту несовпадения (с блока 7 и сформированного внутри блока 19 из сигнала, принятого вторым информационным входом). При совпадении сигналов сопровождения (на втором и последующих импульсах пачки) первый вход блокируется, и информация о n_к поступает только через второй вход.

Блок 18 вырабатывает признак начала сигнальной траектории и его координату по частоте. Признак начала сигнальной траектории получается путем сравнения с двойкой номеров сигнальных отметок в параллельных каналах, поступающих в блок 13. При выполнении условия А=В для сравниваемых чисел А и В происходит селектирование в общем канале информации о n_cpi (с блоков 9 и 17), которые соответствуют времени выполнения упомянутого выше условия).

И, наконец, в блоке идентификации 23 информация о n_cpi (с блоков 10 и 17) и временном положении импульсов считывания i (выраженном через их порядковые номера) конца сигнальной траектории (с блока 17) запоминается в каналах, затем берется разница из запомненных и соответствующих параметров сигнальной траектории, появившихся позже (с блока 17), и если разница n и i удовлетворяет условиям (7) и (8), то должны сработать соответствующие схемы совпадения, на которые поступают признаки выполнения условий (7) и (8). По факту совпадения берутся выборки (с блока 22) из запомненных значений кодов номеров каналов, которые затем через второй информационный вход поступают на блок переключения номера канала 19.

Если не выполняется условие (7) и (8) (или одно из этих условий), то срабатывают схемы несовпадения, которые производят съем информации о n_cpi в каналах, являющейся выходной информацией устройства.

Подсчет порядковых номеров сигналов считывания (принадлежащих началу сигнальной траектории, появившейся позже, и концу предыдущей сигнальной траектории) производится в блоке 23 с помощью одного счетчика в общем канале и набора счетчиков в параллельных каналах. В общем канале из сигнала о n_cpi формируется сигнал сопровождения, который запускает счетчик, на счетный вход которого поступает тактовый импульс, а вход начальной установки – импульс начальной установки со входа устройства. Отличие в работе счетчиков в параллельных каналах заключается в том, что в качестве сигналов считывания служат сигналы окончания траектории с блока 17.

Ниже дано описание отдельных блоков.

Формирователь импульсов начала и конца пачки 5 (фиг.2) работает следующим образом. Импульсы пачки поступают на две схемы несовпадения 16 и 17, причем на первый вход первой и второй вход второй схем несовпадения непосредственно, а на второй вход первой и первый вход второй схем несовпадения через линию задержки 15 на _зад=T. Сигнал проходит через каждую схему несовпадения только в том случае, если первый или последний импульс пачки действует на один его вход и отсутствует на втором. В результате этого на выходе первой схемы несовпадения 16 появляется единичный импульс начала пачки, а на выходе второй схемы несовпадения 17 – импульс конца пачки. (Упомянутая схема и описание ее работы отражены также в книге: «Теоретические основы радиолокации». Под ред. Я.Д.Ширмана, М.: Сов. радио, 1970, с.285, 286, рис.5.53 и 5.55.)

Измеритель координаты центра пачки (фиг.3) работает следующим образом. Два счетчика 18 и 24 подсчитывают импульсы синхронизации от начала отсчета (от тактового импульса). Считывание содержимого счетчиков происходит для счетчика 18 по импульсу ИНП, для счетчика 24 – по импульсу ИКП. Дальнейшая обработка заключается в образовании разности (блок вычитания 21) показаний счетчиков. Поскольку импульсы ИПП следуют раньше импульсов ИКП, для образования упомянутых суммы и разности результат считывания со счетчика 18 запоминается в регистре 19. Искусственное удлинение пачки в блоке 5 на 3 T приводит к тому, что координаты ИНП и ИКП увеличиваются на 3 единицы. Для учета этого фактора разностный сигнал с помощью схемы сравнения 25 сравнивается с постоянным числом, равным 3 (получаемым, например, с помощью регистра константы). В случае, если n3, то на выходе схемы сравнения формируется импульс, который открывает блок ключей 26. Код числа 3 проходит на его выход и вычитается из суммы (блок 22) показаний счетчиков. Выходным сигналом является средняя координата центра пачки n_cpi, получаемая как результат деления на два (на блоке деления 23) суммы показаний счетчиков с учетом поправки.

