Корреляционная пассивная звуковая локация
Разработаны алгоритмы корреляционной пассивной локации звуковых источников. Разработанные алгоритмы стали основой для практической реализации системы пассивной звуковой локации. Проведенные натурные испытания системы пассивной звуковой локации подтвердили правильность принятых технических решений....
Збережено в:
| Дата: | 2002 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2002
|
| Назва видання: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70739 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Корреляционная пассивная звуковая локация / В.А. Тарасов, Д.А. Кропачев // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2002. — № 2. — С. 29-34. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-70739 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-707392014-11-12T03:02:03Z Корреляционная пассивная звуковая локация Тарасов, В.А. Кропачев, Д.А. Электронная аппаратура: исследования, разработки Разработаны алгоритмы корреляционной пассивной локации звуковых источников. Разработанные алгоритмы стали основой для практической реализации системы пассивной звуковой локации. Проведенные натурные испытания системы пассивной звуковой локации подтвердили правильность принятых технических решений. 2002 Article Корреляционная пассивная звуковая локация / В.А. Тарасов, Д.А. Кропачев // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2002. — № 2. — С. 29-34. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70739 621.396 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Электронная аппаратура: исследования, разработки Электронная аппаратура: исследования, разработки |
| spellingShingle |
Электронная аппаратура: исследования, разработки Электронная аппаратура: исследования, разработки Тарасов, В.А. Кропачев, Д.А. Корреляционная пассивная звуковая локация Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Разработаны алгоритмы корреляционной пассивной локации звуковых источников. Разработанные алгоритмы стали основой для практической реализации системы пассивной звуковой локации. Проведенные натурные испытания системы пассивной звуковой локации подтвердили правильность принятых технических решений. |
| format |
Article |
| author |
Тарасов, В.А. Кропачев, Д.А. |
| author_facet |
Тарасов, В.А. Кропачев, Д.А. |
| author_sort |
Тарасов, В.А. |
| title |
Корреляционная пассивная звуковая локация |
| title_short |
Корреляционная пассивная звуковая локация |
| title_full |
Корреляционная пассивная звуковая локация |
| title_fullStr |
Корреляционная пассивная звуковая локация |
| title_full_unstemmed |
Корреляционная пассивная звуковая локация |
| title_sort |
корреляционная пассивная звуковая локация |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2002 |
| topic_facet |
Электронная аппаратура: исследования, разработки |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70739 |
| citation_txt |
Корреляционная пассивная звуковая локация / В.А. Тарасов, Д.А. Кропачев // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2002. — № 2. — С. 29-34. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT tarasovva korrelâcionnaâpassivnaâzvukovaâlokaciâ AT kropačevda korrelâcionnaâpassivnaâzvukovaâlokaciâ |
| first_indexed |
2025-07-05T19:55:30Z |
| last_indexed |
2025-07-05T19:55:30Z |
| _version_ |
1836838111620890624 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
29
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
23.01 2001 ã.
Îïïîíåíòû
ê. ò. í. Å. ß. ÁÓÁÍÎÂ (ÍÈÐÔÈ, ã. Í.-Íîâãîðîä),
ä. ô.-ì. í. Ê. À. ËÓÊÈÍ, ê. ô.-ì. í. À. À. ÌÎÃÈËÀ
(ÈÐÔÝ èì. À. ß. Óñèêîâà, ã. Õàðüêîâ)
Ê. ô.-ì. í. Â. À. ÒÀÐÀÑÎÂ, Ä. À. ÊÐÎÏÀ×ÅÂ
Óêðàèíà, ã. Îäåññà, ÑÊÁ «Ìîëíèÿ»
E-mail: kpmo@farlep.net
Ðàçðàáîòàííûå àëãîðèòìû êîððåëÿöè-
îííîé ïàññèâíîé ëîêàöèè çâóêîâûõ èñ-
òî÷íèêîâ ñòàëè îñíîâîé äëÿ ïðàêòè÷åñ-
êîé ðåàëèçàöèè ñèñòåìû ïàññèâíîé çâó-
êîâîé ëîêàöèè.
 ðàáîòå [1] áûëè âûäåëåíû ïåðñïåêòèâíûå äëÿ
ïðàêòè÷åñêîé ðåàëèçàöèè ñòðóêòóðû êâàçèîïòèìàëü-
íûõ àëãîðèòìîâ îáðàáîòêè ñèãíàëîâ â ñèñòåìàõ ïàñ-
ñèâíîé çâóêîâîé ëîêàöèè (ÏÇË):
� ñòðóêòóðà îáðàáîòêè ñèãíàëîâ íà îñíîâå êîì-
áèíàöèè ïðîöåäóð ïðåäâàðèòåëüíîé ôèëüòðàöèè,
êðîññ-êîððåëÿöèè è "ïðîñòðàíñòâåííîé" ôèëüòðàöèè
ëîæíûõ îáíàðóæåíèé;
� ñòðóêòóðà îáðàáîòêè ñèãíàëîâ íà îñíîâå êîì-
áèíàöèè ïðîöåäóð àäàïòèâíîãî îáíàðóæåíèÿ ñèãíà-
ëîâ, ïðåäâàðèòåëüíîé àäàïòèâíîé ôèëüòðàöèè è êðîññ-
êîððåëÿöèè.
Îïûò ïðàêòè÷åñêîé ðåàëèçàöèè ïàññèâíûõ ñèñòåì
ëîêàöèè ñëó÷àéíûõ ñèãíàëîâ íà îñíîâå êðîññ-êîð-
ðåëÿöèîííîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ [1�3] ïîêàçàë, ÷òî
ðåøèòü ïðîáëåìó ëîæíûõ îáíàðóæåíèé âîçìîæíî ñ
ïîìîùüþ èõ "ïðîñòðàíñòâåííîé" ôèëüòðàöèè.
Ìåòîä "ïðîñòðàíñòâåííîé" ôèëüòðàöèè ëîæíûõ îá-
íàðóæåíèé ïðåäïîëàãàåò ñëåäóþùåå:
� ïðèåìíàÿ àíòåííà ñîñòîèò íå èç îäíîé ïðèåìíîé
àêóñòè÷åñêîé áàçû (ÀÁ) (ÀÁ � äâà ïðîñòðàíñòâåííî ðàç-
íåñåííûõ ïðèåìíèêà (ÏÐ) ñèãíàëîâ), à èç íåñêîëüêèõ ÀÁ
(íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíà ïðèåìíàÿ àíòåííà, ñîñòîÿùàÿ èç
òðåõ "íåçàâèñèìûõ" ÀÁ);
� íà êàæäîé "íåçàâèñèìîé" ÀÁ ïðîèçâîäèòñÿ êðîññ-
êîððåëÿöèîííàÿ îáðàáîòêà ñèãíàëîâ, â ðåçóëüòàòå êîòî-
ðîé îñóùåñòâëÿåòñÿ îáíàðóæåíèå ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ è
îöåíêà èõ ïàðàìåòðîâ (äëÿ ñèñòåìû ÏÇË ãëàâíûìè ïàðà-
ìåòðàìè ÿâëÿþòñÿ ìîìåíòû ïðèõîäà ñèãíàëîâ íà ÏÐ è
çàäåðæêè ñèãíàëîâ íà ÀÁ);
� ïî ïîëó÷åííûì çíà÷åíèÿì çàäåðæåê ïàðû ñîîò-
âåòñòâóþùèõ "íåçàâèñèìûõ" ÀÁ ïðîèçâîäèòñÿ âû÷èñëå-
íèå çàäåðæåê ñèãíàëîâ äëÿ "çàâèñèìûõ" ÀÁ (ñì. ðèñ. 1);
� íà âñåõ "çàâèñèìûõ" ÀÁ ïðîèçâîäèòñÿ ïîñëåäîâà-
òåëüíîå "ïðîñåèâàíèå" ëîæíûõ îáíàðóæåíèé ñ óäåðæà-
íèåì ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ ïî ñëåäóþùåìó êðèòåðèþ: äëÿ
êàæäîé ïîëó÷åííîé îöåíêè çàäåðæêè ñèãíàëîâ ïðîâî-
äèòñÿ îöåíêà îòíîøåíèÿ ñèãíàë/ïîìåõà, è åñëè ïîëó÷åí-
íàÿ îöåíêà íå ïðåâûøàåò çàäàííîå ïîðîãîâîå çíà÷åíèå,
òî ñîîòâåòñòâóþùàÿ çàäåðæêà îòñåèâàåòñÿ.
Ðàññìîòðèì ñòðóêòóðó àíòåííû è àëãîðèòìîâ
îáðàáîòêè ñèãíàëîâ êðîññ-êîððåëÿöèîííîé
ñèñòåìû ÏÇË.
