Устройство для обнаружения и измерения импульсного сигнала известной полярности

Устройство относится к средствам обнаружения и измерения параметров электрических импульсных сигналов на выходе предусилителя сканирующей системы инфракрасного диапазона. Предусилитель включает фильтр низких частот и дифференцирующий фильтр. Устройство может быть использовано в пусковой установке ракеты, имеющей оптическую головку самонаведения (ОГС), а также в оптических пеленгаторах. Устройство включает аналого-цифровой преобразователь (АЦП), к выходу которого подключен дифференцирующий фильтр, генератор частоты дискретизации, первый и второй накапливающие сумматоры, первый и второй многовходовые сдвиговые регистры, подключенная к выходу первого компаратора схема «НЕ», первый и второй формирователи коротких импульсов по фронтам выходного сигнала первого компаратора, также подключенные к выходу первого компаратора, второй, третий, четвертый, пятый и шестой компараторы, вторую, третью, четвертую схемы «И», первый и второй сумматоры, усредняющий цифровой фильтр, первый, второй, третий умножители на постоянный коэффициент, четвертый умножитель, подключенный входами к выходу четвертой схемы «И» и к выходу второго сумматора. Использование предложенного устройства позволяет обнаруживать и оценивать величину полезных импульсов после двукратного дифференцирования сигнала, производить оценку уровня помех и использовать эту оценку для повышения вероятности правильного решения при обнаружении импульсов известной полярности.

Устройство относится к средствам обнаружения и измерения параметров электрических импульсных сигналов на выходе предусилителя сканирующей системы инфракрасного диапазона. Предусилитель включает фильтр низких частот и дифференцирующий фильтр. Устройство может быть использовано в пусковой установке ракеты, имеющей оптическую головку самонаведения (ОГС), а также в оптических пеленгаторах.

Наличие в спектре электрического сигнала с фотоприемника сканирующей системы шумовых и помеховых составляющих, имеющих спектр, убывающий с ростом частоты, требует применения дифференцирующих фильтров, не менее чем, второго порядка для уменьшения этих шумовых и помеховых составляющих. В атмосферных окнах пропускания электромагнитного спектра с длинами волн 3-5 мкм полезный сигнал создают цели, имеющие известный (положительный) контраст относительно фона. Поэтому надо обнаруживать и измерять электрический сигнал от цели известной полярности.

Известно устройство, которое обнаруживает электрический сигнал с применением двукратного дифференцирования [1] (аналог). Его недостатки - низкая помехоустойчивость при изменении уровня помех, т.к. отсутствует автоматическая подстройка порогов компараторов, а также использование для принятия решения об обнаружении импульса сигналов не только после второго дифференцирования, но самого сигнала и сигнала после первого дифференцирования.

Известно устройство обнаружения с автоматической подстройкой порога (патент США 5280289, 18 января 1994 г., МПК G01S 7/34), в котором для подстройки порога используется различие положительных и отрицательных значений импульса полезного сигнала после фильтра, от источника имеющего положительный контраст относительно фона. Устройство содержит режекторный фильтр постоянной составляющей, пространственный фильтр 3×3 (5×5), выходной буфер фильтра, в котором определяется максимальное отрицательное значение сигнала (Find Most Negative Signal), усредняющее устройство этого отрицательного сигнала имеет управляемую постоянную времени, зависящую от средней величины сигнала с ячеек пространственного фильтра. Порог вычисляется с использованием двух постоянных параметров и сигнала с усредняющего устройства. Утверждается, что отношение максимального положительного импульса к максимально отрицательному для полезного сигнала после фильтра составляет 4:1, а для «гауссовского», «не-гауссовского» шума и шума от краев облаков составляет 1:1, что и позволяет успешно использовать отрицательные значения для коррекции порога. Недостатком данного устройства при применении его для сигнала с ОГС, имеющей вытянутый по одной оси фотоприемник является практическая сложность создания такого пространственного фильтра, так как отдельные участки фотоприемника двигаются по изображению в фокальной плоскости с разной скоростью.

