способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления
Классы МПК: | G01S7/292 выделяющие требуемые эхо-сигналы H04B1/10 средства для ограничения или подавления шумов и помех в приемнике |
Автор(ы): | Бабичев В.И., Овсенев С.С., Семашкина Р.М., Чаусов Э.В., Иванов В.В. |
Патентообладатель(и): | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-03-01 публикация патента:
20.06.2001 |
Изобретение относится к радиотехнике, технической кибернетике, может использоваться при обнаружении слабых сигналов и оценке шумов. Технический результат - повышение вероятности обнаружения. Для этого в способе, заключающемся в дискретизации входного воздействия по времени, дискретизации амплитуды полученных сигналов, формировании последовательности N выборок сигналов, формировании порогового уровня А, пропорционального дисперсии помехи, сравнении сигналов с пороговым уровнем А, выборки сигналов k в пределах интервала наблюдения формируют как количество сигналов с одинаковыми амплитудами k, причем k = 1 ... N, в конце интервала наблюдения при формировании порогового уровня дисперсию помехи
2 определяют как
причем
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-3t.gif)
Устройство для обнаружения сигнала содержит дискретизатор сигнала по времени и дискретизатор по уровню, сумматор, первый и второй квадраторы, первый и второй блоки вычитания, пороговый элемент, блок формирования порогового уровня, формирователь номера выборки, второй сумматор, первый и второй коммутаторы, первую схему деления, первый умножитель, третий сумматор, второй умножитель, четвертый сумматор, третий умножитель и вторую схему деления. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169113/963.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-1t.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-2t.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-3t.gif)
Устройство для обнаружения сигнала содержит дискретизатор сигнала по времени и дискретизатор по уровню, сумматор, первый и второй квадраторы, первый и второй блоки вычитания, пороговый элемент, блок формирования порогового уровня, формирователь номера выборки, второй сумматор, первый и второй коммутаторы, первую схему деления, первый умножитель, третий сумматор, второй умножитель, четвертый сумматор, третий умножитель и вторую схему деления. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.
Формула изобретения
1. Способ обнаружения сигнала, заключающийся в дискретизации входного воздействия по времени, дискретизации амплитуды полученных сигналов, формировании последовательности N выборок сигналов, формировании порогового уровня А, пропорционального дисперсии помехи, и сравнении входного воздействия с пороговым уровнем А, отличающийся тем, что выборки сигналов Bk в пределах интервала наблюдения формируют как количество сигналов с одинаковыми амплитудами k, причем k = 1 ... N, в конце интервала наблюдения при формировании порогового уровня дисперсию помехи![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169113/963.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-22t.gif)
причем
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-23t.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-24t.gif)
2. Устройство для обнаружения сигнала, содержащее последовательно соединенные дискретизатор сигнала по времени и дискретизатор по уровню, сумматор, первый и второй квадраторы, первый и второй блоки вычитания, пороговый элемент, ко второму входу которого подключен блок формирования порогового уровня, отличающееся тем, что в него введены формирователь номера выборки, второй сумматор, первый и второй коммутаторы, первая схема деления, последовательно соединенные первый умножитель и третий сумматор, последовательно соединенные второй умножитель и четвертый сумматор, третий умножитель, вторая схема деления, выход которой соединен с блоком формирования порогового уровня, причем выход дискретизатора по уровню соединен с первым входом первого коммутатора, второй вход которого соединен с шиной логической "1", а его выход соединен со входом первого сумматора, выход которого соединен со вторым входом второго коммутатора, выход которого соединен с первым входом второго умножителя, вторым входом первого умножителя и входом второго сумматора, выход которого соединен со входом первого блока вычитания, вторым входом первой схемы деления и вторым входом третьего умножителя, первый вход которого соединен с выходом второго квадратора, а выход - с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, а выход - с первым входом второй схемы деления, второй вход которой соединен с выходом первого блока вычитания, первый вход первой схемы деления соединен с выходом четвертого сумматора, а выход - со входом второго квадратора, выход формирователя номера выборки соединен с первым входом второго коммутатора, со вторым входом второго умножителя и входом первого квадратора, выход которого соединен с первым входом первого умножителя, а вход дискретизатора по времени и первый вход порогового элемента подключены к источнику входного воздействия.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к радиотехнике, технической кибернетике, может использоваться при обнаружении слабых сигналов, оценке шумов, а также для предварительной обработки изображений в системах с искусственным интеллектом, измерения фонов. Известен метод формирования пороговой величины A в пороговых системах обнаружения сигнала на фоне гауссовского белого шума, когда длительность сигнала много меньше его периода, заключающийся в разделении интервала наблюдения T входного воздействия на n равных частей![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169060/916.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169113/963.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-7t.gif)
формировании пороговой величины пропорционально
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169113/963.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169060/916.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169113/963.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169113/963.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169113/963.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-8t.gif)