Àâòîìàòè÷åñêàÿ ñèñòåìà ÏÇË îáû÷íî ñîñòîèò èç
ñèñòåìû ïðîñòðàíñòâåííî-ðàçíåñåííûõ ïðèåìíûõ
ïðèáîðîâ (ÏÐ), îáðàçóþùèõ ïðèåìíóþ àíòåííóþ ðå-
øåòêó (ÀÐ), èíòåðôåéñíîãî óñòðîéñòâà èëè ïðèáîðà
ñîïðÿæåíèÿ (ÏÑ) è âû÷èñëèòåëüíîãî óñòðîéñòâà (â
÷àñòíîñòè, óíèâåðñàëüíîãî èëè ñïåöèàëèçèðîâàííî-
ãî êîìïüþòåðà). Îòäåëüíûé ÏÐ îáû÷íî ñîäåðæèò ïðå-
îáðàçîâàòåëü âõîäíîãî ñèãíàëüíîãî ïðîöåññà â ýëåê-
òðè÷åñêèé ñèãíàë, âõîäíîé ôèëüòð, óñèëèòåëü, àíà-
ëîãî-öèôðîâîé ïðåîáðàçîâàòåëü (ÀÖÏ). Ïðèáîð ñî-
ïðÿæåíèÿ îáåñïå÷èâàþò ïåðåäà÷ó ñèãíàëüíîé èíôîð-
ìàöèè è (ñîâìåñòíî ñ èíòåðôåéñîì âõîäíîãî ïîðòà
âû÷èñëèòåëÿ) åå ââîä âî âõîäíîé áóôåð âû÷èñëèòå-
ëÿ. Âû÷èñëèòåëü è åãî ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå (ÏÎ)
îáåñïå÷èâàåò îáðàáîòêó â ðåàëüíîì ìàñøòàáå âðå-
ìåíè ïîñòóïàþùåé ñèãíàëüíîé èíôîðìàöèè â ñîîò-
âåòñòâèè ñî ñòðóêòóðîé àëãîðèòìîâ îáðàáîòêè ñèã-
íàëîâ ñèñòåìû ÏÇË.
Ïîïûòêè ïðàêòè÷åñêîé ðåàëèçàöèè àâòîìàòè÷åñêîé
ñèñòåìû ÏÇË íà îñíîâå ñòðóêòóðû àëãîðèòìîâ îïòè-
ìàëüíîãî îöåíèâàòåëÿ çàäåðæêè ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ
(ðèñ. 2) ïî ìàêñèìóìó êðîññ-êîððåëÿöèîííîé ôóíê-
öèè (ÊÊÔ) (èëè âçàèìîêîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè �
ÂÊÔ) ñòàëêèâàþòñÿ ñî ñëåäóþùåé ïðîáëåìîé. Ïðî-
ãðàììíîå îáåñïå÷åíèå, ðåàëèçóþùåå íà âûáðàííîì
âðåìåííîì èíòåðâàëå àíàëèçà âõîäíîé ñèãíàëüíîé èí-
ôîðìàöèè âû÷èñëåíèå äèñêðåòíîé ÊÊÔ è ïîèñê åå
ìàêñèìóìà, âñåãäà íàéäåò îäèí èëè íåñêîëüêî ìàê-
ñèìóìîâ, äàæå íà øóìàõ, ÷òî ïîðîæäàåò ëîæíûå
îöåíêè. Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ïðîöåäóðå îöåíèâàíèÿ
çàäåðæêè ïî ìàêñèìóìó ÊÊÔ äîëæíà ïðåäøåñòâî-
âàòü ïðîöåäóðà îáíàðóæåíèÿ ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ.
Êëàññè÷åñêàÿ òåîðèÿ îáíàðóæåíèÿ ñèãíàëîâ íà
ôîíå øóìîâ îäíîçíà÷íî îïðåäåëÿåò àëãîðèòìû ðà-
áîòû îïòèìàëüíûõ îáíàðóæèòåëåé, îäíàêî ïðè ýòîì
ñèãíàëüíûé è øóìîâîé ñëó÷àéíûå ïðîöåññû äîëæ-
íû îïèñûâàòüñÿ ïîëíîñòüþ àïðèîðíî èçâåñòíûìè çà-
ÊÎÐÐÅËßÖÈÎÍÍÀß ÏÀÑÑÈÂÍÀß ÇÂÓÊÎÂÀß ËÎÊÀÖÈß
ÏÐ1
ÏÐ4
ÏÐ2 ÏÐ3
Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðà ïðèåìíîé
àíòåííû:
ÏÐ1�ÏÐ4 � ïðèåìíèêè;
___ � "íåçàâèñèìûå" ïðèåìíûå áàçû;
..... � "çàâèñèìûå" ïðèåìíûå áàçû
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
30
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
êîíàìè ðàñïðåäåëåíèÿ. Ïîïûòêà æå èñêëþ÷èòü èç
ñòðóêòóð îïòèìàëüíîãî îáíàðóæèòåëÿ ñëó÷àéíîãî ñèã-
íàëüíîãî ïðîöåññà àïðèîðíóþ èíôîðìàöèþ î ñèã-
íàëüíîì ïðîöåññå ïóòåì ñîâìåñòíîé îáðàáîòêè ïðè-
åìíîé èíôîðìàöèè äâóõ ïðîñòðàíñòâåííî-ðàçíåñåí-
íûõ ïðèåìíûõ êàíàëîâ ïðèâîäèò ê ñòðóêòóðå îáíà-
ðóæèòåëÿ íà îñíîâå êðîññ-êîððåëÿòîðà (ðèñ. 3). Ïðè
ýòîì ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ñèãíàëüíûé ïðîöåññ îäè-
íàêîâ íà îáîèõ ÏÐ, à òàêæå ÷òî ñèãíàëüíûé ïðîöåññ
íå êîððåëèðîâàí ñ øóìîâûìè ïðîöåññàìè íà ÏÐ, êî-
òîðûå, â ñâîþ î÷åðåäü, ïðåäïîëàãàþòñÿ âçàèìíî íå-
êîððåëèðîâàííûìè áåëûìè øóìîâûìè ïðîöåññàìè.
Òàêèì îáðàçîì, ñòðóêòóðà îïòèìàëüíîãî îáíàðó-
æèòåëÿ íà îñíîâå êðîññ-êîððåëÿòîðà îòëè÷àåòñÿ îò
ñòðóêòóðû îïòèìàëüíîãî îöåíèâàòåëÿ çàäåðæêè íà-
ëè÷èåì â ñòðóêòóðå îïòèìàëüíîãî îáíàðóæèòåëÿ ïî-
ðîãîâûõ ïðîöåäóð, ðåàëèçóþùèõ àëãîðèòìû ïðèíÿ-
òèÿ ðåøåíèÿ îá îáíàðóæåíèè. Îáîáùåíèå ñòðóêòóðû
îáíàðóæèòåëÿ íà îñíîâå êðîññ-êîððåëÿòîðà íà ñëó-
÷àé îêðàøåííûõ ãàóññîâñêèõ øóìîâûõ ïðîöåññîâ
ïðèâîäèò ê ñòðóêòóðå îáíàðóæèòåëÿ íà îñíîâå êîì-
áèíàöèè ïðîöåäóðû ïðåäâàðèòåëüíîé "âûáåëèâàþ-
ùåé" ôèëüòðàöèè è êðîññ-êîððåëÿòîðà (ðèñ. 3).
Ïîðîãîâûé óðîâåíü îáíàðóæåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ àï-
ðèîðíî îæèäàåìîé ýíåðãèåé ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ, åñëè
íå àêöåíòèðîâàòü âíèìàíèÿ íà íåîáõîäèìîñòè óòî÷-
íåíèÿ ïîðîãîâîãî óðîâíÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ ðåàëèçà-
öèåé ïðîöåäóðû "âûáåëèâàþùåé" ôèëüòðàöèè. Ñî-
ãëàñíî [6], äëÿ îïòèìàëüíîãî îáíàðóæèòåëÿ ñèãíà-
ëîâ ïî êðèòåðèþ ìàêñèìàëüíîãî ïðàâäîïîäîáèÿ ïî-
ðîãîâûé óðîâåíü îáíàðóæåíèÿ ðàâåí 0,5 Åñ, ãäå Åñ
� àïðèîðíî èçâåñòíàÿ ýíåðãèÿ ïîëåçíîãî ñèãíàëà.
