Оппенгейм - Применение цифровой обработки сигналов (1044221), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Эти характеристики можно использовать при адаптивной установке пороговых уров ей д я борьбы с ложными выбросами, т. е. с аномалиями в выходных данных, а также при накоплении последовательности результатов обработки импульсов в процессе как обнаружения цели, так и определении ее дальностно-доплеровских координат.
В системах сопровождения и навигации, как правило, используются решения систем довольно' сложных уравнений. Ряд алго итмов применяется для описания движения цели; все более широко используются нелинейные методы оценивания, такие, наприме, как калмановская фильтрация. Важно, что объем вычислений п и выполнении этих алгоритмов сравнительно невелик, поэтому после того, как начали использоваться мини-ЦВМ, появилась возможность обходиться без больших универсальных вычислительных марности передачи, В системах связи как для повышения достоверности пер так и для обеспечения секретности передачи сообщений испо~льзется кодирование.
Алгоритмы декодирования часто оказываются сложными и оперируют с большими последовательностями импульсов, однако и в этом случае требуемый объем вычислений ока вает ся сравнительно небольшим. С целью повышения эффективно" оказысти систем подводной связи могут быть использованы различные алгоритмы кодирования и декодирования, в том числе О исче алг ритм В заключение отметим, что в системах картографирования и профилирования приходится накапливать огромное количество данче ных и выполнять затем весьма громоздкую обработку п м будет получена окончательная карта или проф .
П ра отку, прежде офиль дна. После- Обработка сигналов в гидролокации Глава б 428 429 довательности импульсов должны быть обработаны таким образом, чтобы устранить ложные эхо, учесть геометрию взаимного расположения источника и приемника, привязать измерения к навигационной системе координат и построить контурные линии. Без мини-ЦВМ практически было бы невозможно обработать эти огромные последовательности импульсов, используемые в современных системах картографирования [123]. 6.3.7. Примеры устройств обработки гидролоквционных сигналов В предыдущих разделах были рассмотрены некоторые вопросы обработки сигналов активных гидролокационных систем, относящиеся как к теории и моделям, так и к аппаратурной реализации.
В данном разделе будет кратко описано несколько наиболее характерных современных систем активной гидролокации. Ввиду описательного характера материала более сложные системы не будут приведены. Ниже рассматриваются следующие трп примера: 1) один из современных активных гидролокаторов военного назначения для обнаружения и сопрово1ждения целей с антенной решеткой, установленной на корпусе корабля; 2) система навигации и определения местоположения для сопровождения подводного исследовательского аппарата; 3) система связи. На этих примерах будут показаны последовательность проведения обработки сигналов и взаимосвязь между различными операциями.
Одной из основных задач активной системы обнаружения и сопровождения является определение местоположения и курса подводных лодок. При этом в зависимости от свойств окружающей среды используются самые разнообразные трассы распространения — прямая, с отражением от дна, с зоной сходимости, приповерхностный канал. На рис. 6.23, а приведена блок-схема относительно недорогой и простой системы активной гидролокации типа ВЕ-1160-АУ/5Я5-56, разработанной фирмой Кау1йеоп Сомрапу [68]. Перечислим некоторые особенности этой системы. Обработка сигналов проводится в следующей последовательности. Во-первых, оператор (или блок управления) выбирает подходящий зондирующий сигнал, учитывая особенности окружающей среды и условия реверберации, трассы распространения сигналов до цели, а также предпочтительный режим работы системы.
Затем перед подачей сигналов на преобразователи антенной решетки, установленной на корпусе судна и предназначенной для формирования диаграммы направленности, их задерживают, умножают на весовые коэффициенты и усиливают. Если система работает в режиме поиска, то главный лепесток диаграммы можно смещать (или покачивать) от посылки к посылке с тем, чтобы обеспечить сканирование по всей интересующей нас области. Излучаемая энергия поступает в акустический канал, а затем отражается от цели и возвращается обратно к антенной решетке (как и энергия, обусловленная реверберацией).
Преобразователи антенной решетки переключаются в режим приема. Выходные сигналы преобразователей поступают в предварительные усилители, пропускаются через полосовые фильтры, а затем через схемы компенсации усиления, с помощью которых учитываются условия приема сигналов. Далее, для формирования диаграммы направленности при приеме сигналы задерживаются, умножаются на весовые коэффициенты и суммируются. Этот вид обработки сигналов выполняется в блоке «Обработка при активном поиске и (или) сопровождении».