причем
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-9t.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-10t.gif)
Поставленная задача достигается также тем, что в известном устройстве для обнаружения сигнала, содержащем последовательно соединенные дискретизатор сигнала по времени и дискретизатор по уровню, сумматор, первый и второй квадраторы, первый и второй блоки вычитания, пороговый элемент, ко второму входу которого подключен блок формирования порогового уровня, дополнительно введены формирователь номера выборки, второй сумматор, первый и второй коммутаторы, первая схема деления, последовательно соединенные первый умножитель и третий сумматор, последовательно соединенные второй умножитель и четвертый сумматор, третий умножитель, вторая схема деления, выход которой соединен с блоком формирования порогового уровня, причем выход дискретизатора по уровню соединен с первым входом первого коммутатора, второй вход которого соединен с шиной логической "1", а его выход соединен со входом первого сумматора, выход которого соединен со вторым входом второго коммутатора, выход которого соединен с первым входом второго умножителя, вторым входом первого умножителя и входом второго сумматора, выход которого соединен со входом первого блока вычитания, вторым входом первой схемы деления и вторым входом третьего умножителя, первый вход которого соединен с выходом второго квадратора, а выход - с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, а выход - с первым входом второй схемы деления, второй вход которой соединен с выходом первого блока вычитания, первый вход первой схемы деления соединен с выходом четвертого сумматора, а выход - со входом второго квадратора, выход формирователя номера выборки соединен с первым входом второго коммутатора, со вторым входом второго умножителя и входом первого квадратора, выход которого соединен с первым входом первого умножителя, а вход дискретизатора по времени и первый вход порогового элемента подключены к источнику входного воздействия. Положительный эффект обеспечивается за счет того, что за интервал наблюдения выполняют только операции формирования выборок сигналов, при этом в течение времени, равному шагу дискретизации, выполняют малозатратные операции пересылки и суммирования, что позволяет уменьшить временной шаг дискретизации и значительно расширить частотный диапазон входного воздействия, повысить быстродействие; при формировании порогового уровня суммирование операций вычитания, умножения (возведения в квадрат) производится число раз, равное числу зафиксированных амплитуд N во входном воздействии, а не числу временных дискретов n сигнала по прототипу, этим дополнительно повышается быстродействие, расширяется область применения, в том числе на системы с многоэлементными приемниками, когда N < n; величина дисперсии определяется более точно, что повышает вероятность обнаружения сигнала. Предлагаемый способ заключается в следующем. Поступающее входное воздействие X(t) представляет собой сумму сигнала S(t) и гауссовского белого шума h(t). Длительность сигнала
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169073/964.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169113/963.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-11t.gif)
причем
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-12t.gif)
Для этого входное воздействие X(t) дискретизируют по времени с шагом
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169060/916.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169060/916.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169113/963.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-13t.gif)
причем
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-14t.gif)
устанавливают величину A пропорционально
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169113/963.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-15t.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-16t.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-17t.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169060/916.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169113/963.gif)
При этом с выхода формирователя номера выборки (5) величины k от 1 до K последовательно подаются на второй вход второго умножителя (9), на вход первого квадратора (7), который определяет величину k2, поступающую на первый вход первого умножителя (8), и на первый (адресный) вход второго коммутатора (6), который в соответствии с адресом, равным k, подключает сигнал величиной Bk, поступающий с блока 4, к первому входу блока 9, ко второму входу блока 8 и на вход второго сумматора (10). Блок (9) осуществляет перемножение величин сигналов Bk и k. Последовательно соединенный с блоком 9 четвертый сумматор (13) суммирует величины полученных произведений (k
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169004/8226.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-18t.gif)
поступающий на первый вход первой схемы деления (14). Блок 10 накапливает сигналы всех выборок, поступающих с выхода блока 6, т. е. определяет величину
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-19t.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169004/8226.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-20t.gif)
и передает его на второй вход блока 19. Результатом вычитания в блоке 19 является величина
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169378/2169378-21t.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169113/963.gif)
![способ обнаружения сигнала и устройство для его осуществления, патент № 2169378](/images/patents/302/2169113/963.gif)
1. Е.С. Вентцель. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964, с. 120-124, 463 - аналог. 2. B.C. Пугачев. Введение в теорию вероятностей. М.: Наука, 1968, с. 67, 68, 108-111, 259, 260 - аналог. 3. А.с. СССР N 510680, кл. G 01 S 7/30, H 04 B 1/10, 1976 - прототип. 4. У. Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир, 1982. 5. В.Л. Шило. Полупроводниковые цифровые микросхемы. М.: Радио и связь, 1987.
Класс G01S7/292 выделяющие требуемые эхо-сигналы
Класс H04B1/10 средства для ограничения или подавления шумов и помех в приемнике