Åñëè ñòðîãî ïðèäåðæèâàòüñÿ ïðåäïîëîæåíèÿ îá àï-
ðèîðíîé íåîïðåäåëåííîñòè ñëó÷àéíîãî ñèãíàëüíîãî
ïðîöåññà, èç êîòîðîé, â ÷àñòíîñòè, ñëåäóåò àïðèîð-
íàÿ íåîïðåäåëåííîñòü ýíåðãèé ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ, òî
ñòàíîâèòñÿ ÿñíûì, ÷òî äëÿ îïòèìàëüíîãî îáíàðóæè-
òåëÿ íà îñíîâå êîìáèíàöèè ïðîöåäóð ïðåäâàðèòåëü-
íîé ôèëüòðàöèè è êðîññ-êîððåëÿòîðà äëÿ ðàññìàòðè-
âàåìîãî ñèãíàëüíîãî ïðîöåññà íåëüçÿ îïðåäåëèòü ôèê-
ñèðîâàííûé ïîðîãîâûé óðîâåíü, îáåñïå÷èâàþùèé îï-
òèìàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè îáíàðóæèòåëÿ. Ïîýòîìó,
êàê áûëî ïîêàçàíî â [1], ïðè ïðàêòè÷åñêîé ðåàëèçà-
öèè êâàçèîïòèìàëüíûõ àëãîðèòìîâ îáðàáîòêè ñèãíà-
ëîâ â ñèñòåìàõ ÏÇË ðàçðàáîò÷èêè, êàê ïðàâèëî, ëèáî
çàäàþò ôèêñèðîâàííûé ïîðîãîâûé óðîâåíü îáíàðó-
æèòåëÿ, ëèáî èñêëþ÷àþò èç ñòðóêòóðû àëãîðèòìîâ
ïîðîãîâûå ïðîöåäóðû è âåäóò îáíàðóæåíèå ïî ìàê-
ñèìóìó ÊÊÔ, ïðè ýòîì â îáîèõ ñëó÷àÿõ îïòèìàëü-
íîñòü îáíàðóæèòåëÿ äëÿ ðàññìàòðèâàåìîãî ñèãíàëü-
íîãî ïðîöåññà íå îáåñïå÷èâàåòñÿ è íàáëþäàåòñÿ çíà-
÷èòåëüíîå êîëè÷åñòâî ëîæíûõ îáíàðóæåíèé.
Âûõîä ìîæåò áûòü íàéäåí íà ïóòè äîïîëíåíèÿ êîí-
öåïöèè êîìáèíàöèè ïðîöåäóð ïðåäâàðèòåëüíîé ôèëü-
òðàöèè è êðîññ-êîððåëÿöèè êàêîé-ëèáî íîâîé ïðîöå-
äóðîé. Â [1�3] ïðåäñòàâëåíû êâàçèîïòèìàëüíûå àë-
ãîðèòìû îáðàáîòêè ñèãíàëîâ â ñèñòåìàõ ÏÇË íà îñ-
íîâå êîìáèíàöèè ïðîöåäóð ïðåäâàðèòåëüíîé ôèëüò-
ðàöèè è êðîññ-êîððåëÿòîðà, ðåàëèçîâàííûõ â ñêîëü-
çÿùåì âðåìåííîì îêíå (ðèñ. 4), ïðè÷åì äëÿ ïîðîãî-
âîãî çíà÷åíèÿ îáíàðóæèòåëÿ ïî îòíîøåíèþ ñèãíàë/
ïîìåõà çàäàâàëîñü Eïîð≈4,5. Ýòè àëãîðèòìû áûëè âî-
ïëîùåíû â ìàêåòå, ïðåäñòàâëÿþùåì ñîáîé ìíîãî-
ïðîöåññîðíûé ñïåöâû÷èñëèòåëü. Ïðîâåäåííûå èññëå-
äîâàíèÿ è èñïûòàíèÿ ìàêåòà ïîêàçàëè, ÷òî ïðîáëåìó
ëîæíûõ îáíàðóæåíèé ìîæíî ðåøèòü çà ñ÷åò äîïîë-
íèòåëüíîé ïðîöåäóðû � "ïðîñòðàíñòâåííîé" ôèëüò-
Y1=S(t)+N1(t)
Y2=S(t)+N2(t)
Ïðåäôèëüò-
ðàöèÿ
Êðîññ-
êîððå-
ëÿòîð
Ïîðîãîâûå
ïðîöåäóðû
À
Zï
Í1
Í0
t1,
t2,
τ12
Ðèñ. 3. Îáíàðóæèòåëü ñèãíàëîâ íà
îñíîâå êîìáèíàöèè ïðîöåäóð
ïðåäôèëüòðàöèè è êðîññ-êîððåëÿ-
òîðà:
Zï � ïîðîãîâûé óðîâåíü; H1 � ãèïîòå-
çà, ïðè êîòîðîé Y1=S(t)+N1(t) è
Y2=S(t)+N2(t); H0 � ãèïîòåçà, ïðè êîòî-
ðîé Y1=N1(t) è Y2=N2(t); t1, t2 � îöåíêè
ìîìåíòîâ ïðèõîäà ñèãíàëà; τ12 � îöåí-
êà çàäåðæêè ñèãíàëà
×
Y1=S(t)+N1(t)
Y2=S(t)+N2(t)
Ïðåäôèëüò-
ðàöèÿ
Ïðåäôèëüò-
ðàöèÿ
Êðîññ-êîððåëÿòîð
τ
Ðèñ. 2. Îïòèìàëüíûé îöåíèâàòåëü
çàäåðæêè ñèãíàëîâ íà îñíîâå îáîá-
ùåííîãî êîððåëÿòîðà [4, 5]:
Y � âõîäíîé èíôîðìàöèîííûé ïîòîê;
S � ñèãíàë; t � îöåíêà ìîìåíòà ïðèõî-
äà ñèãíàëà; N1 è N2 � øóìû; τ � îöåíêà
çàäåðæêè
∫
+Tt
t
dt)(
Z
ÌÀÕ(Z)
τ12
Ðèñ. 4. Ñòðóêòóðà ÏÎ ñèãíàëîâ â ñèñòåìå ÏÇË, îñíîâàí-
íàÿ íà êîìáèíàöèè ïðîöåäóð ïðåäôèëüòðàöèè, êðîññ-
êîððåëÿòîðà è ïðîñòðàíñòâåííîé ôèëüòðàöèè ëîæíûõ
îáíàðóæåíèé (áëîê A ðàñêðûò íà ðèñ. 3)
Y1=S(t)+N1(t)
Y2=S(t)+N2(t)
Y1=S(t)+N1(t)
Y3=S(t)+N3(t)
Y1=S(t)+N1(t)
Y4=S(t)+N4(t)
À
À
À
t1, t2, τ12
t3, τ13
t4, τ14
Ïðîñòðàí-
ñ ò â å í í à ÿ
ôèëüòðàöèÿ
ëîæíûõ îá-
íàðóæåíèé
t1, t2, t3, t4,
τ12, τ13, τ14
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
31
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ðàöèè ëîæíûõ îáíàðóæåíèé, çàêëþ÷àþùåéñÿ â ïîñ-
ëåäîâàòåëüíîì ïðîñåèâàíèè îáíàðóæåíèé íà íåñêîëü-
êèõ ïðîñòðàíñòâåííî ðàçíåñåííûõ ÀÁ (ðèñ. 1 è 4).
Íà îñíîâå âûøåèçëîæåííîãî áûëà ðàçðàáîòà-
íà ñòðóêòóðà ïðèåìíîé àíòåííû, àíàëîãè÷íàÿ
ïðåäñòàâëåííîé íà ðèñ. 1, à òàêæå ñëåäóþùàÿ ñòðóê-
òóðà àëãîðèòìîâ îáðàáîòêè ñèãíàëîâ êðîññ-êîððåëÿ-
öèîííîé ñèñòåìû ÏÇË.
Òàê êàê ïðèåìíàÿ àíòåííà ñèñòåìû ÏÇË ñîñòîèò
èç ÷åòûðåõ ÏÐ, è ñèãíàëüíàÿ èíôîðìàöèÿ ïîñòóïàåò â
âû÷èñëèòåëü ñèñòåìû ÏÇË ÷åðåç âõîäíûå ïîðòû ïî
÷åòûðåì êàíàëàì ñâÿçè, òî ââîäèìàÿ ñèãíàëüíàÿ èí-
ôîðìàöèÿ âðåìåííî õðàíèòñÿ â ÷åòûðåõ áóôåðàõ ïà-
ìÿòè êîëüöåâîãî òèïà. Îáúåì ïàìÿòè êîëüöåâîãî áó-
ôåðà NÁ îïðåäåëÿåòñÿ âûáðàííûì èíòåðâàëîì äèñê-
ðåòèçàöèè ñèãíàëüíîé èíôîðìàöèè τÄ è íåîáõîäèìûì
áàçîâûì èíòåðâàëîì τÁ ñîâìåñòíîé îáðàáîòêè ñèã-
íàëüíîé èíôîðìàöèè äâóõ ÏÐ, îáðàçóþùèõ ÀÁ, ò. å.
