Патент на изобретение №2232401

(54) УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к пассивной локации. Предлагаемое устройство обработки сигналов увеличивает точность определения дальности до движущегося излучателя, что и является достигаемым техническим результатом, благодаря введению блока выдачи корректируемой константы, датчика азимута и азимутальных меток, коммутатора направлений, блока элементов совпадения, блока вторичной обработки и второго вычитателя, при этом отдельный выход и группа выходов датчика азимута и азимутальных меток соответственно соединены с отдельными входами блока вторичной обработки, блока выдачи корректируемой константы и с группой входов блока элементов совпадения, имеющего отдельный вход, соединенный с выходом коммутатора направлений, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходом датчика первого сигнала и с выходом датчика второго сигнала, а группа выходов блока элементов совпадения соединена с первой группой входов блока вторичной обработки, вторая группа входов которого соединена с группой выходов измерительного устройства, соединенного так же с второй группой входов второго вычитателя, имеющего первую группу входов и группу выходов, соответственно соединенные с группой выходов блока вторичной обработки и с второй группой входов вычитателя, первая группа входов которого соединена с группой выходов блока выдачи корректируемой константы. 2 ил.

Изобретение относится к области пассивной локации и может быть использовано в системах определения дальности. Известно устройство обработки сигналов от вращающегося датчика, входящего в состав телевизионного устройства определения дальности, изложенного в патенте № 2081431, автор Часовской А.А.

С помощью этого устройства определяется дальность, используя в качестве базы прямоугольную рабочую зону вращающегося объектива телевизионного датчика. Однако устройство не способно определить дальность до двигающегося излучателя.

Известно устройство обработки сигналов, изложенное в патенте № 2081438 под названием “Дальномер”, автор Часовской А.А. В нем осуществляется вращение трехсекционного инфракрасного датчика. Секции ограничена двумя вертикальными параллельными отрезками. В качестве базы используется ширина центральной секции. В случае инфракрасного излучения от объекта в процессе вращения объектива в измерительное устройство последовательно поступают два сигнала с выходов двух инверторов, представляющих из себя датчик первого и датчик второго сигналов. Временное рассогласование между этими сигналами определяется в измерительном устройстве за время между началом и концом фиксации излучений в моменты их равного поступления в центральную и боковые секции, что соответствует моментам пересечений линий, ограничивающих эту центральную секцию, середины площади излучения. Величина временного рассогласования при постоянной базе зависит только от дальности и состоит из постоянной и переменной составляющих. Информация о постоянной составляющей поступает в вычитатель, где вычитается из вышеупомянутого временного рассогласования, и разность, характеризующая дальность, поступает в индикатор.

Однако устройство уменьшает точность определения дальности при наличии движущегося излучателя. С помощью предлагаемого устройства увеличивается точность определения дальности до движущегося излучателя.

Достигается это введением блока выдачи корректируемой константы, датчика азимута и азимутальных меток, коммутатора направлений, блока элементов совпадений, блока вторчной обработки и второго вычитателя, при этом отдельный выход и группа выходов датчика азимута и азимутальных меток соответственно соединены с отдельными входами блока вторичной обработки, блока выдачи корректируемой константы, и с группой входов блока элементов совпадения, имеющего отдельный вход, соединенный с выходом коммутатора направлений, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходом датчика первого сигнала и с выходом датчика второго сигнала, а группа выходов блока элементов совпадения соединена с первой группой входов блока вторичной обработки, вторая группа входов которого соответственно соединены с группой выходов измерительного устройства, соединенного так же с второй группой входов второго вычитателя, имеющего первую группу входов и группу выходов, соответственно соединенные с группой выходов блока вторичной обработки и с второй группой входов вычитателя, первая группа входов которого соединена с группой выходов блока выдачи корректируемой константы.

