Способ численного детектирования импульсных сообщений, способ численного распознавания импульсов, устройство для детектирования импульсов, устройство для распознавания импульсов и их применение в режиме s

 

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к области фильтрации ответов, получаемых вторичным радиолокационным приемником. Технический результат - улучшение детектирования ответов вторичной радиолокации, уменьшение числа ложных обнаруженных ответов и предотвращение насыщения экстрактора при наличии ответов от приемоответчиков с избирательной адресацией. Способ и устройство позволяют осуществлять поиск и устранение импульсов и ответов в режиме и сохранять ответы вторичного радиолокатора, полученные в то же время, что и ответ в режиме S, способны указать к какому типу - длинному или короткому - принадлежит ответ в режиме S, а также позволяют вычислять в реальном времени средние значения величин, характеризующих импульсы, принадлежащие ответу и фильтрации, путем сравнения измеренных значений величин для каждого детектируемого импульса со средним значением соответствующей величины. 5 с. и 6 з.п.ф-лы, 7 ил.

Настоящее изобретение касается области фильтрации ответов, получаемых вторичным радиолокационным приемником.

Известно, что радиолокаторы могут оборудоваться устройством, называемым вторичным радиолокатором, позволяющим получать от взаимодействующих подвижных объектов-носителей, оборудованных радиолокационными приемоответчиками, кодированные сообщения, идентифицирующие носитель, и другие кодированные данные (высота, сигнализация повреждений оборудования радиосвязи, сигналы бедствия...).

Приемоответчики движущихся объектов (ракет-носителей) передают ответы на каждый обращенный к ним запрос и иногда в режиме работы с избирательной адресацией, употребляемом также для предупреждения столкновений и называемом режим S, то есть спонтанно. Каждый радиолокатор, снабженный вторичным радиолокатором, должен поэтому иметь средство, позволяющее ему распознавать среди всех полученных ответов те, которые передаются в режиме S, для их устранения и оставления только ответов, переданных в других режимах, из которых легче отобрать ответы на собственный запрос данного вторичного радиолокатора. В соответствии со стандартном ИКАО (Международная организация гражданской авиации) ответ в режиме S состоит из пакета импульсов, передаваемых на несущей частоте 1090 МГц.

Каждый пакет импульсов содержит преамбулу и сообщение.

Преамбула содержит четыре одинаковых импульса длительностью 0,5 мкс каждый. Два первых и два последних импульса разделены между собой интервалом в 0,5 мкс. Третий и первый импульсы разделены между собой интервалом в 3,5 мкс.

Cообщение, или блок данных, может быть коротким или длинным. Короткое сообщение содержит 56 импульсов по 0,5 мкс, а длинное - 112 импульсов по 0,5 мкс. Модуляция сообщения осуществляется изменением временного положения импульсов (ВИМ), которые могут быть в начале или в конце стробимпульса в 1 мкс.

Первый стробимпульс располагается через 8 мкс за первым импульсом преамбулы.

Определение стандарта схематично показано на фигуре 1. На этой фигуре показаны также допустимые отклонения, соответствующие стандартом ИКАО.

Необходимость отфильтровывания ответов в режиме S пока еще не ощущается, потому что запросы с избирательной адресацией на сегодняшний день еще не могут производиться. Однако уже теперь появившийся спрос на экстракторы (устройство первичной обработки радиолокационной информации) ответов вторичных радиолокаторов вызывает необходимость создания защиты от ответов в режиме S, так как они способны выявлять многочисленные ложные ответы, которые могут вызвать насыщение экстрактора.

Современные схемы осуществляют - детектирование ответов в режиме S по присутствию четырех импульсов преамбулы, - устранение всех импульсов, полученных за период, превышающий длительность длинного ответа в режиме S.

Этот принцип детектирования характеризуется большим процентом ложных тревог из-за искаженных вторичных ответов (ответов вторичной радиолокации) и не уточняет длину обнаруженного ответа в режиме S (64 мкс или 120 мкс). Ответ называется искаженным, когда он до такой степени смешан с другими ответами, что один или несколько импульсов ответа имеют кажущиеся длительности, отличающиеся от их реальных длительностей из-за наложения импульсов разных ответов. Двухпозиционный принцип фильтрации ("все или ничего") в значительной степени уменьшает вероятность ответов вторичной радиолокации, так как удаление импульсов осуществляется неизбирательно.

Настоящее изобретение улучшает детектирование ответов вторичной радиолокации, уменьшает число ложных обнаружений ответов и предотвращает насыщение экстрактора при наличии ответов от приемоответчиков с избирательной адресацией (работающих в режиме S).

Оно позволяет осуществлять избирательно поиск и устранение импульсов ответов в режиме S и сохранять ответы вторичного радиолокатора, полученные в то же время, что и ответ в режиме S. Таким образом, изобретение касается способа и устройства детектирования ответов в режиме S, способных указать к какому типу - длинному или короткому - принадлежит ответ в режиме S, а также способа и устройства устранения импульсов в режиме S. Чтобы второе устройство могло играть свою роль - подавлять импульсы ответа в режиме S, сохраняя при этом импульсы ответа вторичной радиолокации, нужно, чтобы поиск велся в условиях сохранения всей полученной информации. Изобретение может применяться в случаях, когда хотят отсортировывать импульсы сообщения, имеющего свойства ответа в режиме S.

Устройство согласно изобретению размещается за устройством преобразования в цифровую форму получаемых видеосигналов и устройством детектирования передних фронтов импульсов.

Устройства, вырабатывающие различные видеосигналы, известны и здесь не описываются. Речь идет, в частности, о том, что касается изобретения, о сигнале, условно обозначаемом LOGΣ и отражающем мощность полученного сигнала, и о сигнале, условно обозначаемом Δ/Σ, отражающем угловое смещение источника полученного сигнала по отношению к радиолучу направленной антенны приемника.

Поиск возможного присутствия сигнала в режиме S ведется через определенные промежутки времени, задаваемые тактовым генератором. В предпочтительном варианте выполнения этот промежуток времени P равен периоду выборки сигнала, используемому для преобразования в цифровую форму видеосигнала. Метод детектирования согласно изобретению позволяет определять, является ли обнаруженный ответ в режиме S коротким (длительность 64 мкс) или длинным (длительность 120 мкс).