NÁ=τÁ /τÄ. Áàçîâûé èíòåðâàë τÁ ñîâìåñòíîé îáðàáîò-
êè ñèãíàëüíîé èíôîðìàöèè äâóõ ÏÐ îïðåäåëÿåòñÿ
ñóììîé îæèäàåìîé äëèòåëüíîñòè ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ
è ìàêñèìàëüíîé çàäåðæêè ñèãíàëîâ íà ÀÁ. Ñîâìåñò-
íàÿ îáðàáîòêà ñèãíàëüíîé èíôîðìàöèè äâóõ ÏÐ íà
áàçîâîì èíòåðâàëå τÁ îñóùåñòâëÿåòñÿ â ñêîëüçÿùåì
îêíå àíàëèçà, äëèòåëüíîñòü êîòîðîãî τÎÀ ñîãëàñîâà-
íà ñ îæèäàåìîé äëèòåëüíîñòüþ ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ,
à âåëè÷èíà ñêà÷êà ñêîëüæåíèÿ îêíà àíàëèçà τÑÊ ïî
èíòåðâàëó τÁ âûáèðàåòñÿ èñõîäÿ èç òðåáóåìîé òî÷íî-
ñòè îöåíîê è ïðîèçâîäèòåëüíîñòè âû÷èñëèòåëÿ, ïðè-
÷åì ïðè âûñîêîé ìîùíîñòè âû÷èñëèòåëÿ τÑÊ ìîæåò
áûòü âûáðàíà ðàâíîé τÄ.
Îáðàáîòêà ñèãíàëüíîé èíôîðìàöèè, ïîñòóïàþùåé
â îòäåëüíûé áóôåð ïàìÿòè êîëüöåâîãî òèïà, îðãàíè-
çîâàíà ñëåäóþùèì îáðàçîì. Îáîçíà÷èì ÷åðåç À(i)
ýëåìåíòû ìàññèâà ïàìÿòè áóôåðà, â êîòîðûå ïîñëå-
äîâàòåëüíî çàïèñûâàþòñÿ öèôðîâûå îòñ÷åòû ñèãíàëü-
íîãî ïðîöåññà, ïîñòóïàþùèå ïî îäíîìó èç êàíàëîâ
ñâÿçè, ïðè÷åì i èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî NÁ öèêëè÷åñêèì
îáðàçîì, ò. å. ïîñëå çàïîëíåíèÿ À(NÁ) ñëåäóþùèå îò-
ñ÷åòû ñèãíàëüíîãî ïðîöåññà ïîñëåäîâàòåëüíî çàïè-
ñûâàþòñÿ â À(i) ïðè i, èçìåíÿþùåìñÿ îò 1 äî NÁ, è
ò. ä. Îòìåòèì, ÷òî NÁ âûáèðàåòñÿ òàêæå òàêèì, ÷òîáû
îòíîøåíèå Nêîëüöà=NÁ/NÎÀ áûëî öåëûì ÷èñëîì, ãäå
NÎÀ=τÎÀ/τÄ.
Ââîäÿòñÿ äâà ñ÷åò÷èêà èíäåêñà: Nöèêë
êîëüöà, êîòî-
ðûé èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî Nêîëüöà ñ øàãîì 1 öèêëè÷åñ-
êèì îáðàçîì è èñïîëüçóåòñÿ ïðè ñ÷èòûâàíèè èíôîð-
ìàöèè áóôåðà â ðàáî÷èé ñèãíàëüíûé ìàññèâ (â ñîîò-
âåòñòâèè ñ ÷åòûðüìÿ âõîäíûìè êàíàëàìè â îäèí èç
ìàññèâîâ S1, S2, S3, S4), íàïðèìåð S1, è NÁÖ � íîìåð
öèêëà îáðàáîòêè íà áàçîâîì èíòåðâàëå, êîòîðûé ìî-
æåò èçìåíÿòüñÿ îò íóëÿ äî ∞ (â ïðîãðàììíîì îáåñïå-
÷åíèè íåêîòîðîå ïðåäåëüíî áîëüøîå öåëîå ÷èñëî) ñ
øàãîì 1 è èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ ìîìåíòà ïðè-
õîäà ñèãíàëà ïî ñîîòâåòñòâóþùåìó ïîëîæåíèþ íà-
÷àëà ñêîëüçÿùåãî îêíà àíàëèçà, â êîòîðîì îáíàðó-
æåí ñèãíàë.
tïðèõ=t0+NÁÖτÎÀ+NÑÊ(j�1)τÄ,
ãäå t0 ðàâíî çíà÷åíèþ ñèñòåìíîãî òàéìåðà êîìïüþòå-
ðà ïðè íà÷àëüíîì öèêëå îáðàáîòêè íà áàçîâîì èíòåð-
âàëå (NÁÖ=0); j èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî NÔ, NÑÊ=τÑÊ/τÄ;
NÔ=(NÁ�NÎÀ)/NÑÊ+1.
Ïîñëå òîãî êàê áóôåð çàïîëíåí âõîäíîé ñèãíàëü-
íîé èíôîðìàöèåé (çàïîëíåíà ÿ÷åéêà À(NÁ)), çàäàþò-
ñÿ íà÷àëüíûå çíà÷åíèÿ NÁÖ=0 è Nöèêë
êîëüöà=1 è ïîñòó-
ïàåò êîìàíäà íà ôîðìèðîâàíèå ðàáî÷åãî ñèãíàëüíî-
ãî ìàññèâà, íàïðèìåð S1, ñëåäóþùèì îáðàçîì:
� ïðè NÎÀ(Nöèêë
êîëüöà�1)+1+i≤NÁ
S1(NÁÖ, i)=A(NÎÀ(Nöèêë
êîëüöà�1)+1+i);
� ïðè NÎÀ(Nöèêë
êîëüöà�1)+1+i>NÁ
S1(NÁÖ, i)=A(NÎÀ(Nöèêë
êîëüöà�1)+1+i�NÁ),
ãäå i èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî NÁ.
Àíàëîãè÷íàÿ îáðàáîòêà ïðîâîäèòñÿ è äëÿ äðóãèõ
áóôåðîâ.
Äàëåå äëÿ òðåõ "íåçàâèñèìûõ" ÀÁ (îáîçíà÷èì èõ
êàê ÀÁ1 (îáðàçîâàíà ÏÐ1 è ÏÐ2), ÀÁ2 (îáðàçîâàíà
ÏÐ1 è ÏÐ3), ÀÁ4 (îáðàçîâàíà ÏÐ1 è ÏÐ4)) ïîñëåäî-
âàòåëüíî ïðîâîäèòñÿ ñîâìåñòíàÿ îáðàáîòêà ñèãíàëü-
íîé èíôîðìàöèè äâóõ ÏÐ íà áàçîâîì èíòåðâàëå τÁ.
Èìååòñÿ â âèäó ïîñòðîåíèå äèñêðåòíîé ÊÊÔ ïî ñôîð-
ìèðîâàííûì ðàáî÷èì ìàññèâàì, ñîîòâåòñòâóþùèì
äâóì ðàññìàòðèâàåìûì ÏÐ (íàïðèìåð S1(NÁÖ, i) è
S2(NÁÖ, i), ãäå i èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî NÁ), íàõîæäåíèå
ìàêñèìóìîâ ÊÊÔ è ñîîòâåòñòâóþùèõ èì çàäåðæåê,
îáíàðóæåíèå ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ è ñîîòâåòñòâóþùèõ
èì îöåíîê ìîìåíòîâ ïðèõîäà è çàäåðæåê. Çàòåì ïðî-
âîäèòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîå ïðîñåèâàíèå âûäåëåííûõ
çàäåðæåê íà "çàâèñèìûõ" ÀÁ3 (îáðàçîâàíà ÏÐ2 è
ÏÐ3), ÀÁ5 (îáðàçîâàíà ÏÐ4 è ÏÐ2) è ÀÁ6 (îáðàçîâà-
íà ÏÐ4 è ÏÐ3), ò. å. "ïðîñòðàíñòâåííîå" ïðîñåèâàíèå
ëîæíûõ îáíàðóæåíèé. Çàòåì âûáèðàþòñÿ êàêèå-ëèáî
äâå ÀÁ è âû÷èñëÿþòñÿ êîîðäèíàòû îáíàðóæåííûõ èñ-
òî÷íèêîâ. Ïðîâîäèòñÿ íàðàùèâàíèå çíà÷åíèé ñ÷åò÷èêà
NÁÖ=NÁÖ+1 è Nöèêë
êîëüöà=Nöèêë
êîëüöà+1.
