способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах

Классы МПК:G08C19/28 с использованием импульсного кода 
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-11-08
публикация патента:

Способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах, относится к радиотехнике, телеизмерительной технике. Технический результат - сокращение потерь телеизмерений, связанных с пороговым эффектом приемной аппаратуры, возникающем при неблагоприятных условиях приема на пространственно разнесенных измерительных средствах. Такой результат достигается тем, что способ предполагает формирование обобщенного массива данных, на основе совместной обработки сигналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах способом фиксации мгновенных значений квадратурных составляющих сигнала промежуточной частоты, до решающих устройств, что позволит получить в результате совместной обработки улучшение соотношения сигнал-шум на входе решающего устройства. 3 ил. способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589

способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589

Формула изобретения

Способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах, заключающийся в том, что совместную обработку данных, зарегистрированных способом регистрации и обработки телеметрического сигнала с временным разделением каналов на различных измерительных средствах и представляющих дискретные отсчеты синфазной и квадратурной составляющих принимаемого телеметрического сигнала при достаточно медленных его замираниях, осуществляют путем реализации принципов когерентного сложения, который предполагает выполнение операции компенсации разности фаз между сигналами, зарегистрированными в разных каналах разнесения, и умножение на весовые коэффициенты, которые характеризуют зависимость изменения амплитуды сигнала от изменения коэффициента передачи в каждом канале разнесения, отличающийся тем, что формирование обобщенного массива данных, на основе совместной обработки сигналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах способом фиксации мгновенных значений квадратурных составляющих сигнала промежуточной частоты, осуществляют до решающих устройств.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиотехнике, телеизмерительной технике и может быть использовано при приеме, регистрации и совместной обработке телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах способом фиксации мгновенных значений квадратурных составляющих сигнала промежуточной частоты.

Известен способ разнесенного приема, заключающийся в троекратном повторении каждого разряда сообщения при передаче и регистрации того разряда, который был принят хотя бы два раза из трех [1].

Наиболее близким техническим решением является способ разнесенного приема, заключающийся в приеме неоднократно повторенного сообщения телеизмерения и регистрации сообщения, принятого большее число раз, чем все другие [2].

Недостатком известных способов совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов является то, что совместная обработка зарегистрированных сигналов осуществляется после выполнения процедур детектирования, синхронизации и демодуляции, что в условиях низких соотношений сигнал-шум на входах приемных устройств приводит к возникновению большого числа аномальных погрешностей в результате некачественной работы решающих устройств (неуверенной работы) на всех измерительных средствах. Такие участки характеризуются большим числом отбраковываемых выборок (участками частичной потери телеметрической информации).

Для устранения указанного недостатка необходима реализация технологии формирования обобщенного массива данных, на основе совместной обработки сигналов принимаемых на пространственно разнесенных измерительных средствах, до решающих устройств, что позволит получить в результате совместной обработки улучшение соотношения сигнал-шум на входе решающего устройства и, как следствие, сокращение потерь телеметрических данных.

Требуемый технический результат заключается в сокращении потерь телеизмерений, связанных с пороговым эффектом приемной аппаратуры, возникающем при неблагоприятных условиях приема на пространственно разнесенных измерительных средствах.

Указанный технический результат достигается тем, что совместная обработка данных, зарегистрированных способом регистрации и обработки телеметрического сигнала с временным разделением каналов на различных измерительных средствах и представляющих дискретные отсчеты синфазной способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 и квадратурной способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 , амплитуд принимаемого телеметрического сигнала при достаточно медленных его замираниях, осуществляется путем реализации принципов когерентного сложения, который предполагает выполнение операции компенсации разности фаз способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 q между сигналами, зарегистрированными в разных каналах разнесения, и умножение на весовые коэффициенты µ q, которые характеризуют зависимость изменения амплитуды сигнала от изменения коэффициента передачи в каждом q-ом канале. Оценка параметров способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 q и µq, при реализации алгоритма совместной обработки данных, зарегистрированных на различных измерительных средствах, осуществляется на основе обработки совокупности служебных сигналов, используемых при формировании группового телеметрического радиосигнала с временным разделением каналов. Приведение в соответствие данных, зарегистрированных на различных измерительных пунктах и относящихся к одному и тому же сообщению, необходимо осуществлять по правилу максимума функции взаимной корреляции, которая вычисляется на основе совместной обработки данных, полученных в различных каналах разнесения. Максимум полученной функции будет характеризовать момент, соответствующий совпадению данных, зарегистрированных в различных каналах разнесения.

Реализация совместной обработки данных может быть представлена выражением

способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589

где способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 - квадратурные составляющие огибающей корреляционной функции, полученные с учетом компенсации разности фаз способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 q.

Для получения квадратурных составляющих необходимо выполнить следующий алгоритм

способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 и способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589

где способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 - выборка сигнала, соответствующего значению х параметра u;

способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 - данные в q-ом канале разнесения, соответствующие дискретным значениям квадратурных составляющих принимаемого сигнала, относящихся к одному и тому же интервалу времени, где n=1,способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 ,Nкан,

способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 - фазовый сдвиг между 1-ым и q-ым каналом разнесения.

