Способ когерентной пространственно-временной обработки сигнала

 

Изобретение может быть использовано при обработке полезных сигналов в радиотехнических системах в условиях воздействия коррелированных помех. Техническим результатом изобретения является повышение отношения сигнал/шум при обработке полезных сигналов на фоне узкополосных помех. Входной сигнал, поступающий с выходов дополнительного пространственного канала, подвергают весовой обработке в основном и дополнительных каналах; во входном сигнале, поступающем с выходов основных пространственных каналов, осуществляют пространственную компенсацию помехи; над разностным сигналом затем осуществляют пространственную корреляционную нормировку; когерентно накапливают полезный сигнал, из которого формируются две последовательности, в одной из которых (дополнительной помеховой) исключают полезный сигнал; дополнительную помеховую последовательность подвергают временной весовой обработке; затем осуществляют временную компенсацию помехи путем вычитания помехи из последовательности, в которой присутствует полезный сигнал; разностный сигнал подвергают временной корреляционной нормировке и осуществляют временное когерентное накопление полезного сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к обработке информации и может быть использовано при обработке полезных сигналов в радиотехнических системах в условиях воздействия коррелированных помех.

Известен способ вычисления пространственно-временного корреляционного интеграла [1, с. 163, рис. 6.2-б], в котором вначале выполняют пространственную обработку, при которой вычисляют пространственный корреляционный интеграл, после чего производят согласованную временную обработку.

Недостатком способа является то, что в нем осуществляется только пространственная корреляционная нормировка.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ когерентной пространственно-временной обработки сигнала [2, с. 334, рис. 20.2-а] , в котором над сигналом, поступающим с выходов пространственных каналов, осуществляют пространственную корреляционную нормировку с учетом пространственных корреляционных свойств помехи, а в нормированном таким образом сигнале пространственно когерентно накапливают полезный сигнал с учетом его пространственных характеристик, после чего осуществляют временное когерентное накопление полезного сигнала и детектируют его.

Недостатком этого способа является то, что в нем осуществляется только пространственная корреляционная нормировка, кроме того, затруднена техническая реализация для ФАР с использованием в качестве фазосдвигающих элементов фазовращателей [3, с. 68].

Целью изобретения является повышение отношения сигнал/шум при обработке широкополосных полезных сигналов на фоне узкополосных помех при последовательных оптимальных пространственной и временной фильтрации и компенсации помех.

Поставленная цель достигается тем, что в способе когерентной пространственно-временной обработки сигнала, в котором над сигналом осуществляют пространственную корреляционную нормировку с учетом пространственных корреляционных свойств помехи, в нормированном таким образом сигнале пространственно когерентно накапливают полезный сигнал с учетом его пространственных характеристик, осуществляют временное когерентное накопление полезного сигнала, дополнительно производят весовую обработку входного сигнала, состоящего из полезного сигнала и помехи, поступающего с выходов дополнительных пространственных каналов, с учетом пространственных корреляционных свойств помехи в основных и дополнительных каналах, во входном сигнале, состоящем из полезного сигнала и помехи, поступающем с выходов основных пространственных каналов осуществляют пространственную компенсацию помехи путем когерентного вычитания из входного сигнала с помехой, поступающего с выходов основных пространственных каналов, помехи, поступающей с выходов дополнительных пространственных каналов, с учетом ее весовой обработки, обработанный таким образом сигнал с помехой поступает для выполнения пространственной корреляционной нормировки и когерентного пространственного накопления полезного сигнала, из когерентно пространственно накопленного полезного сигнала формируют две последовательности, в одной из которых, являющейся дополнительной помеховой, исключают полезный сигнал, после чего дополнительную помеховую последовательность подвергают временной весовой обработке с учетом временных корреляционных свойств помехи и затем осуществляют временную компенсацию помехи путем вычитания помеховой последовательности из последовательности, в которой помимо помехи присутствует полезный сигнал, полученный таким образом из двух последовательностей разностный сигнал подвергают временной корреляционной нормировке с учетом временных корреляционных свойств помехи, который затем поступает для осуществления временного когерентного накопления полезного сигнала.