Ïàðàëëåëüíî îñóùåñòâëÿåòñÿ íåïðåðûâíîå îáíîâ-
ëåíèå ñèãíàëüíîé èíôîðìàöèè êîëüöåâûõ áóôåðîâ
âõîäíîé ñèãíàëüíîé èíôîðìàöèåé äëèòåëüíîñòüþ τÎÀ.
Äàëåå ïðîöåññ îáðàáîòêè ñèãíàëüíîé èíôîðìàöèè ÏÐ
íà áàçîâîì èíòåðâàëå τÁ öèêëè÷åñêè ïîâòîðÿåòñÿ. Òà-
êèì îáðàçîì, âðåìÿ îáðàáîòêè âû÷èñëèòåëåì íà áà-
çîâîì èíòåðâàëå îáðàáîòêè ñèãíàëüíîé èíôîðìàöèè
τÁ äîëæíî áûòü ìåíåå τÎÀ. Âûáîð τÄ îñóùåñòâëÿåòñÿ
íà îñíîâå òåîðåìû Êîòåëüíèêîâà τÄ=τÎÀ/(2Nf), ãäå Nf
� íîìåð âûñøåé ÷àñòîòíîé ñîñòàâëÿþùåé ïîëåçíî-
ãî ñèãíàëà, îáû÷íî âûáèðàåìûé èç àíàëèçà ñïåêòðîâ
çàïèñåé ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ.
Áûëè âûáðàíû ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ: NÎÀ=τÎÀ/τÄ=
=120, NÑÊ=τÑÊ/τÄ=5, τÄ=3,2·10�3 ñ, Nf=60.
Äàäèì áîëåå äåòàëüíîå îïèñàíèå ñîâìåñòíîé îá-
ðàáîòêè ñèãíàëüíîé èíôîðìàöèè ÏÐ1 è ÏÐ2, îáðàçó-
þùèõ "íåçàâèñèìóþ" ÀÁ1, íà áàçîâîì èíòåðâàëå τÁ.
(Îáðàáîòêà ñèãíàëüíîé èíôîðìàöèè äâóõ äðóãèõ "íå-
çàâèñèìûõ" ÀÁ2 è ÀÁ4 ñèñòåìû ïðîèçâîäèòñÿ àíà-
ëîãè÷íî.)
Îáîçíà÷èì ñèãíàëüíûé ìàññèâ, ïîñòóïèâøèé â
ñîîòâåòñòâóþùèé êîëüöåâîé áóôåð ñ ÏÐ1, ÷åðåç
S1(NÁÖ, i), ãäå èíäåêñ i èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî NÁ. Ñèã-
íàëüíûé ìàññèâ, ïîñòóïèâøèé â ñîîòâåòñòâóþùèé
êîëüöåâîé áóôåð ñ ÏÐ2, îáîçíà÷èì ÷åðåç S2(NÁÖ, i),
ãäå èíäåêñ i òàêæå èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî NÁ. Èç ñèãíàëü-
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
32
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
íûõ ìàññèâîâ S1 è S2, â ñîîòâåòñòâèè ñ âûøåîïèñàí-
íîé ïðîöåäóðîé ñêîëüçÿùåãî ïåðåêðûâàþùåãîñÿ îêíà
àíàëèçà, ôîðìèðóþòñÿ äâóõìåðíûå ìàññèâû ïåðåêðû-
âàþùèõñÿ ñèãíàëüíûõ âûáîðîê ïî 120 îòñ÷åòîâ S1ÎÀ
(NÁÖ, j, k) è S2ÎÀ (NÁÖ, j, k) ñëåäóþùèì îáðàçîì:
S1ÎÀ (NÁÖ, j, k)=S1(NÁÖ, i), S2ÎÀ(NÁÖ, j, k)=S2(NÁÖ, i),
ãäå i=NÑÊ(j�1)+k, j èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî NÔ è k èçìåíÿ-
åòñÿ îò 1 äî NÎÀ, NÔ=(NÁ�NÎÀ)/NÑÊ+1.
Ïîñòðîåíèå ÊÊÔ âåäåòñÿ â ÷àñòîòíîé îáëàñòè ñ
ïîìîùüþ ïðîöåäóð áûñòðîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ Ôóðüå
(ÁÏÔ). ÁÏÔ ñôîðìèðîâàííûõ ñèãíàëüíûõ ìàññèâîâ
S1ÎÀ è S2ÎÀ âåäåòñÿ â äâà ýòàïà. Ñíà÷àëà 120-òî÷å÷-
íûå ñèãíàëüíûå ìàññèâû S1ÎÀ è S2ÎÀ ïðåîáðàçóþòñÿ
â 60-òî÷å÷íûå ìàññèâû S*1ÎÀ è S*2ÎÀ ñ îäíîâðåìåí-
íûì íàëîæåíèåì îêíà Õýííèíãà:
S*1ÎÀ(NÁÖ, j, m)=0,5(S1ÎÀ(NÁÖ, j, m)+S1ÎÀ(NÁÖ, j, m+60))+
+(S1ÎÀ(NÁÖ, j, m+60)�S1ÎÀ(NÁÖ, j, m))cos(πm/60),
ãäå m èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî 60, j èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî NÔ.
Íà âòîðîì ýòàïå ïðîèçâîäèòñÿ 60-òî÷å÷íîå ÁÏÔ
ïî Âèíîãðàäó è ôîðìèðóþòñÿ êîìïëåêñíûå ìàññè-
âû ÷àñòîòíûõ ñîñòàâëÿþùèõ SF1(NÁÖ, j, k) è
SF2(NÁÖ, j, k), ãäå j ïî-ïðåæíåìó èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî
NÔ, à èíäåêñ ÷àñòîòíîé ñîñòàâëÿþùåé k èçìåíÿåòñÿ
îò 1 äî 60.
Ôîðìèðóþòñÿ êîìïëåêñíûå ÷àñòîòíûå ìàññèâû
âçàèìíûõ ïðîèçâåäåíèé SFK (NÁÖ, n, k):
� ïðè n, èçìåíÿþùåìñÿ îò 1 äî NÔ+1,
SFK(NÁÖ, j, n, k)=SF2(NÁÖ, 1, k)·SF1(NÁÖ, NÔ+1�j, k);
� ïðè n, èçìåíÿþùåìñÿ îò NÔ+2 äî 2NÔ+1,
SFK(NÁÖ, j, n, k)=SF1(NÁÖ, 1, k)·SF2(NÁÖ, j, k),
ãäå j ïî-ïðåæíåìó èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî NÔ, à èíäåêñ
÷àñòîòíîé ñîñòàâëÿþùåé k èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî 60.
Ìàññèâ äèñêðåòíîé êîìïëåêñíîé ÊÊÔ SKK(NÁÖ,
j, n), ãäå èíäåêñ n èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî 2NÔ+1 (ñîîò-
âåòñòâóåò èíòåðâàëó èçìåíåíèþ çàäåðæêè ñèãíàëîâ
îò �NÔNÑÊτÄ ÷åðåç íóëü äî +NÔNÑÊτÄ), ïîëó÷àåì ñ
ïîìîùüþ îáðàòíîãî 60-òî÷å÷íîãî ÁÏÔ ïî Âèíîãðà-
äó, ÷òî ýêâèâàëåíòíî ïðîöåäóðå ñâåðòêè âî âðåìåí-
íîé îáëàñòè.
Òàê êàê ïðîöåäóðà ïîèñêà ìàêñèìóìà äåéñòâè-
òåëüíîé ÷àñòè äèñêðåòíîé ÊÊÔ Real(SKK(NÁÖ, j, n))
ÿâëÿåòñÿ áîëåå ñëîæíîé è äàåò õóäøèå ðåçóëüòàòû,
÷åì ïðîöåäóðà ïîèñêà íóëåé ìíèìîé ÷àñòè äèñêðåò-
íîé ÊÊÔ Im(SKK(NÁÖ, j, n)), òî ïðîöåäóðà ïîèñêà
ìàêñèìóìîâ ÊÊÔ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïîñðåäñòâîì ïðî-
öåäóðû ïîèñêà íóëåé ìíèìîé ÷àñòè äèñêðåòíîé ÊÊÔ.
Ïîèñê íóëåé ìíèìîé ÷àñòè äèñêðåòíîé ÊÊÔ ðåàëè-
çóåòñÿ ïðîöåäóðàìè ïîñëåäîâàòåëüíîãî ïîèñêà ïàð
ñîñåäíèõ çíà÷åíèé ìíèìîé ÷àñòè äèñêðåòíîé ÊÊÔ,
èìåþùèõ ðàçíûé çíàê (èùóòñÿ ïåðåõîäû ÷åðåç íóëü).