Известно устройство обнаружения электрических импульсов с фотоприемника оптической или инфракрасной сканирующей системы с ограниченной полосой пропускания, содержащее, два дифференцирующих устройства, компараторы для оценки величины положительной и отрицательной полуволн сигнала после первого дифференцирующего устройства, подключенный к выходу второго дифференцирующего устройства компаратор с нулевым порогом срабатывания. Сигналы на выходе компараторов с помощью одностабильных мультивибраторов и логических схем «И» служат для оценки длительности и формы импульса [3] (прототип). Полезные импульсы (импульсы от цели) имеют известный знак контраста над фоном. Импульсы поступают на устройство после фильтра низких частот с известной полосой пропускания, что предполагает известность ожидаемой длительности целевого импульса. Ширина полосы пропускания используется для выбора времен одновибраторов в устройстве обнаружения, с помощью которых отбираются импульсы с заданной длительностью после первого дифференцирования. Положительные и отрицательные импульсы после первого дифференцирующего устройства поступают на пороговые устройства. Пороговый уровень устанавливается для обеспечения заданного уровня ложный тревог. Импульсы после второго дифференцирования подаются на компаратор с нулевым порогом. С помощью одновибраторов и схем «И» проверяется длительность и симметрия принятого импульса. Таким образом, осуществляется обнаружение импульса по его величине и форме.

Недостатками данного устройства обнаружения являются:

- отсутствие устройств для обеспечения надежного обнаружения при изменении уровня помех;

- невозможность обнаружения импульсов в широком диапазоне значений их длительности;

- отсутствие числовой оценки величины обнаруженного импульса и уровня помех;

- в некоторых случаях, недостаточная фильтрация низкочастотных помех (только однократное дифференцирование и дополнительное второе дифференцирование для дополнительной проверки по дополнительному параметру);

- в некоторых случаях, недостаточная фильтрация высокочастотных шумов из-за применения дифференцирования импульсов без дополнительного сглаживания (сглаживание только за счет фильтра низких частот, включенного до первого дифференцирования).

Целью настоящего технического решения является обнаружение и измерение импульсного сигнала известной полярности на выходе предусилителя сканирующего фотоприемника инфракрасного диапазона при неизвестном уровне помех при улучшенном сглаживании высокочастотных шумов. Входным сигналом устройства служит сигнал с выхода предусилителя из состава ОГС. Предусилитель включает фильтр низких частот и дифференцирующий фильтр с однократным дифференцированием. При этом производится измерение уровня помех и величины обнаруженного импульса сигнала после второго дифференцирования.