Для этого передние фронты импульсов запоминаются в регистре с последовательным входом и параллельными выходами. Информация, содержащаяся в регистре, сдвигается на частоте выборок сигнала. Регистр имеет число ячеек, превышающее число, полученное при делении длительности короткого ответа в режиме S на период P выборки. Предпочтительно, чтобы число ячеек позволяло запомнить передний фронт импульса N (56+c) длинного ответа в режиме S длительностью (c > 0), когда первый импульс преамбулы этого ответа еще находится в регистре. Параллельные выходы регистра подключены к двум корреляторам, состоящим, как обычно, из схем И.

Корреляция имеет целью убедиться в одновременном присутствии передних фронтов четырех импульсов преамбулы, "в" последних импульсов ответа в режиме S, который был бы кротким, и "с" первых импульсов ответа в режиме S, если он длинный. На выходе корреляторов получим, таким образом, информацию о присутствии ответа в режиме S и о его длине. Таким образом, становится возможной дальнейшая обработка детектированного ответа, например его фильтрация с учетом длины этого ответа. Согласно варианту выполнения изобретения фильтрация, то есть подавление импульсов ответа в режиме S так, чтобы можно было обрабатывать только другие ответы вторичных радиолокаторов, осуществляется с учетом не только временного положения каждого импульса по отношению к импульсам преамбулы, но также его уровня мощности, определяемого величиной сигнала LOGΣ, и его измеренной величины углового отклонения, определяемой величиной сигнала Δ/Σ. Нормально все импульсы одного ответа должны быть на одном уровне мощности и иметь одну и ту же величину измеренного углового смещения.

Имеется вероятность, что импульс, занимающий правильное временное положение, но имеющий уровень мощности или угловое смещение, отличающиеся от средних величин других импульсов ответа, принадлежит другому ответу.

Чтобы установить среднюю мощность ответа в режиме S, можно использовать разные принципы - от самого простого до самого сложного: - использование только импульсов преамбулы, - использование импульсов ответа в режиме S, детектированных и коррелирующих с принятым в качестве опорного импульсом преамбулы, - принцип, описанный в заявке на патент Франции N 8914416 "вырабатывание мощности ответа в режиме S путем анализа гистограммы величин импульсов, возможных в интервале времени ответа в режиме S".

Мощность каждого импульса, положение которого во времени может означать его принадлежность к ответу в режиме S, сравнивается с предварительно определенной средней мощностью импульсов. Если отклонение мощности анализируемого импульса от среднего уровня не превышает определенного заранее порога, импульс считается принадлежащим ответу в режиме S. Пороговая величина может меняться в зависимости от установленной средней мощности. Чем слабее ответ, тем больше он подвержен значительным изменениям при увеличении мощности шумов. Поэтому желательно увеличить пороговую величину сравнения для слабых средних мощностей. Эта регулировка пороговой величины осуществляется последовательно, ступенчато.

Для установки средней величины углового смещения используют среднюю величину углового смещения импульсов преамбулы.

Здесь также можно выбирать: средняя величина углового смещения может устанавливаться любым другим известным способом, например методом гистограммы, описанным во французском патенте 8914416, в применении к величине углового смещения.

Величина углового смещения импульса, который по своему временному положению может оказаться частью ответа в режиме S, сравнивается со средней величиной, установленной заранее по четырем первым импульсам. Если отличие углового смещения рассматриваемого импульса от среднего углового смещения ниже заданной пороговой величины, импульс считается принадлежащим ответу в режиме S.

Решение о режекции импульса может быть принято только на основании результатов сравнения с сигналом LOGΣ или только с сигналом Δ/Σ. Оно может быть выработано кумулятивно - по результатам на основе обоих критериев и в этом случае оно принимается только, если результаты сравнений удовлетворяют обоим критериям. В варианте выполнения, описываемом ниже, используется сочетание обоих критериев, за исключением случая, когда уровень сигнала LOGΣ становится ниже некоторого заданного порога - в этом случае используется только LOGΣ. Обобщая, можно сказать, что изобретение относится к цифровому способу детектирования в реальном времени импульсных сообщений со структурой, соответствующей стандарту, определяющему ширину и относительное положение различных составляющих сообщение импульсов, причем в соответствии с этим стандартом сообщение может быть коротким, и в этом случае оно содержит (А+Б) импульсов, или длинным, и в этом случае оно содержит (A + B + C) импульсов, способу, отличающемуся тем, что 1) последовательно, с периодом P, запоминают сигналы, отражающие наличие или отсутствие переднего фронта импульса, причем запоминание ведут в течение числа периодов P, достаточного для запоминания по меньшей мере (A + B + F) импульсов сообщения, и каждый передний фронт импульса имеет в каждый момент времени адрес в запоминающем устройстве, зависящий от его момента прибытия, 2) проверяют одновременное наличие некоторой первой группы импульсов, которые по временным интервалам между их адресами могут принадлежать к (A + B) первым запоминаемым импульсам, и это одновременное присутствие вызывает генерирование первого сигнала со значением (1) в случае наличия импульсов и (0) в случае их отсутствия, и одновременно проверяют одновременное наличие второй группы импульсов, которые по относительным временным отклонениям их адресов могли бы принадлежать к импульсам сообщения, запомненным после (A + B) первых импульсов, и это присутствие вызывает генерирование второго сигнала, имеющего значение (1) в случае присутствия и значение (0) в случае отсутствия, причем первый сигнал со значением (1) означает детектирование сообщения, а второй сигнал при значениях (0 или 1) характеризует сообщение как короткое или длинное.