Îöåíêè çàäåðæåê ñèãíàëîâ, ñîîòâåòñòâóþùèå êàæ-
äîìó ïåðåõîäó ÷åðåç íóëü, óòî÷íÿþòñÿ ïîñðåäñòâîì
ïðîöåäóðû ëèíåéíîé èíòåðïîëÿöèè ìíèìîé ÷àñòè
äèñêðåòíîé ÊÊÔ ïî äâóì ñîñåäíèì çíà÷åíèÿì ÊÊÔ,
áëèæàéøèì ê ïåðåõîäó ÷åðåç íóëü (âûäåëåííûå ïàðû).
Çàòåì çàïîëíÿåòñÿ ìàññèâ çàäåðæåê τ(k, NÁÖ, j, i),
ãäå k � èíäåêñ ÀÁ (èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî 6, äëÿ ðàñ-
ñìàòðèâàåìîé ÀÁ k=1); i � èíäåêñ âûäåëåííîé çà-
äåðæêè (èçìåíÿåòñÿ îò 1 äî N3, à N3 âûáèðàåòñÿ äî-
ñòàòî÷íî áîëüøèì, ÷òîáû èñêëþ÷èòü ïîòåðþ âûäåëÿ-
åìûõ çàäåðæåê èç-çà îãðàíè÷åííîñòè ðàçìåðà ðàáî-
÷åãî ìàññèâà çàäåðæåê). Äëÿ íàéäåííûõ îöåíîê çà-
äåðæåê îöåíèâàþòñÿ è çàïîìèíàþòñÿ òàêæå çíà÷åíèÿ
äåéñòâèòåëüíîé ÷àñòè ÊÊÔ Real(SKK(NÁÖ, j, i)) è ìíè-
ìîé ÷àñòè ÊÊÔ Im(SKK(NÁÖ, j, i)), êîòîðûå íóæíû
äëÿ ïðîâåäåíèÿ îïåðàöèè îáíàðóæåíèÿ ïîëåçíûõ ñèã-
íàëîâ.
Ïðîöåäóðà îáíàðóæåíèÿ ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ (ñèã-
íàëüíûõ ôðàãìåíòîâ èç áóôåðîâ ÏÐ1 è ÏÐ2, äàþùèõ
ñîîòâåòñòâåííûé ìàêñèìóì ÊÊÔ) è ñîîòâåòñòâóþùèõ
èì çàäåðæåê îñóùåñòâëÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì.
Âñå çíà÷åíèÿ âûäåëåííûõ çàäåðæåê, íàêîïëåííûå â
ìàññèâå τ(k, NÁÖ, j, i), ïðîñåèâàþòñÿ â ñîîòâåòñòâèè
ñ êðèòåðèåì:
� åñëè Real(SKK(NÁÖ, j, i))/Im(SKK(NÁÖ, j,
i))≤4,5, òî çíà÷åíèå çàäåðæêè îòñåèâàåòñÿ èç äàëü-
íåéøåé îáðàáîòêè (ëîæíîå îáíàðóæåíèå);
� åñëè Real(SKK(NÁÖ, j, i))/Im(SKK(NÁÖ, j,
i))>4,5, òî çíà÷åíèå çàäåðæêè è ñîîòâåòñòâóþùèå åé
ñèãíàëüíûå ôðàãìåíòû ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ ñîõðàíÿ-
þòñÿ äëÿ äàëüíåéøåé îáðàáîòêè.
Ðåàëèçîâàííóþ òàê ïðîöåäóðó îáíàðóæåíèÿ ìîæ-
íî îáîñíîâàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì. Îòíîøåíèå
Real(SKK(NÁÖ, j, i))/Im(SKK(NÁÖ, j, i)) äëÿ îöåíîê çà-
äåðæåê, áëèçêèõ ê èñòèííîé çàäåðæêå ïîëåçíîãî ñèã-
íàëà, äàåò ýêñïðåññ-îöåíêó îòíîøåíèÿ ñèãíàë/ïîìå-
õà ïî ýíåðãèè. Â ñîîòâåòñòâèè ñ âûøåèçëîæåííûì
äëÿ îïòèìàëüíîãî îáíàðóæèòåëÿ ñèãíàëîâ ïî êðèòå-
ðèþ ìàêñèìàëüíîãî ïðàâäîïîäîáèÿ ïîðîãîâûé óðî-
âåíü îáíàðóæåíèÿ ðàâåí 0,5Åñ, ãäå Åñ � àïðèîðíî
èçâåñòíàÿ ýíåðãèÿ ïîëåçíîãî ñèãíàëà. Òîãäà åñëè ïðè-
íÿòü, ÷òî ýíåðãèÿ âñåõ ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ áîëüøå
ýíåðãèè ñèãíàëà, äëÿ êîòîðîãî îòíîøåíèå ñèãíàë/ïî-
ìåõà ïî ýíåðãèè ≈9 (îòíîøåíèå ñèãíàë/ïîìåõà ïî
àìïëèòóäå ≈3), òî äëÿ ïîðîãîâîãî çíà÷åíèÿ îáíàðó-
æèòåëÿ ïî îòíîøåíèþ ñèãíàë/ïîìåõà ïî ýíåðãèè ñëå-
äóåò ïðèíÿòü Eïîðîã≈4,5.
Ïðîâîäèòñÿ òàêæå çàïîëíåíèå ìàññèâîâ ìîìåí-
òîâ ïðèõîäà ñèãíàëîâ, íàïðèìåð äëÿ ÀÁ, îáðàçîâàí-
íîé ÏÐ1 è ÏÐ2:
� åñëè τ(1, NÁÖ, j, i)>0, òî TÏÐ1(1, i)=t0+NÁÖτÎÀ
è TÏÐ2(1, i)=t0+NÁÖτÎÀ+NÑÊ(j�1)τÄ;
� åñëè τ(1, NÁÖ, j, i)=0, òî TÏÐ1(1, i)=t0+NÁÖτÎÀ
è TÏÐ2(1, i)=t0+NÁÖτÎÀ;
� åñëè τ(1, NÁÖ, j, i)<0, òî TÏÐ1(1, i)=t0+NÁÖτÎÀ+
+NÑÊ(j�1)τÄ è TÏÐ2(1, i)=t0+NÁÖτÎÀ.
Îïèñàííûå ïðîöåäóðû îáðàáîòêè ñèãíàëüíîé èí-
ôîðìàöèè ïðîâîäÿòñÿ àíàëîãè÷íî è äëÿ äðóãèõ "íå-
çàâèñèìûõ" ÀÁ2 è ÀÁ4.
Çàòåì ïðîâîäèòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîå ïðîñåèâàíèå
âûäåëåííûõ çàäåðæåê íà "çàâèñèìûõ" ÀÁ3, ÀÁ5 è
ÀÁ6, ò. å. "ïðîñòðàíñòâåííîå" ïðîñåèâàíèå ëîæíûõ
îáíàðóæåíèé. Òàê êàê ïðîöåäóðû îáðàáîòêè íà âñåõ
"çàâèñèìûõ" ÀÁ àíàëîãè÷íû, äàäèì îïèñàíèå ïðî-
öåäóð îáðàáîòêè ëèøü äëÿ îäíîé èç íèõ, íàïðèìåð
äëÿ ÀÁ5.
Ïóòåì âû÷èòàíèÿ çàäåðæåê, âûäåëåííûõ ïðè
êðîññ-êîððåëÿöèîííîé îáðàáîòêå ñèãíàëüíîé èíôîð-
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
33
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ìàöèè íà ÀÁ2 è íà ÀÁ4 (äâà ïðèåìíèêà ÏÐ2 è ÏÐ4,
îáðàçóþùèõ "çàâèñèìóþ" ÀÁ5, òàêæå îáðàçóþò ñ ïðè-
åìíèêîì ÏÐ1 "íåçàâèñèìûå" ÀÁ1 è ÀÁ4), ôîðìèðó-
åòñÿ ìàññèâ çàäåðæåê τ(5, NÁÖ, j, i)=τ(2, NÁÖ, j, i1)�
�τ(4, NÁÖ, j, i2), ãäå èíäåêñû ìàññèâîâ i, i1 è i2 èç-
ìåíÿþòñÿ íåçàâèñèìî äðóã îò äðóãà îò 1 äî N3.