Поставленная цель достигается тем, что заявленное устройство содержит, наряду с дифференцирующим фильтром, подключенным к его выходу первым компаратором, подсоединенной к выходу первого компаратора первой схемы «И», дополнительно введенные генератор частоты дискретизации, включенный перед дифференцирующим фильтром аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый и второй накапливающие сумматоры, подключенные к выходам накапливающих сумматоров первый и второй многовходовые сдвиговые регистры, подключенную к выходу первого компаратора схему «НЕ», первый и второй формирователи коротких импульсов, подключенные к выходу первого компаратора, второй, третий, четвертый, пятый и шестой компараторы, вторую, третью, четвертую схемы «И», первый и второй сумматоры, усредняющий цифровой фильтр, первый, второй, третий умножители на постоянный коэффициент, умножитель подключенный к выходу четвертой логической схемы «И» и к выходу второго сумматора, при этом генератор частоты дискретизации подключен ко входу запуска на преобразование АЦП, к входам первой и второй схемам «И», выход схемы «НЕ» подсоединен к входу второй схемы «И», выход дифференцирующего фильтра соединен с первым накапливающим сумматором и входом первого умножителя на постоянный коэффициент, выход первого умножителя на постоянный коэффициент подключен к второму накапливающему сумматору, выход первой схемы «И» соединен с тактовым входом первого накапливающего сумматора, выход второй схемы «И» соединен с тактовым входом второго накапливающего сумматора, выход первого формирователя коротких импульсов соединен с входом третьей схемы «И» и входом сброса первого накапливающего сумматора, выход второго формирователя коротких импульсов соединен с входом четвертой схемы «И» и входом сброса второго накапливающего сумматора, выход первого компаратора подключен к тактовым входам многовходовых сдвиговых регистров, выход первого накапливающего сумматора соединен с входом данных первого многовходового сдвигового регистра, входом первого сумматора и первым входом второго компаратора, выход второго накапливающего сумматора соединен с входом данных второго многовходового сдвигового регистра, входом второго сумматора и первым входом пятого компаратора, первый выход первого многовходового сдвигового регистра соединен с входом второго сумматора и входом второго умножителя на постоянный коэффициент, первый выход второго многовходового сдвигового регистра соединен с входом первого сумматора и входом второго умножителя на постоянный коэффициент, второй выход первого многовходового сдвигового регистра соединен с входом первого сумматора и первым входом третьего компаратора, второй выход второго многовходового сдвигового регистра соединен с входом второго сумматора и первым входом шестого компаратора, выход второго умножителя на постоянный коэффициент подключен к вторым входам второго и третьего компаратора, выход третьего умножителя на постоянный коэффициент подключен к вторым входам пятого и шестого компараторов, выходы второго и третьего компараторов соединены с входами третьей схемы «И», выходы пятого и шестого компараторов соединены с входами четвертой схемы «И», выход первого сумматора подключен к входу данных усредняющего цифрового фильтра, выход третьей схемы «И» подсоединен к тактовому входу усредняющего цифрового фильтра, выход усредняющего цифрового фильтра соединен с первым входом четвертого компаратора, выход второго сумматора подключен к второму входу четвертого компаратора, выход четвертого компаратора соединен с входом четвертой схемы «И». Улучшение сглаживания высокочастотных шумов достигнуто за счет применения в качестве дифференцирующего фильтра, дифференцирующего фильтра с функцией интегрирования, как рекомендуется в [4], стр.330, т.к. предлагаемое устройство может производить обнаружение импульса по его форме и величине с применением такого фильтра.

Работа устройства основана на известности формы полезного импульса с фотоприемника сканирующей системы, сглаженного фильтром низких частот и продифференцированного фильтром с дифференцирующими свойствами и отнесением к помеховым импульсам таких импульсов, которые с большой вероятностью не могут вызываться полезной целью. Шумы и фоновые помехи, в отличии от полезного сигнала, могут иметь разнообразную форму, как похожую на полезный сигнал, так и сильно от него отличающуюся.

Сравнение известных технических решений с заявляемым устройством по техническому выполнению и достигаемому результату позволило сделать вывод о наличии новизны.

Сущность заявленного технического решения и его выполнение поясняются функциональными схемами обработки входного сигнала и осциллограммами сигналов, представленными на фиг.1-5.

На фиг.1 приведена общая структурная схема предлагаемого устройства.

На фиг.2 показана возможная структурная схема усредняющего цифрового фильтра.

На фиг.3, 4, 5 приведены осциллограммы сигналов на входах и выходах основных узлов устройства (моделирование).