Изобретение касается также устройства, позволяющего осуществить способ согласно изобретению, то есть устройства детектирования в реальном времени импульсов СВЧ сообщения, составленного согласно стандарту, предусматривающему, что сообщение случайно может быть коротким или длинным, и которое содержит
- преамбулу, состоящую из числа A импульсов, длительность и относительные положения которых, также как и их допустимые отклонения, определяются стандартом,
- блок данных, состоящий из импульсов, модулированных по временному положению, длительности и возможные положения которых, с учетом модуляции и допустимых отклонений, определены стандартом, предусматривающим, что каждый блок данных может случайным образом состоять из B импульсов, и в этом случае сообщение называется коротким, или из (B + C) импульсов, и в этом случае сообщение называется длинным, при этом устройство является частью приемника СВЧ-сигналов, снабженного средствами для вырабатывания цифрового сигнала, обозначаемого LE, отражающего наличие переднего фронта импульсов, средствами вырабатывания других величин, относящихся к получаемым приемником СВЧ-сигналам, и средствами для преобразования этих величин в цифровую форму, причем преобразование в цифровую форму производится путем выборок значений этих величин, устройства, отличающегося тем, что выборка управляется сигналами тактового генератора одновременно с сигналами LE, а для других величин период имеет величину p, и что сигнал с выхода средств, вырабатывающих сигналы LE, последовательно, по команде тех же тактовых импульсов, вводятся в сдвиговый регистр с последовательным входом и параллельными выходами, содержащий число ячеек, не меньшее, чем число P периодов, отделяющих передний фронт первого импульса преамбулы от переднего фронта первого импульса из C импульсов, характеризующих длинный ответ, и тем, что первые группы выходов последовательно расположенных ячеек регистра подключены параллельно к последовательной связи, питающей вход первого коррелятора, вторые группы параллельных выходов последовательно расположенных ячеек этого регистра подключены к последовательным связям, питающим вход сумматоров, каждый выход сумматора которых подключен к первому коррелятору, что третьи группы параллельных выходов последовательно расположенных ячеек регистра подключены к последовательным связям, в свою очередь подключенным к сумматорам, а каждый выход сумматора подключен ко второму коррелятору, и тем, что первый и второй корреляторы выдают каждый положительный сигнал только в случае наличия сигнала на каждом из их входов.

Изобретение относится также к цифровому способу распознавания импульсов, могущих по своим временным позициям принадлежать импульсному сообщению, составленному согласно стандарту, определяющему длительность и взаимное положение разных импульсов, составляющих сообщение, предусматривающему, что сообщение может быть коротким, и в этом случае содержать (A + B) импульсов, или длинным, и в этом случае содержать (A + B + C) импульсов, отличающемуся тем, что
a) запоминают последовательно с периодом P по меньшей мере одно значение величин α, β, γ, измеренных на каждом импульсе, причем каждая величина в каждый момент времени записывается по одному адресу запоминающего устройства, соответствующему моменту его поступления,
b) последовательно детектируют в те же моменты и с тем же периодом p присутствие сообщения, причем каждое детектирование осуществляется так, чтобы воздействовать по алгоритму, в известное время по отношению к первому импульсу детектируемого сообщения, вызывая переход к единичному значению первого первоначального нулевого сигнала и переход к единичному значению второго первоначально нулевого сигнала, если ответ длинный,
c) по получении единичных значений первого и второго сигналов устанавливают по нескольким значениям величин α, β, γ, соответственно хранящихся в ЗУ по адресам, соответствующим по своим относительным положениям импульсам детектируемого сообщения на этапе b), средние опорные значения этих различных величин,
d) определяют адрес значения по меньшей мере одной из величин, который по своему положению по отношению к моменту детектирования является адресом значения α, β, γ первого импульса,
e) сравнивают значение по меньшей мере одной из величин α, β, γ с соответствующим средним значением
f) признают первый импульс принадлежащим сообщению, если ни одно из сравнений не показывает его отклонение от соответствующего среднего значения, превышающее заранее определенную пороговую величину, установленную для каждой измеряемой величины,
g) воспроизводят этапы d), e), f) для каждого следующего импульса из тех импульсов, которые могут принадлежать детектируемому ответу, в течение времени, соответствующего короткому сообщению, если второй сигнал имеет значение "0", и в течение времени, соответствующего длинному сообщению, если второй сигнал имеет значение "1".

Наконец, изобретение касается устройства фильтрации, предназначенного для осуществления вышеописанного способа, то есть к устройству для распознавания в реальном времени импульсов, принадлежащих СВЧ-сообщению, составленному согласно стандарту, предусматривающему, что сообщение может быть случайным образом коротким или длинным, и содержит преамбулу, состоящую из числа А импульсов, длительности и взаимное положение которых, так же как и их допустимое отклонение, фиксируются стандартом, блок данных, состоящий из импульсов, модулированных по временному положению, длительности и возможные положения которых, с учетом модуляции и допустимых отклонений, фиксируются стандартом, предусматривающим, что блок данных случайным образом может состоять из числа B импульсов, и в этом случае сообщение называется коротким, или из (B + C) импульсов, и в этом случае сообщение называется длинным, при этом устройство является составляющей частью приемника СВЧ-сигналов, снабженного средствами для вырабатывания цифрового сигнала - импульсного сообщения, которое составляется на основе цифровых выборок, осуществляемых с периодом P из величин α, β, γ, характеризующих видеосигналы, получаемые приемником, при этом импульсное сообщение содержит информацию, относящуюся к детектированию переднего фронта импульсов и обозначаемую LE, информации, обозначаемые sum, отражающие сумму значений выборок каждой величины α, β, γ, связанные с импульсом, представленным LE, информацию, обозначаемую nunsam, касающуюся числа выборок каждой величины, относящихся к импульсу, представленному передним фронтом LE, отличающегося тем, что устройство содержит средство детектирования поступления сообщения, на которое последовательно подаются информации LE и которое выдает сигнал MSR, если сообщение обнаружено, и сигнал LMSR, если обнаруженное сообщение длинное, средство для вычисления среднего значения на которое поступают значения величины sum и величина nunsam импульсного сообщения, первое динамическое запоминающее адресное устройство для хранения информации, второе динамическое адресное запоминающее устройство, называемое рабочим, каждое из которых получает последовательно значения величин причем адрес каждой величины в каждый момент времени является функцией момента времени ее поступления в ЗУ, средство для вычисления адресов ЗУ и задания последовательности операций, которое при получении сигналов MSR и LMSR определяет адреса значения величины sum по меньшей мере одной из величин α, β, γ, и отобранные значения подаются последовательно из рабочего ЗУ на средство вычисления среднего значения каждой из отобранных величин, в свою очередь подключенное к первой группе входов блока сравнения, на вторую группу входов которого подается из ЗУ хранения, последовательно, начиная с момента окончания вычисления средних значений каждое значение выбранных величин α, β, γ, которые по своим адресам могут принадлежать к детектируемому ответу, и блок сравнения, определяет в качестве импульса, принадлежащего детектируемому ответу, импульсы, для которых разность между измеряемой величиной и средней величиной меньше заданного для каждой из избираемых величин порога.