Äëÿ êàæäîãî íàéäåííîãî çíà÷åíèÿ τ(5, NÁÖ, j, i)
ïî ñèãíàëüíûì ôðàãìåíòàì èç áóôåðîâ ÏÐ4 è ÏÐ2,
ñîîòâåòñòâóþùèõ çíà÷åíèÿì çàäåðæåê τ(2, NÁÖ, j, i1)
è τ(4, NÁÖ, j, i2), âû÷èñëÿåòñÿ ôðàãìåíò ìíèìîé ÷àñ-
òè ÊÊÔ âáëèçè ðàññìàòðèâàåìîãî çíà÷åíèÿ τ(5, NÁÖ,
j, i), äàëåå èùóòñÿ ïåðåõîäû ÷åðåç íóëü íà âû÷èñëåí-
íîì ôðàãìåíòå ìíèìîé ÷àñòè ÊÊÔ, è åñëè èõ íåò, òî
çàäåðæêà îòñåèâàåòñÿ èç äàëüíåéøåé îáðàáîòêè êàê
ëîæíàÿ, à åñëè ïåðåõîä ÷åðåç íóëü îáíàðóæåí, òî âû-
÷èñëÿåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùåå ðàññìàòðèâàåìîìó çíà-
÷åíèþ çàäåðæêè îòíîøåíèå Real(SKK(5, NÁÖ, j, i))/
Im(SKK(5, NÁÖ, j, i)) è ïðîâîäèòñÿ ïðîñåèâàíèå:
� åñëè Real(SKK(5, NÁÖ, j, i))/Im(SKK(5, NÁÖ, j,
i))≤4,5, òî çíà÷åíèå çàäåðæêè îòñåèâàåòñÿ èç äàëü-
íåéøåé îáðàáîòêè (ëîæíîå îáíàðóæåíèå);
� åñëè Real(SKK(5, NÁÖ, j, i))/Im(SKK(5, NÁÖ, j,
i))>4,5, òî çíà÷åíèå çàäåðæêè è ñîîòâåòñòâóþùèå åé
ñèãíàëüíûå ôðàãìåíòû ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ ñîõðàíÿ-
þòñÿ äëÿ äàëüíåéøåé îáðàáîòêè.
Ïîñëå ïðîâåäåíèÿ ïðîöåäóð "ïðîñòðàíñòâåííîãî"
ïðîñåèâàíèÿ ëîæíûõ îáíàðóæåíèé ïîëó÷àåì ñôîð-
ìèðîâàííûå ìàññèâû çàäåðæåê äëÿ âñåõ ÀÁ è ìàñ-
ñèâû ïðèõîäîâ ñèãíàëîâ íà âñå ÏÐ.
Çàòåì âûáèðàþòñÿ êàêèå-ëèáî äâå ÀÁ è âû÷èñëÿ-
þòñÿ êîîðäèíàòû îáíàðóæåííûõ èñòî÷íèêîâ, äëÿ ÷åãî
ìîæíî ïðåäëîæèòü ñëåäóþùèé àëãîðèòì. Äëÿ êàæ-
äîé ÀÁ ïî çàäåðæêå ñèãíàëîâ âû÷èñëÿåòñÿ ïåëåíã
(óãîë ìåæäó íàïðàâëåíèåì íà èñòî÷íèê è íàïðàâëå-
íèåì íîðìàëè ê ÀÁ, ëåæàùåé â ïëîñêîñòè ÀÐ) íà
èñòî÷íèê ïî ôîðìóëå α=arcsin(cτ/L), ãäå L � äëèíà
ÀÁ, c � ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ àêóñòè÷åñêèõ ñèã-
íàëîâ, τ � çàäåðæêà. Äàëåå ïî äâóì çíà÷åíèÿì ïå-
ëåíãîâ è çíà÷åíèÿì êîîðäèíàò öåíòðîâ äâóõ ÀÁ ìåòî-
äîì òðèàíãóëÿöèè âû÷èñëÿåòñÿ ïðåäâàðèòåëüíîå çíà-
÷åíèå êîîðäèíàò èñòî÷íèêà (íà÷àëüíîå çíà÷åíèå äëÿ
÷èñëåííîãî ìåòîäà ðåøåíèÿ ñèñòåìû óðàâíåíèé).
Åñëè ÀÐ ñèñòåìû ÏÇË íàõîäèòñÿ áëèçêî îò èñòî÷íè-
êà, òî çíà÷åíèÿ ïåëåíãîâ óòî÷íÿþòñÿ ñ ó÷åòîì ïîïðàâ-
êè íà ñôåðè÷íîñòü àêóñòè÷åñêîé âîëíû ïî èçâåñò-
íûì âûðàæåíèÿì [7], à òàêæå óòî÷íÿåòñÿ ïðåäâàðè-
òåëüíîå çíà÷åíèå êîîðäèíàò èñòî÷íèêà. Äàëåå ÷èñëåí-
íûì ìåòîäîì (íàïðèìåð, ìåòîäîì Íüþòîíà) ðåøàåò-
ñÿ ñèñòåìà íåëèíåéíûõ óðàâíåíèé, ñâÿçûâàþùèõ êî-
îðäèíàòû ÏÐ, îáðàçóþùèõ äâå ñîîòâåòñòâóþùèå ÀÁ,
êîîðäèíàòû èñòî÷íèêà è ðàññìàòðèâàåìûå çíà÷åíèÿ
çàäåðæåê.
Âûøå áûëè ïðåäñòàâëåíû ñòðóêòóðà ÀÐ è ñòðóê-
òóðà àëãîðèòìîâ îáðàáîòêè ñèãíàëîâ êðîññ-
êîððåëÿöèîííîé ñèñòåìû ÏÇË èñòî÷íèêîâ, ðàñïîëî-
æåííûõ â ïëîñêîñòè.  íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ íåîáõîäè-
ìà ñèñòåìà ïàññèâíîé ëîêàöèè èñòî÷íèêîâ, ðàñïî-
ëîæåííûõ â òðåõìåðíîì ïðîñòðàíñòâå. Ñòðóêòóðà
àíòåííû è ñòðóêòóðà àëãîðèòìîâ îáðàáîòêè ñèãíàëîâ
òàêîé ñèñòåìû ñòðîèòñÿ àíàëîãè÷íûì îáðàçîì. Äåé-
ñòâèòåëüíî, ìû ïîëó÷èì òàêóþ ñèñòåìó, åñëè ñîâìå-
ñòèì äâå ñèñòåìû, îïèñàííûå âûøå, íî ðàñïîëîæåí-
íûå â äâóõ âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûõ êîîðäèíàò-
íûõ ïëîñêîñòÿõ, íàïðèìåð, îäíó â ïëîñêîñòè XY, à
äðóãóþ â ïëîñêîñòè YZ. Â ðåçóëüòàòå ñòðóêòóðà ÀÐ
òàêîé ñèñòåìû ñîñòîèò èç øåñòè ÏÐ è ïðåäñòàâëåíà
íà ðèñ. 5, à ñòðóêòóðà àëãîðèòìîâ îáðàáîòêè ñèãíà-
ëîâ ñòðîèòñÿ àíàëîãè÷íî îïèñàíèþ, ïðåäñòàâëåííî-
ìó äëÿ èñòî÷íèêîâ, ðàñïîëîæåííûõ â ïëîñêîñòè. Íà
ðèñ. 5 ïðèåìíèêè ÏÐ1�ÏÐ4 è îáðàçóåìûå èìè ÀÁ
ëåæàò â ïëîñêîñòè ÕÓ (èçîáðàæå-
íû ñïëîøíûìè ëèíèÿìè), ÏÐ3�
ÏÐ6 è îáðàçóåìûå èìè ÀÁ ëåæàò â
ïëîñêîñòè ZY (èçîáðàæåíû øòðè-
õîâûìè ëèíèÿìè), À �çàïåëåíãî-
âàííûé èñòî÷íèê (Àx � åãî ïðî-
åêöèÿ íà îñü êîîðäèíàò OX, Ày �
åãî ïðîåêöèÿ íà îñü êîîðäèíàò
OY), ϕ � óãîë ìåæäó íàïðàâëå-
íèåì íà èñòî÷íèê â ïëîñêîñòè ÕÓ
è íîðìàëüþ ê ÀÁ, îáðàçîâàííîé
ÏÐ1 è ÏÐ2, θ � óãîë ìåæäó íà-
ïðàâëåíèåì íà èñòî÷íèê â ïëîñêî-
ñòè ZY è íîðìàëüþ ê ÀÁ, îáðàçî-
âàííîé ÏÐ5 è ÏÐ6.