Устройство обнаружения и измерения импульсного сигнала известной полярности фиг.1 содержит АЦП 1, генератор частоты дискретизации 2, дифференцирующий фильтр 3, выполненный в виде фильтра с конечной импульсной характеристикой (фильтр КИХ), обладающий дифференцирующими свойствами (см. стр.330 [4]), первый компаратор 4 (см. [5] стр.101), первый 5 и второй 6 накапливающие сумматоры (см. [5] стр.152), первый 7 и второй 8 многовходовые сдвиговые регистры (см. [5] стр.143), первый 9, второй 10, третий 11 умножители на постоянный коэффициент, первый 12 и второй 13 сумматоры, первую 14, вторую 15, третью 16, четвертую 17 схемы «И», второй 18, третий 19, четвертый 20, пятый 21, шестой 22 компараторы, первый 23 и второй 24 формирователи коротких импульсов (см. [5], стр.74), усредняющий цифровой фильтр 25, четвертый умножитель 26, схему «НЕ» 27. Первый многовходовый сдвиговый регистр 7 записывает и сдвигает данные по переднему фронту сигнала с первого компаратора 4. Второй многовходовый сдвиговый регистр 8 записывает и сдвигает данные по заднему фронту сигнала с первого компаратора 4. Вход АЦП 1 подключен через линию связи к выходу предусилителя сканирующей системы инфракрасного диапазона, в котором электрический сигнал с фотоприемника профильтрован фильтром низких частот (ФНЧ) и однократно продифференцирован аналоговым фильтром. Генератор частоты дискретизации 2 соединен с входом запуска на преобразование АЦП 1 и входами первой 14 и второй 15 схем «И». Дифференцирующий фильтр 3 подключен к выходу АЦП 1, выход дифференцирующего фильтра 3 соединен с входом данных накапливающего сумматора 5 и через первый умножитель 9 со входом данных второго накапливающего сумматора 6. Первый умножитель 9 на постоянный коэффициент имеет коэффициент умножения равный (-1), делает отрицательные значения сигнала с дифференцирующего фильтра 3 положительными. Вход компаратора 4 соединен с выходом дифференцирующего фильтра 3, его выход соединен с первым 23 и вторым 24 формирователями коротких импульсов, с тактовыми входами первого 7 и второго 8 многовходовых сдвиговых регистров, с первой 14 схемой «И» и через схему «НЕ» 27 со второй схемой «И» 15. Выход первого 5 накапливающего сумматора подключен к входу данных первого 7 многовходового сдвигового регистра, к первому сумматору 12 и первому входу второго компаратора 18. Для компараторов 18-22 принято, что сигнал на их выходах устанавливается в единицу, если число на верхнем входе больше числа на нижнем входе. Выход второго 6 накапливающего сумматора подключен к входу данных второго 8 многовходового сдвигового регистра, к второму 13 сумматору и к входу пятого 21 компаратора. Выход первого формирователя коротких импульсов 23 соединен с входом обнуления первого накапливающего сумматора 5 и входом третьей схемы «И» 16. Выход второго формирователя коротких импульсов 24 соединен со входом обнуления второго накапливающего сумматора 6 и входом четвертой схемы «И» 17. Первый выход первого многовходового сдвигового регистра 7 подключен к второму сумматору 13 и через третий умножитель 11 на постоянный коэффициент к вторым входам пятого 21 и шестого 22 компараторов. Первый выход второго многовходового сдвигового регистра 8 подключен к первому сумматору 12 и, через второй 10 умножитель на постоянный коэффициент, к вторым входам второго 18 и третьего 19 компараторов. Второй выход первого многовходового сдвигового регистра 7 подключен к первому сумматору 12 и входу третьего компаратора 19. Второй выход второго многовходового сдвигового регистра 8 подключен к второму сумматору 13 и входу шестого компаратора 22. Выходы второго 18 и третьего 19 компараторов соединены с отдельными входами третьей схемы «И» 16. Выходы пятого 21 и шестого 22 компараторов соединены с отдельными входами четвертой схемы «И» 17. Выход третьей схемы «И» 16 соединен с тактовым входом усредняющего цифрового фильтра 25. Вход данных усредняющего цифрового фильтра 25 подключен к выходу первого 12 сумматора. Выход усредняющего цифрового фильтра 25 соединен со входом четвертого компаратора 20 и служит выходом числовой оценки уровня помех «ПОРОГ». Выход второго сумматора 13 подключен к второму входу четвертого компаратора 20 и четвертому умножителю 26. Выход четвертого компаратора 20 соединен с четвертой схемой «И» 17, выход четвертой схемы «И» 17 подключен к четвертому умножителю 26, выход которого служит для выдачи числовой оценки величины обнаруженного импульса «S». Выход четвертой схемы «И» 17 является выходом обнаружителя полезного импульса «ОБН».