В применении согласно изобретению используется стандарт, определяющий ответы в режиме S. В этом применяемом стандарте A = 4, B = 56, C = 56. Первая группа выходов последовательно расположенных ячеек регистра - это выходы ячеек, соответствующих положению, которое могут занимать импульсы преамбулы. Вторая группа соответствует импульсам, принадлежащим к числу B импульсов короткого сообщения ответа в режиме S, третья группа последовательно расположенных выходов регистра соответствует импульсам, принадлежащим к числу C импульсов длинного ответа в режиме S. Выходной сигнал первого коррелятора, имеющий значение "1", свидетельствует о детектировании ответа в режиме S по присутствию в моменты, определяемые стандартом, импульсов преамбулы и импульсов первой части сообщения, соответствующих числу B импульсов короткого ответа. Выходной сигнал первого коллектора, имеющий значение "0", соответствует отсутствию детектированного ответа. Когда выходной сигнал первого коррелятора - "1", а выходной сигнал второго коррелятора - "0", это означает, что детектированный ответ - короткий, если выходной сигнал второго коррелятора тоже "1", то ответ длинный.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения вторая группа выходов состоит из возможных позиций трех последних импульсов короткого ответа в режиме S, третья группа состоит из трех первых импульсов из числа C импульсов, отличающих длинный ответ в режиме S. Путем моделирования было установлено, что детектирование по трем дополнительным импульсам короткого ответа в режиме S действительно в значительной мере снижает вероятность ложного детектирования. Выбор трех первых импульсов из группы C импульсов соответствует необходимости установить как можно скорее, является ли ответ длинным, чтобы иметь возможность как можно скорее начать обработку этих импульсов.

Ниже дается описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
- фиг. 1 представляет стандарты ИКАО для ответа в режиме S,
- фиг. 2 показывает позиции, могущие быть занятыми передним фронтом импульса блока данных ответа в режиме S,
- фиг. 3 представляет размещение устройства согласно изобретению в экстракторе вторичного радиолокатора,
- фиг. 4 представляет способ детектирования ответа в режиме S,
- на фиг. 5 показан предпочтительный вариант выполнения одного из блоков,
- фиг. 6 и 7 иллюстрируют результаты фильтрации.

На фиг. 1 показаны стандарты ИКАО для ответа в режиме S. Она разделена на три фигуры 1a, 1b, 1c.

На фиг. 1a представлена общая форма, которую принимает ответ в режиме S. Ответ состоит из всегда одинаковой преамбулы длительностью 8 мкc ± 0,05 мкc с блока данных, который может быть коротким, длительностью 56 мкc, или длинным, длительностью 112 мкc.

На фиг. 1b представлены подробно, с одной стороны, преамбула и, с другой стороны, биты данных блока ответа. Преамбула содержит четыре импульса - два первых и два вторых, оба первых импульса имеют длительность 0,5 мкc ± 0,05 мкc каждый и они отстоят друг от друга на 0,5 мкc, на расстоянии в 3,5 мкc ± 0,05 мкc от первого импульса первого блока из двух импульсов находится второй блок из двух импульсов, идентичный предыдущем. Через 8 мкс после переднего фронта первого импульса первого блока идут биты данных указанного блока данных. Этих битов 56 или 112 в зависимости от того, коротким или длинным является ответ.

Фиг. 1c иллюстрирует метод распознавания битов данных, принадлежащих блоку данных ответа. Эти биты данных состоят из импульсов, которые расположены каждый в интервале времени 1 мкc. Каждый импульс имеет длительность 0,5 мкc, он расположен либо в начале интервала в 1 мкc, либо в конце этого интервала. Если импульс находится в начале интервала в 1 мкc, от он условно означает "1", если в конце, то - "0". Таким образом, импульс, означающий "0", за которым следует импульс "1", образован одним импульсом в 1 мкc, а импульс, представляющий "1", за которым следует импульс "0", соответствует отсутствию сигнала в течение 1 мкc.

В способе согласно изобретению было принято, что для принятия решения об отсутствии или присутствии ответа в режиме S следует детектировать, с одной стороны, четыре импульса преамбулы и, с другой стороны, три последних импульса блока данных короткого ответа в режиме S. Что касается длинных ответов в режиме S, то было принято, что следует детектировать три первых импульса, которые следует за 56-ым импульсом, который является последним импульсом короткого ответа в режиме S.

Положения, которые могут принимать передние фронты импульсов, представлены на фиг. 2 для импульсов 54 - 59, передний фронт импульса представлен сигналом длительностью в 50 мкс, обозначаемый LES.

На фиг. 2a представлен пример сигнала ответа для импульсов 54 - 59, а на фиг. 2b - положение передних фронтов импульсов этого сигнала. На фиг. 2a, биты 54, 55, 57 имеют значение "1", иначе говоря импульс, представляющий такой бит, находится в начале интервала в 1 мкс. Биты 56, 58, 59 имеют значение "0", то есть импульс, представляющий бит, располагается в конце интервала в 1 мкс. Соответствующие передние фронты импульсов расположены в начале интервала в 1 мкс для битов 54, 55 и 57 и в середине этого интервала в 1 мкс для битов 56, 58 и 59.

На фиг. 3 показано размещение устройств согласно изобретению в экстракторе вторичного радиолокатора. Устройство согласно изобретению находится за известными схемами, вырабатывающими информацию, условно обозначаемую LOGΣ, представляющую собой логарифм амплитуды полученного сигнала, информацию Δ/Σ, представляющую собой угловое смещение между радиолучом антенны на земле и положением самолета в лепестке диаграммы направленности антенны, и сигнал QΣ, копирующий сигнал LOGΣ с уменьшением на шесть децибел для получения средней точки значения мощности импульса.