Введение указанных дополнительных действий и последовательности их выполнения позволяет повысить отношение сигнал/шум при обработке полезных сигналов на фоне узкополосных помех при последовательных оптимальных пространственной и временной фильтрации и компенсации помех за счет пространственной и временной компенсации помехи и временной корреляционной нормировки. В других известных технических решениях отсутствуют подобные признаки в их общей совокупности, что приводит к положительному эффекту, так как, исключая любое действие или нарушая порядок их выполнения, невозможно достичь поставленной цели.

На чертеже представлена схема порядка выполнения действий при реализации способа.

Способ содержит девять действий: весовая обработка 1 входного сигнала, поступающего с дополнительных входов, пространственная компенсация помехи 2 путем когерентного вычитания из входного сигнала с помехой, поступающего с выходов основных пространственных каналов, помехи, поступающей с выходов дополнительных пространственных каналов, с учетом ее весовой обработки 1, пространственная корреляционная нормировка 3, пространственное когерентное накопление 4, формирование 5 двух последовательностей, в одной из которых исключается полезный сигнал, весовая временная обработка 6 помеховой последовательности, временная компенсация 7 помехи путем вычитания помеховой последовательности из последовательности, в которой помимо помехи присутствует полезный сигнал, временная корреляционная нормировка 8 разностного сигнала, временное когерентное накопление полезного сигнала 9.

Входной сигнал, состоящий из помехи, поступающий с выходов дополнительного пространственного канала, подвергают весовой обработке 1 с учетом пространственных корреляционных свойств помехи в основном и дополнительном каналах, вo входном сигнале, состоящeм из полезного сигнала и помехи, поступающeм с выходов основных пространственных каналов, осуществляют пространственную компенсацию 2 помехи путем когерентного вычитания из входного сигнала с помехой, поступающего с выходов основных пространственных каналов, помехи, поступающей с выходов дополнительных пространственных каналов, над которой предварительно производят весовую обработку, над разностным сигналом затем осуществляют пространственную корреляционную нормировку 3 с учетом пространственных корреляционных свойств помехи, в нормированном таким образом сигнале пространственно когерентно накапливают 4 полезный сигнал с учетом его пространственных характеристик, из которого формируются 5 две последовательности, в одной из которых, являющейся дополнительной помеховой, исключается полезный сигнал, после чего дополнительную помеховую последовательность подвергают временной весовой обработке 6 с учетом временных корреляционных свойств помехи, затем осуществляют временную компенсацию помехи 7 путем вычитания помехи из последовательности, в которой помимо помехи присутствует полезный сигнал, полученный таким образом из двух последовательностей разностный сигнал подвергают временной корреляционной нормировке 8 с учетом временных корреляционных свойств помехи и осуществляют временное когерентное накопление 9 полезного сигнала.

