Селектор движущихся целей на фоне дискретных движущихся пассивных помех
Цифровой селектор движущихся целей на фоне дискретных движущихся пассивных помех состоит из аналого-цифрового преобразователя, формирователя кодов двух квадратурных каналов (Digital Down Converter-DDC), в каждом квадратурном канале схем вычитания, квадраторов и трех многоразрядных регистров сдвига, включенных между выходами формирователя кодов и первыми входами схем вычитания. Выходы квадраторов каждого канала подаются на сумматор, выход которого соединен с пороговым устройством. С целью выделения полезных движущихся целей на фоне дискретных пассивных помех в селектор движущихся целей введен вычислитель весовых коэффициентов, три входа которого подключены ко входам и выходам регистров сдвига одного квадратурного канала, а три других входа к регистрам сдвига другого квадратурного канала. Один выход вычислителя весовых коэффициентов подключен ко второму входу схемы вычитания одного квадратурного канала, а другой выход вычислителя весовых коэффициентов ко второму входу схемы вычитания другого квадратурного канала. В качестве вычислителя весовых коэффициентов применяется цифровой программируемый сигнальный процессор.
Данная полезная модель относится к радиолокационным системам селекции движущихся целей.
Известен селектор движущихся целей с постоянными весовыми коэффициентами [1]. Главный недостаток такого устройства состоит в том, что он способен эффективно выделять движущиеся цели только на фоне неподвижных пассивных помех.
Известен также селектор движущихся целей с переменными весовыми коэффициентами [2]. Его недостатком является способность выделять движущиеся цели только на фоне протяженных движущихся пассивных помех.
Наиболее близкими по технической сущности и отличительным признакам к заявляемому селектору движущихся целей является селектор движущихся целей [3]. Этот селектор движущихся целей состоит из фазовых детекторов, из определителя координат центра окружности ОЦ, и блоков вычитания БВ, реализующих перенос центра окружности в начало координат (фиг.1).
Однако аналоговая реализация устройства не позволяет обеспечить его эффективную работу из-за возникающих нестабильностей. В частности, на эффективность работы системы влияет амплитудно-фазовая расквадратурность каналов фазовых детекторов (ФД). С целью преодоления указанных трудностей предлагается цифровая реализация устройства, для чего введен АЦП на промежуточной частоте, с последовательным формированием двух квадратурных компонент с помощью преобразователя кодов с децимацией сигналов (Digital Down Converter - DDC).
Кроме того, в качестве вычислителя используется цифровой программируемый сигнальный процессор, с помощью которого вычисляются весовые коэффициенты, являющиеся квадратурными составляющими координат центра окружности сигнала движущейся цели и сигнала движущейся дискретной помехи.
Благодаря этому в предлагаемом селекторе движущихся целей осуществляется эффективная селекция полезного сигнала на фоне дискретной движущейся пассивной помехи.
На фиг.2 представлена структурная схема предлагаемого селектора движущихся целей. Селектор движущихся целей состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП), устройства DDC, двух многоразрядных регистров сдвига в каждом квадратурном канале, схемы вычитания (В) и квадраторов (KB). Входной сигнал подается на вход АЦП, выход которого соединен с устройством DDC. Оцифрованный сигнал поступает в устройство DDC, два выхода которого являются входами двух квадратурных каналов. Каждый квадратурный канал состоит из двух регистров сдвига, схемы вычитания и квадратора, соединенных последовательно. Выходы квадраторов каждого канала подаются на сумматор, выход которого соединен с пороговым устройством (ПУ). С целью выделения полезных движущихся целей на фоне дискретных движущихся пассивных помех в селектор движущихся целей введен вычислитель весовых коэффициентов - блок определителя координат центра окружности вектора полезного сигнала (ОЦ), три входа которого подключены ко входам и выходам регистров сдвига одного квадратурного канала, а три других входа ко входам и выходам регистров сдвига другого квадратурного канала. Один выход вычислителя весовых коэффициентов, подключен к схемам вычитания (В) одного квадратурного канала, а другой выход вычислителя весовых коэффициентов, к схеме вычитания (В) другого квадратурного канала. Выходы схем вычитания (В) подключены к квадраторам (KB). В отличие от прототипа, выходы квадраторов, соединенные с сумматором, не подключены к схеме извлечения квадратного корня для вычисления огибающей поскольку, как показано в [4] использование квадрата огибающей на выходе равноценно использованию огибающей.