Вырабатывание сигналов, происходящих из каналов "сумма" и "разность", известно и не показано на фиг. 3. На фиг. 3 показаны аналого-цифровые преобразователи 100 и 200, на которые поступает соответственно информация LOGΣ и Δ/Σ.
Информации, преобразованные таким образом в цифровую форму, вводятся в устройство 300 обработка импульсов, на которое поступает также информация QΣ, также преобразованная в цифровую форму, и сигнал QRSLS индикации приема на боковом лепестке. Все эти сигналы известны и не описываются.

Устройство 300 не является частью изобретения. Поэтому описываются только функции этого устройства, что необходимо для понимания изобретения.

В том, что касается работы устройства согласно изобретению, устройство 300 вырабатывает положение передних фронтов импульсов. Вырабатывание переднего фронта импульсов осуществляется не только с учетом положения реальных передних фронтов импульсов, превышающих заданную пороговую величину детектирования, но также с учетом всех значащих изменений детектируемой мощности. Эти изменения могут свидетельствовать об искажении импульсов. Это устройство учитывает также длительность импульсов, во-первых, для подавления, как обычно, всех импульсов с длительностью, меньшей 0,3 мкс, и, во-вторых, для вырабатывания искусственно передних фронтов импульсов, называемых псевдо-передние фронты импульсов. Эти псевдо-фронты вырабатываются, когда длительность реального импульса позволяет предположить, что поступивший сигнал образован по меньшей мере двумя импульсами-ответами. Установлены два типа псевдо-фронтов: псевдо-фронты импульсов сигналов в режиме S, вырабатываемые в предположении, что полученный импульс принадлежит ответу в режиме S, и псевдо-фронты обычного ответа, вырабатываемые в предположении, что полученный импульс принадлежит обычному ответу. Все детектированные импульсы, также как и сформированные псевдо-импульсы, подаются на устройство детектирования обычных ответов (не показано) и на устройство детектирования ответов в режиме S 400.

Работа устройства детектирования 400 поясняется ниже со ссылками на фиг. 4. Это детектирование производится на той же частоте выборок, используемой для преобразования в цифровую форму информаций LOGΣ и Δ/Σ аналого-цифровыми преобразователями 100 и 200. В рассматриваемом случае выполнения эта частоты составляет 20 МГц. Эта частота 20 МГц задается тактовым генератором, не представленным на чертеже. Этот сигнал этого тактового генератора запускает все операции обработки цифровых сигналов, подаваемых устройством 300. Так, детектирование ответов в режиме S производится каждые 50 нс. С учетом режима детектирования, принятого для вырабатывания сигнала устройством 400, и конфигурации ответа в режиме S детектирование требует хранения всех передних фронтов импульсов в течение периода в 66,7 мкс. По истечении этого периода возможно принятие решения, является ли принятый сигнал ответом в режиме S и является ли этот ответ длинным или коротким.

Для осуществления этого детектирования все сигналы, представляющие наличие или отсутствие передних фронтов импульсов, вводятся с интервалом в 50 нс в сдвиговый регистр 401 с последовательным входом 402 и параллельными выходами, регистр содержит 1333 ячеек, пронумерованных от 1 до 1333. С учетом допустимых отклонений и погрешностей, связанных с выборкой с шагом 50 нс, принимается, что если первый импульс преамбулы занимает ячейку 1, то второй, располагающийся через 1 мкс, может занимать ячейки 19 - 23, третий - ячейки 69 - 73 и четвертый - ячейки 89 - 93. Каждая соответствующая группа 403 параллельных выходов связана с последовательной связью 404, которая соединена с первым блоком 415 схем И, позволяющим проверять одновременное присутствие четырех импульсов, распределенных между собой как в преамбуле ответа в режиме S.

Для проверки присутствия трех последних импульсов короткого ответа в режиме S группы выходов 405, 407 ячеек с 1219 по 1223 и с 1229 по 1233, 1239 - 1243 и 1249 - 1253, 1259 - 1263 и 1269 - 1273 соединены с последовательными связями 406, 408, подключенными ко второму блоку схем И 416, связанному с выходом блока схем И 415. Первый коррелятор 420, образованный двумя блоками 415 и 416, позволяет убедиться в одновременном присутствии четырех импульсов преамбулы и трех последних импульсов короткого ответа в режиме S. Заметим, что для тех последних импульсов ответа в соответствии с ВИМ перед входом в блок схем И 416 введены три сумматора 421 - 423. Так, на один из входов сумматора 421 поступают через последовательную связь 406 с пареллельных выходов 405 сигналы, соответствующие биту 54, если этот бит - "1", то есть, если передний фронт импульса, представляющего бит 54, находится на расстоянии в 61 мкс от первого импульса преамбулы, то есть с учетом допустимых отклонений сигналы с выходов ячеек 1219 - 1223. С другим входом через последовательную связь 408 связаны параллельные выходы 407 ячеек 1224 - 1229, где должен находиться передний фронт импульса, если бит 54 имеет значение "0". Также с сумматорами 422 и 423 связаны выходы (405, 407), соответствующие импульсам 55 и 56.

Наконец, последний блок схем И 440 связан через сумматоры 424 - 426 с группами выходов 409, 411 ячеек 1279 - 1283 и 1289 - 1293, 1299 - 1303 и 1309 - 1313, 1319 - 1323 и 1329 - 1333 регистра 401. Эти выходы соответствуют первым импульсам длинного ответа в режиме S. Сумматоры 422 - 426 играют ту же роль, что и сумматоры 421 - 423, но для битов 57 - 59 ответа в режиме S.

Последующая обработка заключается в поиске всех импульсов, могущих принадлежать детектированному ответу в режиме S. Этот поиск должен производиться по трем критериям в их сочетании: критерий временного положения импульса по отношению к положению импульсов преамбулы, критерий мощности импульса по отношению к среднему значению мощности импульса ответа, критерий измеренного углового смещения импульса по отношению к среднему значению углового отклонения импульсов ответа. Опорные средние значения углового смещения и мощности измеряются в описываемом случае выполнения изобретения по средним значениям четырех импульсов преамбулы детектированного ответа в режиме S. Среднее значение импульса получим путем вычисления среднего значения составляющих его выборок. Каждый импульс, отвечающий временному критерию, сравнивается затем по мощности и по угловому смещению с установленными опорными средними значениями, определенными по четырем импульсам преамбулы. Если констатируемые отклонения ниже заданного порога, импульс считается принадлежащим ответу в режиме S.