Усредняющий цифровой фильтр 25 может быть выполнен в соответствии со структурной схемой фиг.2. Он содержит два, 27 и 28, параллельных регистра с управлением по фронту (см. [5], стр.144), сумматор 29, два, 30 и 31, умножители на постоянный коэффициент. Тактовые входы параллельных регистров 27, 28 соединены с тактовым входом «С» усредняющего цифрового фильтра 25. Вход «D» данных усредняющего цифрового фильтра 25 соединен с входом данных параллельного регистра 27, выход параллельного регистра 27 подключен к сумматору 29, выход сумматора 29 соединен с входом данных параллельного регистра 28 и умножителем 31 на постоянный коэффициент. Выход параллельного регистра 28 через умножитель 30 на постоянный коэффициент соединен с входом сумматора 29. Выход умножителя 31 на постоянный коэффициент образует выход усредняющего цифрового фильтра «ПОРОГ».

Устройство для обнаружения и измерения импульсного сигнала известной полярности работает следующим образом.

На вход устройства, вход АЦП 1, поступает сигнал, форма которого приведена на фиг.3, осциллограмма 32. Сигнал поступает с выхода предусилителя сканирующей системы инфракрасного диапазона. Вид сигнала на выходе фотоприемника ОГС показан на осциллограмме 33. Осциллограмма 34 показывает вид сигнала на выходе дифференцирующего фильтра 3. Сигнал с фотоприемника ОГС содержит периодически повторяемые, полезные импульсы 35 от источника с положительном контрасте относительно фона, помеховые импульсы 36 от источника имеющего отрицательный контраст относительно фона, аддитивную составляющую шума. На входе АЦП 1 полезные импульсы имеют вид 37, помеховые импульсы вид 38, а импульсы от аддитивного шума случайную форму. На выходе дифференцирующего фильтра 3 полезные импульсы приобретают вид 39, а помеховые импульсы вид 40. Отметим отличительную особенность полезного импульса от помехового импульса по осциллограмме 34. Полезный импульс имеет величину положительной полуволны 41 импульса, большую, чем модули величин отрицательных полуволн 42 импульса перед и после этой положительной полуволны 41 даже после умножения величины положительной полуволны на коэф4жциепт, меньший единицы. Помеховый импульс, наоборот, имеет модуль величины отрицательной полуволны 43 импульса 40, больший, чем величина положительных полуволн 44 импульса перед и после этой отрицательной полуволны, даже после умножения модуля отрицательной полуволны на коэффициент, меньший единицы. В предлагаемом устройстве эти отличия используют для отнесения принятых импульсов к помеховым и предварительного отнесения принятых импульсов к полезным.

На фиг.4 повторно приведена осциллограмма 33 на выходе фотоприемника ОГС и приведена осциллограмма 45 с тремя сигналами на одной оси времени, а именно, сигналом с выхода дифференцирующего фильтра 3 (повторена осциллограмма 34) с положительными полуволнами 41 от полезного импульса, сигналом на выходе первого накапливающего сумматора 5, с импульсами 46 от положительных полуволн 41 и в инверсном виде (представлены, как отрицательные) показаны сигналы на выходе второго накапливающего сумматора 6 с импульсами 47, вызванными отрицательными полуволнами 42 (фиг.3) полезного импульса и импульсами 48 (фиг.4), вызванными отрицательными полуволнами 43 (фиг.3) помехового импульса 40. Положительные полуволны 41 импульса 39 вызывают на выходе первого накапливающего сумматора 5 сигнал 46. Отрицательные полуволны 42 импульса 39 вызывают импульсы 47 на выходе второго накапливающего сумматора 6 (на осциллограмме 45 показаны как отрицательные). На осциллограммах 49 на оси времени 50 показан сигнал на выходе компаратора 4, на оси времени 51 сигнал на выходе формирователя коротких импульсов 23 в виде положительных импульсов, на оси времени 52 сигнал на выходе формирователя коротких импульсов 24 (импульсы положительной полярности). На оси времени 51 отрицательными импульсами единичной амплитудой показан сигнал на выходе третьей 16 схемы «И» (обнаружение помеховых импульсов по их форме, этот сигнал показан для наглядности отрицательным). Также на оси времени 51 отрицательными импульсами удвоенной величины приведен сигнал на выходе четвертой 17 схемы «И» (обнаружение полезных импульсов по их форме, сигнал показан для наглядности отрицательными, увеличенными в два раза импульсами, при этом принудительно установлен единичный логический уровень на выходе четвертого компаратора 20). На осциллограмме 53 представлены одновременно три сигнала, участвующие при обнаружении помехового импульса по его форме, это сигнал 46 с выхода первого накапливающего сумматора 5 (сигнал с «зубчиками», когда происходит накопление отсчетов), сигнал 54 со второго выхода первого многовходового сдвигового регистра 7 (сигнал прямоугольной формы) и представленный инверсным (для наглядности отрицательным) сигнал 55 с первого выхода второго многовходового сдвигового регистра 8.