Принцип работы блока определителя координат центра вектора полезного сигнала (ОЦ):
Для определения центра окружности необходимо знать координаты минимум трех точек, принадлежащих окружности. Для этого введено в каждый квадратурный канал по два регистра сдвига. Входы и выходы регистров сдвига соединены с входами блока определителя центра, т.е. верхний квадратурный канал формирует координаты по оси Х (всего три координаты x1, x 2, x3), а нижний канал - координаты по оси Y (y1 y2, y3). Блок определителя центра вычисляет координаты центра окружности (xa, ya). Два выхода блока ОЦ соединены с входами схем вычитания каждого квадратурного канала, а именно выход с координатой xa со схемой вычитания квадратурного канала по оси X, а выход с координатой ya - со схемой вычитания квадратурного канала по оси Y.
Для оценки сравнительной эффективности работы прототипа с использованием фазовых детекторов и предлагаемого устройства с цифровой обработкой было проведено моделирование данных устройств в МАТЛАБ. Рассматривалась двухмодовая дискретная помеха и отраженный сигнал от скоростной цели. Результаты моделирования представлены на Фиг.3, из которых следует, что даже незначительная амплитудно-фазовая расквадратурность фазовых детекторов по амплитуде 10% и по фазе 3 градуса заметно снижает эффективность обработки (потери до 5 дБ).
Практическая реализация цифрового селектора движущихся целей выполняется на основе известных микросхем АЦП на промежуточной частоте (например, AD9042) и DDC (AD6620), АЛУ, регистровых ОЗУ. В качестве определителя координат центра можно рекомендовать сигнальные процессоры (DSP) фирм Analog Devices, Texas Instruments или им подобные.
Рассмотрим работу селектора движущихся целей.
Амплитуда и фаза вектора помехи случайны для каждой конкретной ситуации и переносят центр окружности вектора цели, в случайную точку на векторной плоскости. Так как, скорость цели гораздо больше скорости коррелированной помехи, то вектор цели вращается с большей скоростью, чем вектор помехи. Если определить координаты центра окружности сигнала цели, то после переноса начала координат в рассчитанный центр окружности, можно режектировать помеху из принятого сигнала. Для расчета координат центра окружности по трем точкам (трем периодам повторения) используются известные геометрические формулы [5].
По этому принципу и работает рассматриваемый селектор движущихся целей на фоне дискретных движущихся пассивных помех.
ПЕРЕЧЕНЬ ИСТОЧНИКОВ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ПРИ ОФОРМЛЕНИИ ЗАЯВКИ
1. Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. - М: Радио и связь, 1986. - 288 с., ил
2. Бартенев В.Г. Радиотехнические системы управления РЛС: Учеб. пособие / В.Г. Бартенев, А.А. Таныгин. - М.: МИРЭА, 2011. - 159 с.: ил. - Библиогр.: с.154-156
3. Охотников Д.А. Селекция целей, совершающих возвратно-поступательные движения. Автореферат. - М.: МАИ, 2011. - 172 с., ил.
4. Бартенев В.Г., Эффективность алгоритмов объединения квадратурных каналов. - Современная электроника 
2, 2010 г. - 78 с.
5. Поль Бурке. Окружность по трем точкам.
http://algolist.manual.ru/maths/geom/equation/circle.php
1. Цифровой селектор движущихся целей на фоне дискретных движущихся пассивных помех, включающий в себя два квадратурных канала, блок определителя центра координат вектора полезного сигнала, две схемы вычитания, квадраторы в каждом квадратурном канале и пороговое устройство, отличающийся тем, что в него дополнительно введены АЦП на промежуточной частоте, вход которого является входом селектора движущихся целей, к выходу которого подключен формирователь кодов двух квадратурных каналов (Digital Down Converter-DDC).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введены в каждый квадратурный канал два многоразрядных регистра сдвига, последовательно включенные между выходами формирователя кодов квадратурных каналов и первыми входами схем вычитания, вычислитель на сигнальном процессоре квадратурных составляющих параметров действующего эхосигнала, три входных порта которого подключены ко входам и выходам регистров сдвига одного квадратурного канала, а три других входных порта - ко входам и выходам регистров сдвига другого квадратурного канала, при этом один выходной порт вычислителя квадратурных составляющих параметров действующего эхосигнала подключен ко второму входу схемы вычитания одного квадратурного канала, а другой выходной порт вычислителя квадратурных составляющих параметров действующего эхосигнала - ко второму входу схемы вычитания другого квадратурного канала.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходы схем вычитания квадратурных каналов подключены через квадраторы ко входам сумматора, выход которого соединен с пороговым устройством.