Работа способа заключается в следующем. Аддитивная смесь сигнала с помехой поступает с выходов основных каналов приема для осуществления компенсации помехи. Компенсация помехи производится в два этапа: на первом этапе во время пространственной обработки и во время временной обработки на втором этапе. Компенсацию помехи во время пространственной обработки производят путем когерентного вычитания 2 из входного сигнала с помехой, поступающего с выходов основных пространственных каналов, помехи, поступающей с выходов дополнительных пространственных каналов, с учетом ее весовой обработки 1. Весовая обработка 1 помехи заключается в ее умножении на весовые множители, учитывающие ее пространственные корреляционные свойства. После компенсации помехи осуществляют корреляционную нормировку 3 смеси, определяемую корреляционными свойствами помехи и вычисляемой обратной пространственной корреляционной матрицей. После выполнения этих действий пространственной обработки в аддитивной смеси наряду с полезным сигналом еще присутствует нескомпенсированная часть помехи. Дальнейшая пространственная обработка заключается в когерентном пространственном накоплении 4 полезного сигнала из полученной аддитивной смеси. Совокупность этих действий составляет пространственную оптимальную фильтрацию сигнала. Из получаемой после пространственной оптимальной фильтрации аддитивной смеси формируют 5 две временные последовательности с ортогональными полезными сигналами, в одной из которых, являющейся дополнительной помеховой, исключается полезный сигнал, и переходят ко второму этапу компенсации помехи - временной обработки аддитивной смеси. При этом последующую компенсацию помехи осуществляют путем вычитания 7 помеховой последовательности из последовательности, в которой помимо помехи присутствует полезный сигнал и неполностью скомпенсированная помеха с учетом ее весовой обработки 6, которая заключается в умножении ее на весовые множители, учитывающие ее временные корреляционные свойства. Затем осуществляют корреляционную нормировку 8 смеси, определяемую временными корреляционными свойствами помехи и вычисляемой обратной временной корреляционной матрицей, после чего осуществляют временное когерентное накопление 9 полезного сигнала. Совокупность этих действий составляет временную оптимальную фильтрацию сигнала. В результате выполнения этиx действий пространственной и временной обработки в аддитивной смеси будет присутствовать только полезный сигнал.

Таким образом, введенные дополнительные действия позволяют повысить отношение сигнал/шум при обработке полезных сигналов на фоне узкополосных помех при последовательных оптимальных пространственной и временной фильтрации и компенсации помех за счет пространственной и временной компенсации помехи и временной корреляционной нормировки.

Список литературы 1. Далматов А.Д., Елисеев А.А., Лукошкин А.П., Оводенко А.А., Устинов Б. В. Обработка сигналов в радиотехнических системах. Учеб. пособие/ Под ред. А.П.Лукошкина.-Л.: изд-во Ленингр. ун-та, 1987, 400 с.

2. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. -М.: Радио и связь, 1981, 416 с.

3. Филиппов В.С., Пономарев Л.И., Гринев А.Ю. и др. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток. Учеб. пособие для вузов/Под ред. Д.И. Воскресенского - М.: Радио и связь, 1994, 592 с.

Формула изобретения

Способ когерентной пространственно-временной обработки сигнала, в котором над сигналом осуществляют пространственную корреляционную нормировку с учетом пространственных корреляционных свойств помехи, в нормированном таким образом сигнале пространственно когерентно накапливают полезный сигнал с учетом его пространственных характеристик, осуществляют временное когерентное накопление полезного сигнала, отличающийся тем, что в нем дополнительно производят весовую обработку входного сигнала, состоящего из полезного сигнала и помехи, поступающего с выходов дополнительных пространственных каналов, с учетом пространственных корреляционных свойств помехи в основных и дополнительных каналах, во входном сигнале, состоящем из полезного сигнала и помехи, поступающем с выходов основных пространственных каналов, осуществляют пространственную компенсацию помехи путем когерентного вычитания из входного сигнала с помехой, поступающего с выходов основных пространственных каналов, помехи, поступающей с выходов дополнительных пространственных каналов, с учетом ее весовой обработки, обработанный таким образом сигнал с помехой поступает для выполнения пространственной корреляционной нормировки и когерентного пространственного накопления полезного сигнала, из когерентно пространственно накопленного полезного сигнала формируют две последовательности, в одной из которых, являющейся дополнительной помеховой, исключают полезный сигнал, после чего дополнительную помеховую последовательность подвергают временной весовой обработке с учетом временных корреляционных свойств помехи и затем осуществляют временную компенсацию помехи путем вычитания помеховой последовательности из последовательности, в которой помимо помехи присутствует полезный сигнал, полученный таким образом из двух последовательностей разностный сигнал подвергают временной корреляционной нормировке с учетом временных корреляционных свойств помехи, который затем поступает для осуществления временного когерентного накопления полезного сигнала.

РИСУНКИ

Рисунок 1