***
Òàêèì îáðàçîì, ðàçðàáîòàíû
êâàçèîïòèìàëüíûå àëãîðèòìû îá-
ðàáîòêè ñèãíàëîâ êîððåëÿöèîííîé
ïàññèâíîé çâóêîâîé ëîêàöèè. Àë-
ãîðèòìû îñíîâàíû íà êîìáèíàöèè
ïðîöåäóð ïðåäâàðèòåëüíîé ôèëüò-
ðàöèè, êðîññ-êîððåëÿöèè è ïðî-
ñòðàíñòâåííîé ôèëüòðàöèè ëîæíûõ
îáíàðóæåíèé. Ïðåäñòàâëåííûå àë-
ãîðèòìû ñòàëè îñíîâîé äëÿ ïðàê-
Ðèñ. 5. Ñòðóêòóðà ïðèåìíîé àíòåííû äëÿ ñèñòåìû ïåëåíãàöèè èñòî÷íèêîâ,
ðàñïîëîæåííûõ â òðåõìåðíîì ïðîñòðàíñòâå
Z
Z
À z
À
Àx
X
X
ÏÐ1
ÏÐ5
ÏÐ3
ÏÐ4
ÏÐ6
ÏÐ2
Y
θ
ϕÇîíà
ëîêàöèè
((
(
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
34
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
òè÷åñêîé ðåàëèçàöèè ìàêåòà ñèñòåìû ÏÇË. Ïðîâåäåí-
íûå íàòóðíûå èñïûòàíèÿ ïîäòâåðäèëè ïðàâèëüíîñòü
ïðèíÿòûõ òåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé, îòêðûâàþùèõ âîç-
ìîæíîñòü ñîçäàíèÿ ïåðñïåêòèâíîãî êîìïëåêñà ÏÇË.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Òàðàñîâ Â. À., Êðîïà÷åâ Ä. À. Ðåàëèçàöèÿ àëãîðèò-
ìîâ ïåðâè÷íîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ â ñèñòåìàõ ïàññèâ-
íîé çâóêîâîé ëîêàöèè // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå
â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå.� 2002.� ¹ 1.� Ñ. 17�21.
2. Tarasov V., Boltenkov V., Kropachev D. Algorithms of
signal processing in passive sound ranging systems and
their practical realization // Proceedings of the Fourth All-
Ukrainian International Conference "Signal / Image
Processing and Pattern Recognition � UkrOBRAZ'98". �
Kiev: Cybernetics Institute of Ukraine National Academy of
Science, 1998.� Ð. 141�142.
3. Òàðàñîâ Â. Î., Êðîïà÷åâ Ä. Î., Êîðæîâ Â. ². Ïðàê-
òè÷íà ðåàë³çàö³ÿ àëãîðèòì³â ïåðâèííî¿ îáðîáêè ñèãíàë³â
ó ñèñòåìàõ ïàñèâíî¿ çâóêîâî¿ ëîêàö³¿ // Ïðàö³ Ï'ÿòî¿ Âñå-
óêðà¿íñüêî¿ ì³æíàð. êîíô. "Îáðîáêà ñèãíàë³â ³ çîáðàæåíü
òà ðîçï³çíàâàííÿ îáðàç³â � ÓêðÎÁÐÀÇ'2000".� Êè¿â:
²íñòèòóò ê³áåðíåòèêè ÍÀÍÓ, 2000.� Ñ. 129�132.
4. Knapp C. H., Carter G. C. The generalized correlation
method for estimation of time delay // IEEE Transactions on
Acoustics, Speech and Signal Processing.� Vol. ASSP-24,
N 4, August 1976.� P. 320�326.
5. Carter G. C. Time delay estimation for passive sonar
signal processing // Ibid.� Vol. ASSP-29, June 1981.�
P. 463�470.
6. Ãðèøèí Þ. Ï., Èïàòîâ Â. Ï., Êàçàðèíîâ Þ. Ì. è äð.
Ðàäèîòåõíè÷åñêèå ñèñòåìû // Ì.: Âûñøàÿ øêîëà, 1990.
7. Ðóêîâîäñòâî äëÿ êîìàíäèðà îòäåëåíèÿ çâóêîâîé
ðàçâåäêè // Ì.: ÌÎ ÑÑÑÐ, 1976.
Íàó÷íûé ñîâåò ïî ïðîáëåìå
«Ôèçèêà ïîëóïðîâîäíèêîâ» ÍÀÍÓ
Ìèíèñòåðñòâî îáðàçîâàíèÿ è íàóêè Óêðàèíû
Óêðàèíñêîå ôèçè÷åñêîå îáùåñòâî
Èíñòèòóò ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâ ÍÀÍÓ
Îäåññêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò èì. È. È. Ìå÷íèêîâà
ÓÍÊÔÏ-1
1-ÿ ÓÊÐÀÈÍÑÊÀß ÍÀÓ×ÍÀß ÊÎÍÔÅÐÅÍÖÈß
ÏÎ ÔÈÇÈÊÅ ÏÎËÓÏÐÎÂÎÄÍÈÊÎÂ
(ñ ìåæäóíàðîäíûì ó÷àñòèåì)
Óêðàèíà, Îäåññà
10�14 ñåíòÿáðÿ 2002 ã.
ÂÛÑÒÀÂÊÈ. ÊÎÍÔÅÐÅÍÖÈÈ. ÑÈÌÏÎÇÈÓÌÛ
Àäðåñ Îðãêîìèòåòà:
Óêðàèíà, 65026, ã. Îäåññà, óë. Äâîðÿíñêàÿ, 2.
Îäåññêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò
èì. È. È. Ìå÷íèêîâà. ÍÈË-3.
Òåë./ôàêñ: 380(482) 23-34-61
E-mail: <oguint@paco.net>, <ndl_lepikh@gomail.com.ua>
Íàó÷íûå íàïðàâëåíèÿ êîíôåðåíöèè
1. Òåîðèÿ çîííîé ñòðóêòóðû, îïòè÷åñêèå,
ýêñèòîííûå è ôîíîííûå ÿâëåíèÿ.
2. Ôîòî-, àêóñòî-, îïòîýëåêòðîííûå è
ýëåêòðîííûå ÿâëåíèÿ â îáúåìå è íà ïî-
âåðõíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâ.
3. Êâàíòîâûå, îïòè÷åñêèå, ýëåêòðè÷åñêèå
è ìàãíèòíûå ñâîéñòâà.
4. Ôèçèêà ñîâðåìåííûõ ïîëóïðîâîäíè-
êîâûõ ïðèáîðîâ è ñåíñîðîâ.
5. Ïîëóïðîâîäíèêîâûå ìàòåðèàëû è òåõ-
íîëîãèè.
 êîíôåðåíöèè ó÷àñòâóþò ïðåäñòàâèòåëè íàóêè 28 ñòðàí
ìèðà.  ÷èñëå äîêëàä÷èêîâ Æ. È. Àëô¸ðîâ, Þ. Àñååâ, Á. Ï.
Çàõàð÷åíÿ, À. Ô. Êðàâ÷åíêî, È. Ã. Íåèçâåñòíûé, Þ. À. Îñèïüÿí,
Ñ. È. Ñòàôååâ, Ð. À. Ñóðèñ, Î. Å. Þíîâè÷ (Ðîññèÿ), Ñ. Àììåðëà-
àí (Íèäåðëàíäû), È. Â. Áëîíñêèé, Ì. Ñ. Áðîäèí, È. Î. Âàêàð÷óê,
Ì. ß. Âàëàõ, Å. Ô. Âåíãåð, Î. È. Âëàñåíêî, Â. Ì. Äîáðîâîëüñêèé,
Â. Â. Åðåìåíêî, Â. À. Êî÷åëàï, ß. È. Ëåïèõ, Ì. Ï. Ëèñèöÿ, Â. Ã.
Ëèòîâ÷åíêî, À. À. Ïòàùåíêî, È. Ì. Ðàðåíêî, Ñ. Ì. Ðÿá÷åíêî,
Ñ. Â. Ñâå÷íèêîâ, Ô. Ô. Ñèçîâ, Â. Þ. Ñëèâêà, Â. À. Ñìûíòûíà,
È. Ì. Ñòàõèðà, Â. È. Ñóãàêîâ, Ã. Â. Òêà÷, Ê. Ä. Òîâñòþê, À. Â.
Òðåòÿê, Ì. À. Ôðåèê, Â. ß. ßêîâåíêî (Óêðàèíà), Ì. Âë÷åê (×å-
õèÿ), Ò. Âîçèíñêè (Ïîëüøà), Õ. Ãðèììàéñ (Øâåöèÿ), À. Å. Êèâ
(Èçðàèëü), Ô. Êîõ, Ê. Õàðòíàãåëü, Â. Øðåòåð (Ãåðìàíèÿ).
|