5.Методические указания по исследованию рабочих характеристик специализированных процессоров лабораторных работ №24, 25, 26

5.1. Определение вероятностей Р_ш,Fпроизводится при подаче на вход СП только шумового напряжения. (При проведении лабораторных работ уровень шума необходимо установить максимальным). Выбрав нужный режим работы Р_шилиFпереключателемS6, осуществить запуск устройства статистической обработки кнопкойS3. После окончанияТ_асчитать с дисплея число обнаруженныхN_обни вычислить соответствующую вероятностьР_ш =N_обн/N₂. Сбросить результаты кнопкойS5.

При определении Fвследствие недостаточного числа опытовN_iвозможно отсутствие события обнаружения, поэтому необходимо без сброса результата повторить эксперимент, а вероятностьFопределить из выраженияF =N_обн/( b·N)₁, гдеb- число повторений эксперимента.

5.2. Для определения вероятности Р_сш,D подать на вход СП смесь полезного сигнала и шума. Необходимо предварительно установить требуемую амплитуду полезного сигнала резисторомR1. Установку амплитуды производить при минимальном уровне шума, после чего регулировкуR2 вернуть в исходное состояние (шум максимален). В остальном методика определенияР_сш,Dсовпадает с пунктом 1.

5.3. При определении дисперсии оценки углового положения центра пачки ² на вход СП подать смесь полезного сигнала и шума в соответствии с пунктом 2. Установить переключательS6 в положение А. Последовательно осуществляя пуск устройства статистической обработки кнопкойS3, записатьN_испзначений оценокN_iположения центра пачки. Перед снятием нового значения оценки осуществить сброс кнопкойS5.

Значения оценок положения центра пачки, выходящие за интервал 1400 <N_i < 3500 для лабораторной работы №24, 800 <N_i < 1500 для лабораторной работы №26, 500 <N_i < 1500 для лабораторной работы №25 отбрасывать как аномальные из-за отсутствия обнаружения пачки в данном измерении. Среднее значение оценки центра пачки вычислить

Для лабораторной работы №24 отношение Т_оц/Т_п=9,7610^-310^-2, для лабораторных работ №25,26 Т_оц/Т_п = 210^-2.

Расчет нормированной дисперсии оценки центра пачки производится по формулам:

6.Лабораторная работа № 24. Специализированный процессор цифровой квазиоптимальной обработки

6.1.Основные алгоритмы и структурная схема устройства первичной обработки сигналов

В лабораторной работе № 24 СП реализует равновесное накопление пачки бинарно-квантованных сигналов при обнаружении

и алгоритм с равновесной антисимметричной весовой функцией при оценке положения центра пачки

.

Структурная схема СП и напряжения в контрольных точках, поясняющие его работу, представлены на рис.2.

Входной сигнал СП с выхода амплитудного детектора, представляющий собой аддитивную смесь полезного сигнала и шума, прошедшую внутрипериодную обработку в согласованном (или квазисогласованном) фильтре одиночного импульса (СФОИ), поступает на вход порогового устройства(X₂). В пороговом устройстве (ПУ) осуществляется бинарное квантование по амплитуде входного сигнала – сравнение с пороговым напряжением(Х3). На выходе ПУ (Х4) появляются логические единицы 1, если, и логические нули 0, если. Временная дискретизация сигнала осуществляется во временном квантователе (ВК) с частотой дискретизации, для чего на второй вход ВК подается импульсная последовательность. Последовательное соединение ПУ и ВК образует амплитудно-временной квантователь (АВК), который преобразует отсчетные значения входного сигнала СП в одноразрядный двоичный код в моментыотносительно момента излучения зондирующего импульса, где– номер элемента разрешения по дальности. С выхода АВК (Х5) одноразрядный код поступает в СП.