Пороговая величина, относящаяся к мощности, сама является функцией среднего значения четырех контрольных (опорных) импульсов. В варианте выполнения изобретения пороговая величина может изменяться ступенчато по четырем уровням. Значения уровней ступенчатого изменения и пороговых величин программируемы. Пороговые величины тем выше, чем слабее средняя опорная величина мощности.

Наконец, критерий углового смещения не принимается больше в расчет, когда величина опорной средней мощности ниже заданного порога.

Отбор импульсов, принадлежащих или не принадлежащих детектируемому ответу в режиме S, поясняется ниже с помощью фиг. 3.

Как явствует из начала описания фиг. 3, блок 300 обрабатывает информацию LOGΣ, Δ/Σ, QΣ и QRSLS для детектирования передних фронтов импульсов LE. Этот блок вырабатывает также импульсное сообщение. Это сообщение регулярно возобновляется с частотой выборки. Это сообщение содержит на соответствующих позициях (в соответствующих разрядах) кроме величины LE, указывающей положение переднего фронта импульса, когда он имеет значение "1",
- величину, называемую LOGΣ sum, полученную суммированием значения последовательных выборок сигнала LOGΣ. Эта сумма принимает значение логического нуля каждый раз, когда LE принимает значение логической единицы. Так, сумма, полученная ранее, представляла сумму значений выборок сигнала LOGΣ, относящихся к предыдущему импульсу,
- величину Δ/Σ sum, вычисленную таким же образом, как и LOGΣ sum;
- величину, обозначаемую SVF, могущую принимать значение "0" или "1". Эта величина принимает значение "1", если выборки, позволяющие вычислять значения для LOGΣ и Δ/Σ, невозможно ассоциировать с каким-либо передним фронтом детектируемого импульса,
- величину, обозначаемую nunsam, представляющую число выборок, послуживших для формирования значений LOGΣ sum или Δ/Σ sum.
Величины LOGΣ sum, Δ/Σ sum и nunsam с выхода блока 300 вводятся в блок 510, который присоединяет к каждой информации значения мощности и углового смещения импульса. Эти значения получаются путем деления LOGΣ sum и Δ/Σ sum на nunsam. Очевидно, что речь идет о среднем значении выборок, представляющих импульс в части его мощности и углового смещения. Затем эти величины размещаются в ЗУ 610 хранения в ритме выборки. Запоминающие ячейки ЗУ 610 хранения хранят, таким образом, каждая либо информацию в виде слова из трех составляющих, представляющих средние значения величин LOGΣ, Δ/Σ и SVF, либо не содержат никакой информации. Ячейки, хранящие информацию, располагаются с теми же интервалами между собой, что и импульсные сообщения, несущие информацию LE со значением "1".

Функцией этого ЗУ хранения является задержка информации, относящейся к каждому импульсу, на время, необходимое для детектирования ответа в режиме S, плюс время, нужное для установления среднего значения величин, характеризующих импульсы, составляющие ответ.

Эта последняя часть обработки описывается ниже. Эта обработка ведется для данных, относящихся к каждому импульсу. Эти данные хранятся в динамическом ЗУ 520.

Адрес данных, относящихся к импульсу, в динамическом ЗУ 520 является функцией момента детектирования переднего фронта LE этого импульса. Информация хранится в динамическом ЗУ 520 так же, как и ЗУ 610 хранения. Это значит, что ячейки памяти, адрес которых соответствует моменту, когда значение сигнала LE - "0", пусты. Функцией динамического ЗУ 520 является хранение информации, относящейся к каждому импульсу, в течение времени, нужного для детектирования ответа в режиме S. Это время хранения несколько меньше времени хранения информации в ЗУ 610 хранения. Заполненные клетки динамического ЗУ 520 содержат информацию о значениях мощности и углового смещения каждого импульса. Они содержат также информацию о бите, называемом SVF, смысл которого приведен выше. Информация об угловом смещении и о мощности поступает от блока 510. Сигнал SVF снимается непосредственно с выхода блока 300 (фиг.3). В дальнейшем увидим, что информация из ЗУ 610 и 520 подается на вычислительные блоки. Хранение касается в основном одних и тех же данных с незначительным временным отклонением, поэтому очевидно, что вполне возможно, не выходя за рамки настоящего изобретения, предусмотреть другую организацию этих ЗУ. Если была выбрана описываемая организация ЗУ, то только из соображений легкости и надежности адресации ячеек памяти, как показано ниже. Адресацию ЗУ 520 и 610 осуществляет последовательно блок 560.

Адресация подразделяется на два вида. Прежде всего -это первая адресация хранения. Эта адресация, как пояснялось выше, осуществляется последовательно на частоте выборки сигнала путем приращения номера адреса с каждым тактовым импульсом. Такая адресация на фиг.5 не показана. Второй вид адресации для обработки состоит в том, что ведется поиск адресов импульсов, которые по своему временному положению могут принадлежать ответу в режиме S. Именно такую адресацию осуществляет блок 560. Блок 560 является логическим контроллером, он получает от модуля 400 на общей частоте выборки два сигнала в одном бите. Один, называемый сигналом детектирования ответа в режиме S (DRMS), имеет единичное значение, если детектируется ответ в режиме S, другой, называемый сигнал детектирования длинного ответа в режиме S (DRMSL), имеет значение "1", если детектированный ответ длинный, и "0" в противоположном случае.

Поступление этих сигналов запускает программирование логического контроллера 560. Если DRMS имеет значение "1", а DRMSL - "0", логический контроллер программируется на 66 мкс, если значение DRMS = "1" и значение DRMSL тоже = "1", он программируется на 122 мкс. При получении сигнала DRMS устройство, вычисляющее адрес, 560 вычисляет на основе текущего адреса - последнего адреса, записанного в ячейку хранения, возможные адреса для каждого импульса детектированного ответа. Эти адреса получаются исходя из их временного положения, определенного стандартом, и из возможного отклонения их положения, обусловленного допустимыми отклонениями и погрешностями выборки.