Входной сигнал устройства преобразуется в цифровое представление на выходе АЦП 1 и поступает на первый 5 и второй 6 накапливающие сумматоры. Отрицательные значения сигнала на входе второго накапливающего сумматора 6 имеют положительное значение, т.к. умножаются на (-1) первым 9 умножителем на постоянный коэффициент. Первый накапливающий сумматор 5 суммирует значения сигнала, когда он положителен, т.к. первая схема «И» 14, пропускает на тактовый вход импульсы генератора 2, когда на выходе первого компаратора 4 сигнал равен 1. Второй накапливающий сумматор 6 суммирует значения сигнала, когда он отрицателен, т.к. вторая схема «И» 15, пропускает на тактовый вход импульсы генератора 2, когда на выходе первого компаратора 4 сигнал равен нулю. Накопленные значения суммы отсчетов входного сигнала запоминаются в многовходовых сдвиговых регистрах 7 и 8 на два такта. По переднему фронту сигнала с первого компаратора 4, величина положительной полуволны переписывается в первый многовходовый регистр 7. Первый формирователь 23 коротких импульсов обнуляет первый накапливающий сумматор 5 перед началом нового измерения величины положительной полуволны сигнала. По заднему фронту сигнала с первого компаратора 4, величина отрицательной полуволны переписывается во второй многовходовый регистр 8. Второй формирователь 24 коротких импульсов обнуляет второй накапливающий сумматор 6 перед началом нового измерения величины отрицательной полуволны сигнала.

Для обнаружения помехового импульса по форме сигнала, величина модуля отрицательной полуволны (сумма отсчетов АЦП, когда сигнал с АЦП 1 отрицательный, получаем с помощью накапливающего регистра 6) сравнивается с предыдущей и последующей ей по времени положительными полуволнами, измеренными с помощью накапливающего сумматора 5. Величина модуля отрицательной полуволны уменьшается с помощью умножителя 10 на постоянный коэффициент, меньшей 1. Если величина уменьшенного модуля отрицательная полуволна сигнала, больше чем величины предыдущий и последующий положительных полуволн, то второй 18 и третий 19 компараторы выдадут на входы третьей схемы «И» 16 логические единицы и по импульсу с первого 23 формирователя коротких импульсов, величина с первого сумматора 12 перепишется в усредняющий цифровой фильтр 25. На осциллограмме 51 видим семь отрицательных импульсов с амплитудой (-1), это произошло обнаружение импульсов по форме похожих на помеховые.

Для обнаружения по форме сигнала импульса, похожего на целевой импульс, величина положительной полуволны (сумма отсчетов АЦП, когда сигнал с АЦП положительный) сравнивается с величинами предыдущей и последующей ей по времени модулями отрицательных полуволн. Величина положительной полуволны уменьшается с помощью умножителя 11 на постоянный коэффициент, меньшей 1. Если величина уменьшенной положительной полуволны сигнала, больше чем величины модулей предыдущий и последующий отрицательных полуволн, то пятый 21 и шестой 22 компараторы выдадут на входы четвертой схемы «И» 17 логические единицы. Происходит обнаружение импульса, похожего на целевой. Если установить на выходе компаратора 20 логическую единицу, то при единичных импульсах со второго 24 формирователя коротких импульсов получим для сигнала по осциллограмме 33 на осциллограмме 51 шесть отрицательных импульсов с амплитудой (-2), это произошло обнаружение импульсов по форме похожих на полезные. В действительности, только импульсы 56 и 57 соответствуют полезным импульсам, остальные вызваны шумом. Для исключения обнаружения шумовых импульсов, похожих на целевые, используется компаратор 20, который дает логическую единицу на выходе, если сигнал с сумматора 13 превышает сигнал с выхода цифрового усредняющего фильтра 25. На сумматоре 13 суммируются величины положительной полуволны и модули величин отрицательных полуволн, предшествующей и последующей за этой положительной полуволной.