На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения:

1 – измерительное устройство;

2 – индикатор;

3 – вычитатель;

4 – блок выдачи корректируемой константы;

5 – датчик первого сигнала;

6 – коммутатор направления;

7 – датчик второго сигнала;

8 – датчик азимута и азимутальных меток;

9 – блок элементов совпадения;

10 – блок вторичной обработки;

11 – второй вычитатель,

при этом отдельный выход и группа выходов датчика азимута 8 и азимутальных меток соответственно соединены с отдельными входами блока вторичной обработки 10, блока выдачи корректируемой константы 4 и о группой входов блока элементов совпадения 9, имеющего отдельный вход, соединенный с выходом коммутатора направлений 6, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходом датчика первого сигнала бис выходом датчика второго сигнала 7, соединенными так же с первым и вторым входами измерительного устройства 1, группа выходов которого соединена с вторыми группами входов второго вычитателя 11 и блока вторичной обработки 10, первая группа входов и группа выходов которого соответственно соединены с группой выходов блока элементов совпадения 9 и с первой группой входов второго вычитателя 11, имеющего группу выходов, соединенного с второй группой входов вычитателя 3, имеющего первую группу входов и группу выходов, соответственно соединенные с группой выходов блока выдачи корректируемой константы 4 и с группой входов индикатора 2.

Работа устройства осуществляется следующим образом. В процессе вращения рабочей зоны приемника излучений формируются импульсы с помощью датчика первого и датчика второго сигналов 5 и 7. Они могут представлять из себя, например, инверторы, фиксирующие соответственно нулевые разности между сигналами первой и второй секциями и между сигналами второй и третьей секциями в процессе вращения трехсекционного инфракрасного приемника, представленного в главном аналоге. Импульсы с датчика первого сигнала и с датчика второго сигнала соответственно поступают на первый и второй входы измерительного устройства 1, которое определяет временное рассогласование между двумя импульсами аналогично преобразователю дальности, представленному, например, в книге Васин В.В., Степанов Б.М. Справочник-задачник по радиолокации” – М.: 1977, г., стр. 214, фиг. 9.7.

На фиг. 2 показана рабочая зона центральной секции приемника. Восстановим из точек а и в две параллельные линии 16 и 17. Время пересечения этими линиями середины излучающей площади обратно пропорционально дальности до излучателя. Поэтому общее время пересечения при вращении рабочей зоны так же зависит от дальности. Однако время пересечения вращающихся зон, ограниченных линиями 15 и 16, а также 17 и 18 не зависит от дальности. В качестве базы может быть использована, на пример, часть объектива инфракрасного датчика, ограниченная вертикальными параллельными отрезками. Таким образом, датчики первого и второго сигналов выдают эти сигналы в измерительное устройство 1 (см. фиг. 1) в моменты пересечений линиями 15 и 18 (см. фиг. 2), ограничивающими рабочую зону центральной секции, середин излучающей площади, при котором разности амплитуд сигналов имеют нулевое значение.

Коммутатор направлений 6 представляет из себя двухпозиционный переключатель, который может подключаться к любому из датчиков 5 иди 7. Датчик азимута и азимутальных меток 8 выдает азимут и следующие друг за другом азимутальные метки в блок вторичной обработки 10 через блок элементов совпадения 9 в момент наличия сигнала-разрешения с одного из датчиков 5 или 7. Пример конкретного исполнения датчика азимута и азимутальных меток представлен, например, в вышеупомянутом источнике “Радиотехнические системы” на стр. 414.

Блок вторичной обработки 10 представляет собой вычислитель и осуществляет автосопровождение по азимуту излучателей в процессе вращения трехсекционного инфракрасного приемника и определяет на основании этого изменение временного рассогласования, за время величина которого поступает с выхода измерительного устройства 1, и которое в зависимости от направления движения объекта может иметь положительное или отрицательное значение. Это изменение в виде кода поступает в вычитатель 11. Пример конкретной реализации блока вторичной обработки, осуществляющего в том числе автослопровождение по азимуту, представлен в вышеупомянутом источнике на стр. 197, рис. 7,5а.