Каждый импульс в этих условиях может иметь пять адресов, соответствующих пяти ячейкам памяти, расположенным последовательно. Учитывая метод детектирования (см. выше), адрес первого импульса преамбулы соответствует ячейке памяти, загруженной ранее за 66,7 мкс.

В течение всего времени, пока длится обработка, логический контролер 560 считает тактовые импульсы так, чтобы определить в нужный момент адрес импульсов детектируемого ответа на основе текущего адреса. После урегулирования проблемы адресации обработка сама по себе оказывается достаточно простой. Она заключается в вычислении опорного среднего значения величин LOGΣ и Δ/Σ, устанавливаемого по импульсам преамбулы. Это вычисление осуществляется блоком 540, который получает значения этих величин из ячеек, адресованных средством 560, динамического запоминающего устройства 520.

Опорные средние значения, вычисленные блоком 540, вводятся в блок сравнения 620 по первой группе входов 621. По второй группе входов 622 этого блока поступают значения из ячеек памяти ЗУ 610 хранения. Импульсы считаются принадлежащими ответу в режиме S, если разность опорного среднего значения каждой величины и ее измеренного значения для текущего импульса ниже порога, программируемого в функции величины ниже некоторой определенной величины, сравнение по Δ/Σ не проводится.

Далее описывается предпочтительный вариант выполнения блока 540 со ссылками на фиг. 5.

Этот блок состоит из двух блоков 541 и 542.

Суммирующее устройство 541 осуществляет простое сложение величин импульсов преамбулы. Когда сигнал SVF одного импульса имеет значение "1", импульс не учитывается, логический контроллер 560 получает об этом информацию по связи 521. Это позволяет блокировать счетчик логического контроллера 560. Информация: число подсчитанных импульсов подается в блок делителя 542 по связи 551 от логического контроллера 560.

На блок делителя 542 с выхода суммирующего устройства 541 подаются суммы. Делением на число импульсов получают опорное среднее значение величин LOGΣ sum и Δ/Σ sum, полученное для импульсов преамбулы, для которых сигнал SVF имеет значение "0".

Фиг. 6 и 7 иллюстрируют каждая три фазы результатов фильтрации. На фиг.6 верхняя кривая представляет видеосигнал LOGΣ, в котором смешаны ответ вторичной радиолокации мощностью - 77 дБмВт и короткий ответ в режиме S мощностью - 60 дБмВт. Центральная кривая представляет сигналы LE до фильтрации устройством согласно изобретению. Нижняя кривая представляет сигналы LE передних фронтов ответа вторичной радиолокации, отфильтрованные в результате обработки. На фигуре 7 представлены те же три фазы, но для более мощного ответа вторичной радиолокации (-65 дБмВт), чем ответ в режиме S, с которым он смешан (-75 дБмВт). Это отмечено на кривой видеосигнала LOGΣ пиками, выступающими над средним уровнем кривой.

Можно констатировать, что в обоих случаях устройство согласно изобретению позволяет выделить искомые импульсы.

Формула изобретения

1. Способ численного детектирования импульсных сообщений в реальном времени, составленных в соответствии со стандартом, определяющим длительности и относительные положения разных импульсов, составляющих сообщение, и предусматривающим, что сообщение может быть коротким, и в этом случае оно содержит А + В импульсов, или длинным, и в этом случае оно содержит А + В + С импульсов, отличающийся тем, что запоминает последовательно с периодом Р, равным периоду выборки сигнала, сигналы, отражающие присутствие или отсутствие переднего фронта импульса, в течение числа периодов Р, достаточного для запоминания по меньшей мере А + В + 1 импульсов сообщения, при этом каждый передний фронт имеет в каждый момент адрес в запоминающем устройстве, являющийся функцией момента его поступления, проверяют одновременное наличие первой группы импульсов, которые по относительному временному смещению их адресов, при котором первый импульс первой группы поступает в конце первого определенного промежутка времени после первого импульса из числа первых А импульсов, называемых преамбулой, могут принадлежать к числу А + В первых запомненных импульсов, причем в результате проверки при обнаружении сигналов первой группы импульсов сообщения, могущих принадлежать к числу А + В первых запомненных импульсов, формируют сигнал со значением 1, а в случае отсутствия импульсов формируют сигнал со значением 0, и одновременно проверяют одновременное наличие второй группы импульсов, которые по относительному временному смещению их адресов, при котором первый импульс второй группы поступает в конце второго определенного промежутка времени после первого импульса из числа первых А импульсов, называемых преамбулой, могут принадлежать к числу импульсов сообщения, запоминаемых после А + В первых импульсов, причем в результате этой проверки вырабатывают второй сигнал со значением 1, если такое одновременное присутствие имеет место, и со значением 0 в случае отсутствия импульсов, причем значение 1 первого сигнала означает обнаружение сообщения, а значения 0 или 1 второго сигнала означает соответственно короткое или длинное сообщение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при применении к сообщению, определяемому стандартом, предусматривающим, что его первые А импульсов, называемые преамбулой, занимают неизменные положения друг относительно друга, первая группа импульсов состоит из А первых импульсов и идущих последовательно последних импульсов из числа В последующих импульсов, и что вторая группа импульсов состоит из следующих друг за другом первых импульсов, следующих за А + В первыми импульсами.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при применении к сообщению, состоящему из ответа в режиме работы S с избирательной адресацией, для которого А = 4, В = 56 и С = 56, первая группа импульсов состоит из четырех импульсов преамбулы и импульсов 54, 55 и 56 группы В, а вторая группа состоит из трех первых импульсов, следующих за импульсом 56 группы В.