В процесе обнаружения цели (при сканировании антенны) происходит облучение ее несколькими зондирующими импульсами. Отраженные сигналы будут находиться в одном и том же элементе разрешения относительно зондирующего сигнала и отстоять друг от друга на интервал Т_п,, где─ радиальная скорость объекта;─ ширина диаграммы направленности антенны (ДНА) и ее скорость

Рис. 2. Структурная схема квазиоптимального процессора обработки, построенного по алгоритму «»

Рис. 3. Зависимости характеристик обнаружения от отношения сигнал/шум на входе для различных алгоритмов обнаружения

сканирования. Число отраженных импульсов оказывается равным . В лабораторной работе исследуется одноканальный по дальности СП, что позволяет представить его структуру и принцип работы. Выделение сигналов, поступающих на одноканальный СП и относящихся к данному элементу разрешения по дальности, осуществляется в селекторе дальности стробами(Х6) длительностью, следующими с периодом повторенияТ_п. С выхода селектора дальности (Х7) сигналы поступают на селектор по углу, где производится стробирование входной последовательности нулей и единиц стробом(XI) длительностьюс периодом повторенияТ₀. Селектор по углу является вспомогательным элементом, необходимым при определении статистических характеристик СП.

С выхода селектора по углу ( Х8) отсчетные значения, соответствующие одному элементу разрешения по дальности, поступают на цифровую линию задержки (ЦЛЗ), выполненную на регистрах сдвига ()D1,D2. Общее число разрядов в линии задержки определяется числом импульсов в пачкеm=16. Синхронизация ЦЛЗ происходит с помощью импульсов сдвига, поступающих на вход синхронизации (С) и совпадающих по времени со стробомданного канала дальности. При реализации алгоритма обнаружения в качестве сумматора используется реверсивный счетчик (СТ2)D3, число разрядов которого. Так как угловое положение цели относительно импульса начала обзора неизвестно, а анализ числа накапливаемых выборочных значений необходимо производить в ограниченных пределахотсчетных значений подряд, в СП реализуется алгоритм «скользящее окно». При этом на суммирующий вход реверсивного счетчика (+1)D3 подаются выборочные значения (Х8), а на вычитающий вход реверсивного счетчика (–1)D3 должны подаваться те же значения, но задержанные на интервал (m–1)Т_п.

На рис. 2. показаны коды 1-го (Выход 1р РВС Х10) и 4-го (Выход 1Vр РВСХ11) разрядовD3, а также числовое значение его выходного пятиразрядного кода. Выходной пятиразрядный кодD3 по параллельной шине поступает в устройство сравнения с цифровым порогом. На выходе устройства сравнения (Х12) возникает сигнал логического 0 в момент равенства кодов на его входах. По первому отрицательному перепадуХ12 (10) осуществляется формирование импульса обнаружения (Х13).

направленности антенны) происходит облучение ее несколькими При реализации алгоритма оценки центра пачки в качестве сумматоров, образующих суммы выборочных значений на первых позициях и последующихпозициях в пределах «скользящего окна» используются реверсивные счетчикиD4,D5, число разрядов которых, причем вследствие того, что последовательность отсчетных значений, поступающая на вход (+1) D5, образуется из сигнала с выхода ЦЛЗ и тактовых импульсов, задержанных наТ_п/2 относительно строба, при формировании отсчетной последовательности, поступающей на вычитающий входD5, возникает необходимость дополнительно задержать тактовый импульс, что осуществляется в генераторе задержки Г_τ. Сигналы 1-го разрядаD4 (Выход 1р РВС1 Х14) иD5 (Выход 1р РВС2Х15), изображены на рис. 2, там же представлены числовые значения выходных кодов. Выходные кодыD4 иD5 по четырехразрядным шинам поступают на схему определения большего числа, по выходному сигналу которой (при условии наличия сигнала обнаружения) формируется положительный перепад напряжения (Выход ЦК2Х16). Генератор короткого импульса по положительному перепаду (Х16) формирует импульс центра пачки (Х17). Формирование импульсов оценки центра пачки осуществляется из последовательности счетных импульсов оценки положения центра пачки, начинающейся в момент начала обзора и следующей с периодом, и инверсного сигнала (Х16).

Наличие бинарного квантования входной смеси в ПУ позволяет рассматривать его для каждого дальномерного канала как устройство обнаружения одиночного импульса и вероятностью правильного обнаружения одиночного импульсаВ целом работа СП характеризуется величинамирабочие характеристики используемого СП представлены на рис.3. Полная ошибка в измерении положения центра пачки представляет собой сумму дисперсий флуктуационной ошибки, ошибки за счет дискретности зондирующего сигнала, ошибки за счет дискретизации интервала измерения. Нормированное значение среднеквадратичного отклонения суммарной ошибки

.