Преобразователь последовательного потока информации в параллельный (фиг.4) работает следующим образом. Последовательный поток информации о n_cpi поступает параллельным двоичным кодом одновременно на n блоков ключей 27₁-27_n (n – возможное число отметок от множества одновременно обрабатываемых сигналов), управляемых триггерами 30₁-30_n таким образом, что в исходном состоянии блоки закрыты. Установка триггеров 30₁-30_n в исходное состояние осуществляется тактовым импульсом, поступающим с входа 2 преобразователя. После подачи с входа 1 на первый триггер 30₁ импульса запуска (тактового импульса с задержкой _зад<Т) первый триггер открывается и подготавливает первый блок ключей 27₁ для приема информации о n_cpi После прихода первого по порядку кода n_cpi на выходе первого блока ключей появляются кодовые импульсы, наличие которых индицируется импульсом, который появляется на выходе схемы ИЛИ 29₁. По этому импульсу через время, определяемое линией задержки 30₁ (_зад<T), происходит сброс (возврат) триггера 31₁ в исходное состояние, но открывание второго триггера 31₂ (путем подачи импульса на вход «Запуск» этого триггера). В результате происходит открывание второго блока ключей 27₂, готового к приему второго кода, и т.д. Выходные коды о n_cpi по параллельным каналам поступают на выходы преобразователя через блоки регистров 28₁-28_n, где они хранятся до появления данных о n_cpi в следующем ((i+1)-м) временном обзоре.

Работа остальных блоков будет понятна из описания работы общей схемы.

Формула изобретения

Способ обработки гидроакустических сигналов со сложным законом модуляции, при котором гидроакустические сигналы принимают по N смежным частотным каналам с равномерным частотным разделением по каналам, сравнивают сигналы с пороговым уровнем U_пор, бинарно квантуют сигналы, запоминают квантованные сигналы путем последовательного опроса с периодом Т, преобразуют запомненные квантованные сигналы в последовательность импульсов, по временному положению которых от начала отсчета определяют номер канала, повторяют последовательный опрос с периодом Т_п, равным периоду временного квантования, величина которого обратна полосе f входного процесса, подвергаемого сравнению с пороговым уровнем U_пор, из последовательности импульсов формируют пачки импульсов, в которые включают те импульсы, интервал между которыми допускает не более одного пропуска, по временной опросной сетке от начала отсчета измеряют временное положение импульсов t_нi и t_кi, где i – порядковый номер обзора выбранной пачки импульсов, отвечающих первому и последнему импульсам пачки соответственно, при этом , где i_н – порядковый номер временного обзора, при котором впервые была зафиксирована пачка импульсов, а i_к – порядковый номер временного обзора, после которого наблюдаются два пропуска подряд, по измеренным значениям t_нi, и t_кi определяют координату центра пачки по формуле

где

формируют пачку отметок со значениями n_cpi с временной привязкой импульсов пачки отметок к моментам окончания пачек импульсов t_кi, запоминают значения n_cpi, производят сопровождение траектории, проведенной через центры пачек, для чего вычисляют разности из значений n_cpi и n_cpi(i+1), полученных на i-ом и (i+1)-ом обзорах

сравнивают модули образованных разностей с единицей и, если в результате сравнения выполняется условие

то n_cpi и n_ср(i+1) принадлежат одной и той же центральной траектории, проведенной через центры пачек, а если в результате сравнения c единицей условие (2) не выполняется, то вычисляют разности из значений n_cpi и n_ср(i+2), полученных на i-м и (i+2)-м обзорах

сравнивают модули образованных разностей с двойкой и, если в результате сравнения выполняется условие

то вычисляют разности из значений n_cp(i+2) и n_ср(i+3), полученных на (i+2)-м и (i+3)-м обзорах

сравнивают модули образованных разностей с единицей и, если в результате сравнения с единицей выполняется условие

то продолжают сопровождение согласно описанным выше операциям, а если в результате сравнения с двойкой модуля из разности значений n_cpi и n_ср(i+2) на i-м и (i+2)-м обзорах условие (3) не выполняется, то прекращают сопровождение траектории, отличающийся тем, что для каждой j-ой центральной траектории формируют импульсы начала и конца центральной траектории, получаемых на (i_н+m)-ом и (i_к+n)-ом временных обзорах после выполнения критериев завязки траектории и прекращения сопровождения траектории, запоминают значения n_{ср(iн, j)} и n_{ср(iк, j)}, соответствующие началу и концу центральной траектории, вычисляют разности из значений n_ср(iн) j-ой и n_ср(iк) (j-1)-ой центральных траекторий

вычисляют разности из порядковых номеров обзоров, соответствующих началу j-ой и концу (j-1)-ой центральных траекторий и полученных в моменты формирования импульсов начала и конца этих траекторий

сравнивают модули образованных разностей с допустимыми значениями n_доп и i_доп и, если в результате сравнения с допустимыми значениями выполняются условия

то принимают решение о принадлежности каждой следующей центральной траектории многоимпульсному сигналу, а если в результате сравнения хотя бы одно из условий не выполняется, то принимают решение об окончании обработки.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 20.09.2007

Извещение опубликовано: 20.05.2009 БИ: 14/2009