4. Устройство для детектирования импульсов в реальном времени, принадлежащих СВЧ-сигналу, составленному согласно стандарту, предусматривающему, что сообщение может быть случайным образом коротким или длинным и содержит преамбулу, состоящую из А импульсов, длительности и относительные положения, а также допустимые отклонения которых определены стандартом, блок данных, состоящий из импульсов, модулированных по положению, возможные длительности и положения которых с учетом модуляции и допустимых отклонений определены стандартом, предусматривающим возможность каждого блока данных случайным образом состоять из В импульсов, сообщение при этом называется коротким, или из В + С импульсов, сообщение при этом называется длинным, причем устройство детектирования импульсов является частью приемника СВЧ-сигналов и содержит устройство обработки импульсов для вырабатывания цифрового сигнала переднего фронта импульса, средства для вырабатывания сигналов, представляющих собой мощность импульса и угловое смещение и относящихся к СВЧ-сигналам, получаемым приемником, и аналого-цифровые преобразователи для преобразования этих сигналов в цифровые сигналы, осуществляемого пути периодических выборок значений этих сигналов, отличающееся тем, что управление выборкой осуществляется тактовыми импульсами для сигналов переднего фронта импульса одновременно, а для других сигналов с периодом Р, причем устройство обработки импульсов, вырабатывающее сигнал переднего фронта импульса, сигналы с выхода подает последовательно по команде тех же тактовых импульсов в сдвиговый регистр с последовательным входом и параллельными выходами, число ячеек которого не меньше числа периодов Р, разделяющий передний фронт первого импульса преамбулы и передний фронт первого импульса из группы С импульсов, характеризующей длинный ответ, при этом первые группы выходов последовательно расположенных ячеек этого регистра параллельно подключены к последовательным связям, подключенным, в свою очередь, к первому коррелятору, вторые группы выходов последовательно расположенных ячеек этого регистра подключены параллельно к последовательным связям, которые, в свою очередь, подключены к сумматорам, причем каждый выход сумматора подключен к первому коррелятору, третья группа выходов последовательно расположенных ячеек этого регистра подключена параллельно к последовательным связям, подключенным в свою очередь к сумматорам, причем каждый выход сумматора подключен ко второму коррелятору, при этом первый и второй корреляторы выдают положительный сигнал только при поступлении сигнала на каждый из их входов.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что первые группы выходов являются выходами ячеек, предусмотренных для занятия первыми А импульсами преамбулы, что вторые группы выходов - это выходы ячеек, предусмотренные для записи в последних импульсов группы из В импульсов, и что третья группа выходов - это выходы ячеек, соответствующих с первым импульсам группы из С импульсов.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что числа в и с равны трем.

7. Применение устройства по одному из пп.4 - 6 для детектирования ответов в режиме S работы с избирательной адресацией, стандарт которых установлен Международной Организацией Гражданской Авиации (ИКАО), и согласно этому стандарту А = 4, В = 56, С = 56.

8. Устройство для распознавания импульсов в реальном времени, принадлежащих СВЧ-сигналу, составленному в соответствии со стандартом, предусматривающим, что сообщение может быть случайным образом коротким или длинным и содержит преамбулу, состоящую из А импульсов, длительности и относительные положения которых, также как и их допустимые отклонения, заданы стандартом, блок данных, составленный из импульсов, модулируемых по положению длительности и возможные положения которых с учетом модуляции и допустимых отклонений заданы стандартом, предусматривающим возможность каждого блока данных случайным образом состоять из В импульсов, сообщение при этом называется коротким, если из В + С импульсов, сообщение при этом называется длинным, причем устройство включено в приемник СВЧ-сигналов, снабженный устройством обработки импульсов для вырабатывания цифрового сигнала, называемого импульсным сообщением, которое формируется из цифровых выборок, осуществляемых с периодом Р, величин α,β,γ, характеризующих видеосигналы, поступающие на приемник, при этом импульсное сообщение содержит информацию, относящуюся к детектированию переднего фронта импульсов, информацию, представляющую сумму значений выборок каждой из величин α,β,γ, характеризующих импульс, представленный сигналом переднего фронта импульса, информацию, относящуюся к числу выборок каждой из величин, характеризующих импульс, представленный сигналом переднего фронта импульсов, отличающееся тем, что оно содержит устройство детектирования прихода сообщения на которое последовательно поступает информация, относящаяся к переднему фронту импульсов, и которое выдает сигнал сообщения, полученного в режиме работы S с избирательной адресацией, если сообщение детектировано, и сигнал длинного сообщения, полученного в режиме работы S с избирательной адресацией, если детектированное сообщение длинное, блок вычисления среднего значения суммы значений выборок, на который поступают величины суммы значений выборок и величина числа выборок импульсного сообщения, запоминающее устройство хранения, динамическое запоминающее устройство, на каждое из которых подаются последовательно значения величин суммы значений выборок, причем адрес каждой величины в каждый момент времени является функцией момента ее поступления в запоминающее устройство, блок задания последовательности адресации, который по получении сигналов сообщения, полученных в режиме работы S с избирательной адресацией, определяет адреса величин суммы значений выборок по меньшей мере одной из величин α,β,γ и отобранные значения подаются последовательно из динамического запоминающего устройства на блок вычисления опорной средней величины суммы значений выборок, в свою очередь, подключенный к первой группе входов блока сравнения, на вторую группу входов которого подается из запоминающего устройства хранения последовательно и начиная с момента окончания вычисления опорных средних величин суммы значений выборок каждое из значений выбранных величин α,β,γ, которые по своим адресам могут принадлежать детектируемому ответу, при этом блок сравнения определяет как импульс, принадлежащий детектируемому ответу, импульсы, для которых разница между измеренным значением величины, характеризующей этот импульс и соответствующим опорным средним ее значением ниже порога, установленного для каждой из выбранных величин.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что при наличии в импульсном сообщении также информации о признаке пустой выборки, хранящейся в динамическом запоминающем устройстве и в запоминающем устройстве хранения, блок вычисления опорных средних величин содержит суммирующий блок, на который из динамического запоминающего устройства подаются значения
и
импульсов преамбулы, если они разрешены к обработке сигналом признака пустой выборки, и которое передает сигнал признака пустой выборки логическому контроллеру, и блок делителя, на который поступает сумма значений

от суммирующего устройства, причем число импульсов, составляющих эту сумму, устанавливается логическим контроллером с помощью сигнала признака пустой выборки.

10. Устройство по одному из п.8 или 9, отличающееся тем, что устройство детектирования представляет собой устройство по одному из пп.4 - 6.

11. Применение устройства по одному из пп.8 - 10 в экстракторе вторичного радиолокатора для фильтрации ответа в режиме S работы с избирательной адресацией, при котором величины, характеризующие видеосигналы, представляют собой величину, представляющую мощность импульса, известную под названием LOGΣ, и величину, представляющую угловое смещение, известную под названием Δ/Σ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10