Таким образом, если положительная полуволна импульса больше величинам модулей предыдущей и последующей ей отрицательных полуволн и сигнал с второго сумматора 13 больше величины порога с выхода цифрового усредняющего фильтра 25, величина с второго сумматора 12 через четвертый умножитель 26 поступает на выход «S» измерителя величины полезного импульса, одновременно на выходе «Обн» формируется импульс, указывающий на обнаружение полезного импульса.

На фиг.5 приведены осциллограммы сигналов в устройстве при малом значении входного полезного сигнала. На осциллограмме 58 показан сигнал на выходе фотоприемника с полезными импульсами 59 положительного контраста. На осциллограмме 60 показаны три сигнала. Сигнал 61 на выходе второго сумматора 13, пороговый уровень 62 с выхода усредняющего цифрового фильтра 25 и величины обнаруженного полезного импульса 63. На осциллограмме 64 приведены тоже три сигнала. Сигнал на выходе дифференцирующего фильтра 3 с полезными импульсами 65, сигнал 66 величины обнаруженного полезного импульса, равен импульсам 63, величины помеховых импульсов 67, обнаруженные по форме. На осциллограмме 68 показаны сигналы, аналогичные сигналам на осциллограмме 49 фиг.4. На осциллограмме 69 показан сигнал с выхода компаратора 4. На осциллограмме 70 показан сигнал с выхода формирователя коротких импульсов 23. На осциллограмме 71 показан сигнал с выхода формирователя коротких импульсов 24. На осциллограмме 70 видим четыре случая (импульсы амплитудой -1) обнаружения помеховых импульсов по форме и шесть случаев (импульсы амплитудой -2) обнаружения по форме предположительно полезных импульсов. Импульсы 72 на осциллограмме 70 соответствуют случаю обнаружения полезных импульсов, величина которых превышает величину «ПОРОГ» с выхода усредняющего фильтра 25.

Использование предложенного устройства позволяет обнаруживать и оценивать величину полезных импульсов после двукратного дифференцирования сигнала, производить оценку уровня помех и использовать эту оценку для повышения вероятности правильного решения при обнаружении импульсов известной полярности.

В настоящее время проведено изготовление устройства обнаружения и измерения импульсного сигнала известной полярности с ОГС и проведены испытания с положительным результатом. Устройство разработано на основе аппаратно программных средств цифрового сигнального процессора 1867ВЦ5Т [6|.

Источники информации:

1. Патент США 4135161, 16 января 1979, Н03К 5/153 (аналог).

2. Патент США 5280289, 18 января 1994, G01S 7/34.

3. Патент США 4318047, 02 февраля 1982, Int.Cl.³ G01R 29/02; G01S 3/78; U.S. Cl. 328/112 [прототип].

4. К.Ланцош. Практические методы прикладного анализа. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы. - 1961.

5. Ю.В.Новиков. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. М.: Мир - 2001.

6. Микросхемы интегральные 1867ВЦ5Т. Техническое описание КФДЛ.431299.013ТО - Воронеж; ФГУП «НИИЭТ» - 2007.