Для определения данных, соответствующих одному и тому же временному интервалу способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 tjr (где j - номер кадра, а r - номер канала), в качестве объекта анализа целесообразно использовать последовательность данных способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 , полученную на основании реализации способа регистрации и обработки телеметрического сигнала с временным разделением каналов при восстановлении временной структуры зарегистрированных данных, отражающих дискретные значения огибающей взаимной корреляционной функции принимаемого сигнала и эталонного синхросигнала. Данная зависимость выражает только энергетические характеристики случайных процессов и не зависит от неопределенности начальных фаз регистрируемых сигналов в каждом канале разнесения.

Для выделения массивов данных, соответствующих одним и тем же интервалам необходимо найти максимум функции взаимной корреляции (ФВК), которая определяется согласно выражения

способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589

где способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 - дискретное представление ФВК между первым и q-ым каналом разнесения;

d=0,1,2,способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 ,D - число ординат ФВК.

Максимум корреляционной функции способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 будет характеризовать сдвиг, при котором данные, зарегистрированные в первом канале, соответствуют данным в q-ом канале разнесения. Это позволит сформировать множества способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 , соответствующие одному и тому же временному интервалу способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 tjr (канальному интервалу).

При осуществлении предлагаемого способа совместной обработки телеметрических сигналов с временным разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных измерительных средствах, выполняют следующие операции.

1. Вычисление ФВК, на основании полученных зависимостей способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 при реализации способа регистрации и обработки телеметрического сигнала с временным разделением каналов при восстановлении временной структуры зарегистрированных данных в каждом канале разнесения q (фиг.1)

способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589

где способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 - дискретное представление ФВК между первым и q каналом разнесения;

d=0,1,2,способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 ,D - число ординат ФВК.

2. Определение сдвига d при котором ФВК способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 , имеет максимум, характеризующий соответствие данных зарегистрированных в первом канале разнесения, данным, зарегистрированным в q-ом канале (нулевой сдвиг между сигналами, зарегистрированными в разных каналах) (фиг.2).

3. Формирование из зарегистрированных данных способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 с учетом реализации оператора восстановления временной структуры зарегистрированных данных и определения фазовых соотношений между данными, зарегистрированными в различных каналах разнесения q, множеств способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 , где n=1,2,способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 Nкан - данные, принадлежащие одному и тому же элементу сообщения в q-ом канале разнесения, т.е. соответствующие временному интервалу способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 tjr.

4. Вычисление, на основании априорных сведений о структуре телеметрического сигнала, оценок фазовых сдвигов способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 q в различных каналах разнесения и весовых коэффициентов µq, характеризующих изменение амплитуды принимаемого сигнала в зависимости от изменения коэффициента передачи.

5. Вычисление функциональных зависимостей (фиг.3), отражающих квадратурные составляющие корреляционного интеграла с компенсацией фазовых сдвигов, в соответствии с выражением

способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 и

способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 ,

где способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 - выборка сигнала, соответствующая значению X параметра ujr;

способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589 - фазовый сдвиг между 1-ым и q-ым каналом разнесения.

6. Вычисление зависимости, соответствующей дискретным значениям огибающей функции взаимного корреляционного интеграла между зарегистрированным сигналом и эталонным сигналом,

способ совместной обработки телеметрических сигналов с временным   разделением каналов, зарегистрированных на пространственно разнесенных   измерительных средствах, патент № 2507589

по всем возможным значениям x.

7. Определение значение параметра ujr, соответствующее максимальному значению функции Rx.

Предлагаемый способ регистрации и обработки телеметрического сигнала с временным разделением каналов обеспечивает получение указанного технического результата - сокращении потерь телеизмерений, связанных с пороговым эффектом приемной аппаратуры, возникающем при неблагоприятных условиях приема на пространственно разнесенных измерительных средствах.

Изложенные выше сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- предлагаемый способ предназначен для использования в промышленности, а именно в радиотехнике, в частности, в станциях приема, регистрации и обработки телеметрической информации;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимых пунктах изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию "промышленная применимость".

ЛИТЕРАТУРА

1. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. - М.: Сов. радио, 1963, с.340.

2. Мановцев Л.А. Введение в цифровую радиотелеметрию. - М.: Энергия, 1967, с.295.

Класс G08C19/28 с использованием импульсного кода 

способ передачи информации и система для его осуществления -  патент 2480840 (27.04.2013)
способ передачи информации и устройство для его реализации -  патент 2461888 (20.09.2012)
система дискретной передачи информации -  патент 2457543 (27.07.2012)
система цифровой передачи информации -  патент 2445709 (20.03.2012)
способ дискретной передачи информации -  патент 2444066 (27.02.2012)
способ цифровой передачи информации -  патент 2434304 (20.11.2011)
система цифровой передачи информации -  патент 2434303 (20.11.2011)
система дискретной передачи информации -  патент 2434302 (20.11.2011)
способ дискретной передачи информации -  патент 2434301 (20.11.2011)
способ и устройство для сокращения подлежащего передаче количества данных процесса -  патент 2315350 (20.01.2008)
Наверх