Более подробно эта часть системы представлена на рис. 6.23, б. Прежде всего выполняется операция согласованной фильтрации (т. е. корреляционный прием). Обработка производится в основной полосе частот путем квадратурной демодуляции с последующими дискретизацией и аналого-цифровым преобразованием. Операция коррелирования выполняется в функции дальности после предварительной компенсации доплеровского смещения, обусловленного движением судна; одновременно может быть учтено и доплеровское смещение, связанное с движением цели.
Если система работает в режиме поиска, то выходные сигналы корреляторов возводятся в квадрат и усредняются по всей последовательности импульсов с учетом диаграммы направленности антенны. Число импульсов при усреднении зависит от стационарности окружающей водной среды. Если система работает в режиме сопровождения, выходное напряжение коррелятора максимизируется в зависимости от расстояния и доплеровского смещения и поступает на вход устройства определения параметров движения цели. Некоторые весьма интересные применения алгоритмов обработки сигналов для решения задач сопровождения и навигации связаны с техникой, предназначенной для определения местоположения подводных платформ (или погружаемых аппаратов). Известно несколько океанографических систем, в которых используется эта техника; к ним относятся система управления положением буровых станков при бурении в море или океане, созданная в рамках программы по глубоководному бурению, а также система сопровождения аппарата «Элвин» для подводных исследований.
Применяемая в них методика коренным образом отличается от методики слежения за подводными лодками противника, основанной на наблюдении за отражениями; в данном случае действия объекта наблюдения скоординированы с работой группы приемопередатчиков. В этих системах для построения линий положения сопровождаемого подвижного объекта или платформы используются группы из трех или более приемопередатчиков. Геометрические соотношения, характерные для системы слежения за положением надводного или подводного судна, в которой применяется ряд приемопередатчиков, показаны на рис.
6.24, а [69]. В этой системе используются два режима работы: импульсный и доплеровский. В импульсном режиме с платформы излучается Глава о 430 Управление систеллЫ, сиихронизаиия управление рег/сималжи, сп/адилизаиия автосопровозкде ние, настройка, отобрав/сенйе Луре с"коростам лргн упраелеНКР огнгщ Геиератор зоидиру/ощего сигнала ~'огласоеаииг с вне/иними системами Чормироваииг диаграммы апраелеиност и апертур йстокчик питания 3б усилителе мои/ности Я ак/77ивнБ/х предусилителгй с,]17ильт ром 1ранение данных /7ульт оператора Лбигпеи коммутаиии /иирины оиаграммыпо верти/сали 51предусипи- теляуля пас- 1 сиен. режима 1 Роамирователь диаграммы для активиогорежима и дбпредваритвльно с[рормироваинын диаг амм 1 Ф- 1 1 1 Ундикаторы /.ормирователь диаг- ражмБ/ дляпоссивного режима Антенная шетк 35канальный ~~игмник для активно- го одвора Жлинеек по Йглемен/77ов в кам'- дой 1 Индикатор сдвора 1 Л/индика- тора одвара 1 1 Т 1д-канальный 3еектрснный.
рггисюд7тор в у1прроа//атах пеленг-еремя приемник для пассивного режима ,ГУ индика тора сопровожде— ния вухканальный приемник сопроеож0ения Жайкатор сопроеожйния Дву.танальный приемник ввуковых сигналов //аушники Рис. 6.23. а — блок-схема гидролокационной системы Еау1Ьеоп ПЕ/1160-АИ/Зяб-66; б — важнейшие операции обработки сигналов в активной части гидролокационной системы Кау1йеоп 1)Е-1160-АИ/ЯЯЯ-66 (из [68] ). 433 Глава 6 Обработка сигналов в гидролокации 432 йриемопгредатиик ))риемопгрйатиик Импульсная система Доплеровская система согласованный ))рильтр Доплеровская система Подготовка сигнала Иирровая скема оиенки Шазы Жадратурныг йпогдглгние метоположени тельное знаиениг оигнки Рис. 6.24.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