В процессе автосопровождения блок вторичной обработки 10 определяет временные рассогласования t₁ между двумя сигналами, относящимися к одному и тому же объекту, и разность между этими временными рассогласованиями t₁, определяемые в процессе автосопровождения движущихся объектов. Причем в зависимости от направления движения объектов значение t₁ может иметь положительное или отрицательное значение. Поэтому на основании информации о временном рассогласовании ₂ c измерительного устройства 1 в блоке вторичной обработки 10 определяется и изменение временного рассогласования t₂ за время t₂. Так как значение t₁ может иметь любой знак, то и значение t₂ так же может иметь как положительное, так и отрицательное значение, которое в виде кода поступает в вычитатель 11, где вычитается из кода временного рассогласования t₂, с измерительного устройства 1, поступающего на другую группу входов вычитателя 11, то есть определяется разность ₃=t₂–t₂ (1). Таким образом, информация t₃ нa выходе вычитателя 11 представляет из себя ту информацию, которая имела бы место на выходе измерительного устройства 1, если бы излучатель не смещался по азимуту. Причем, если значение t₂ будет иметь отрицательное значение, то вычитатель 11 будет выполнять функции сумматора. Информация с выхода вычитателя 11 состоит из переменной и постоянной составляющей. Переменная составляющая зависит только от дальности, а постоянная является константной и зависит от величины угловой расходимости между лучами 15 и 18 (см. фиг. 2). Однако информация с выхода вычитателя 11 меняется при нестабильности скорости вращения приемника. В связи с этим в отличие от главного аналога корректируется и константа в блоке выдачи корректируемой константы 4, осуществляющим в зависимости от изменяющихся временных рассогласований между следующими друг за другом азимутальными метками с датчика азимута и азимутальных меток 8, корректировку постоянной составляющей, представляющей из себя константу. При этом временные рассогласования меняются с изменением скорости вращения приемника. Пример конкретного исполнения блока корректируемой константы представлен в патенте автора №2164004, заявка №98116202/28, бюл. №16 от 10.06.2000 г. под названием “Устройство для измерения линейных размеров объектов”, где функции блока 4 выполняет “корректор размера”. Разница лишь заключается в том, что в блоке корректируемой константы в качестве информации о длительности сигнала используется информация о постоянной составляющей, определяемая заранее при юстировке. Код, характеризующий откорректированное значение постоянной составляющей t_пост с выхода блока корректируемой константы 4, поступает в вычитатель 3, где вычитается из значения кода, поступающего с вычитателя 11, несущего в себе уточненную информацию о сумме переменной и постоянной составляющей без учета изменений, связанных со смещением объекта. Таким образом, на выходе вычитателя 3 имеет место код, характеризующий откорректированную переменную составляющую t_пер без учета приращения рассогласования, возникающего из-за смещения излучателя по азимуту и с учетом нестабильности скорости вращения приемника, то есть t_пер=t₃-t_пост (2). Этот откорректированный код и несет в себе уточненное значение дальности до излучателя, которое и отображается на индикаторе 2.

Предлагаемое устройство может быть использовано и при определении дальности при наличии двух синхронно вращающихся инфракрасных приемников, разнесенных на некоторое расстояние, как указано в первом аналоге и патенте автора № 2081431. Однако использование одного трехсекционного инфракрасного приемника, например, такого как в главном аналоге, уменьшает громоздкость устройства. Наиболее эффективно устройство может быть использовано в системах охраны объектов и предупреждения столкновений. На точность определения дальности, в том числе и до смещающегося по направлению объекта не влияет нестабильность скорости вращения приемников.

Формула изобретения

Устройство обработки сигналов, состоящее из измерительного устройства, датчика первого сигнала, датчика второго сигнала, вычитателя и индикатора, где выходы первого и второго датчиков сигналов соответственно соединены с первым и вторым входами измерительного устройства, а группа выходов вычитателя соединена с группой входов индикатора, отличающееся тем, что вводится блок выдачи корректируемой константы, датчик азимута и азимутальных меток, коммутатор направлений, блок элементов совпадений, блок вторичной обработки и второй вычитатель, при этом отдельный выход и группа выходов датчика азимута и азимутальных меток соответственно соединены с отдельными входами блока вторичной обработки, блока выдачи корректируемой константы, и с группой входов блока элементов совпадения, имеющего отдельных вход, соединенный с выходом коммутатора направлений, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходом датчика первого сигнала и с выходом датчика второго сигнала, а группа выходов блока элементов совпадения соединена с первой группой входов блока вторичной обработки, вторая группа входов которого соединены с группой выходов измерительного устройства, соединенного также с второй группой входов второго вычитателя, имеющего первую группу входов и группу выходов соответственно соединенные с группой выходов блока вторичной обработки и с второй группой входов вычитателя, первая группа входов которого соединена с группой выходов блока выдачи корректируемой константы.

РИСУНКИ