1. Устройство для обнаружения и измерения импульсного сигнала известной полярности, содержащее дифференцирующий фильтр 3, подключенный к его выходу первый компаратор 4, подсоединенную к выходу первого компаратора 4 первую схему «И» 14, отличающееся тем, что на входе устройства введен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, к выходу которого подключен дифференцирующий фильтр 3, введены генератор частоты дискретизации 2, первый 5 и второй 6 накапливающие сумматоры, первый 7 и второй 8 многовходовые сдвиговые регистры, подключенная к выходу первого компаратора 4 схема «НЕ» 27, первый 23 и второй 24 формирователи коротких импульсов по фронтам выходного сигнала первого компаратора 4, также подключенные к выходу первого компаратора 4, второй 18, третий 19, четвертый 20, пятый 21 и шестой 22 компараторы, вторая 15, третья 16, четвертая 17 схемы «И», первый 12 и второй 13 сумматоры, усредняющий цифровой фильтр 25, первый 9, второй 10, третий 11 умножители на постоянный коэффициент, четвертый умножитель 26, подключенный входами к выходу четвертой 17 схемы «И» и к выходу второго 13 сумматора, при этом генератор 2 частоты дискретизации подключен ко входу запуска на преобразование АЦП 1, к входам первой 14 и второй 15 схемам «И», выход схемы «НЕ» 27 подсоединен к входу второй 15 схемы «И», выход дифференцирующего фильтра 3 соединен с первым 5 накапливающим сумматором и входом первого 9 умножителя на постоянный коэффициент, выход первого 9 умножителя на постоянный коэффициент подключен к второму накапливающему сумматору 6, выход первой 14 схемы «И» соединен с тактовым входом первого 5 накапливающего сумматора, выход второй 15 схемы «И» соединен с тактовым входом второго 6 накапливающего сумматора, выход первого 23 формирователя коротких импульсов соединен с входом третьей 16 схемы «И» и входом сброса первого 5 накапливающего сумматора, выход второго 24 формирователя коротких импульсов соединен с входом четвертой 17 схемы «И» и входом сброса второго 6 накапливающего сумматора, выход первого 4 компаратора подключен к тактовым входам многовходовых сдвиговых регистров 7, 8, выход первого 5 накапливающего сумматора соединен со входом данных первого 7 многовходового сдвигового регистра, входом первого 12 сумматора и входом второго 18 компаратора, выход второго 6 накапливающего сумматора соединен с входом данных второго 8 многовходового сдвигового регистра, входом второго 13 сумматора и входом пятого 21 компаратора, первый выход первого 7 многовходового сдвигового регистра соединен с входом второго сумматора 13 и входом третьего 11 умножителя на постоянный коэффициент, первый выход второго 8 многовходового сдвигового регистра соединен с входом первого 12 сумматора и входом второго 10 умножителя на постоянный коэффициент, второй выход первого 7 многовходового сдвигового регистра соединен с входом первого 12 сумматора и входом третьего 19 компаратора, второй выход второго 8 многовходового сдвигового регистра соединен с входом второго сумматора 13 и входом шестого 22 компаратора, выход второго 10 умножителя на постоянный коэффициент подключен к входам второго 18 и третьего 19 компараторов, выход третьего 11 умножителя на постоянный коэффициент подключен к входам пятого 21 и шестого 22 компараторов, выходы второго 18 и третьего 19 компараторов соединены со входами третьей 16 схемы «И», выходы пятого 21 и шестого 22 компараторов соединены со входами четвертой 17 схемы «И», выход первого 12 сумматора подключен к входу данных усредняющего цифрового фильтра 25, выход третьей 16 схемы «И» подсоединен к тактовому входу усредняющего цифрового фильтра 25, выход усредняющего цифрового фильтра 25 соединен с входом четвертого 20 компаратора, выход второго 13 сумматора подключен к входу четвертого 20 компаратора, выход четвертого 20 компаратора соединен со входом четвертой 17 схемы «И», а выходами устройства служат выход четвертого умножителя 26, выход четвертой схемы «И» 17 и выход усредняющего цифрового фильтра 25.

2. Устройство для обнаружения и измерения импульсного сигнала известной полярности по п.1, отличающееся тем, что дифференцирующий фильтр 3 выполнен в виде фильтра с конечной импульсной характеристикой.