4 Обробка цифрового сигналу рду-х2

4.1 Обробка амплітудно-частотного спектра радіосигналу

На рис. 8 представлені блок-схема алгоритму обробки спектра радіосигналу РДУ-Х2, а в таблиці 1 - опис функцій кожного блоку.

Таблиця 1 опис функцій блоків

№ блоку	Короткий опис функцій блоку
1	ініціалізація параметрів обробки спектра; заповнення масиву SPR поточного спектру інформаційного сигналу
2	рекурсивне усереднення спектра глибиною CTspr в масиві SPR_AVR
3	команда збереження фону «Фон динамічний»
4	збереження спектра фону в масиві SPR_FON
5	команда активізації фону «Фон активний»
6	формування масиву SPR_REZ результуючого спектра
7	обмеження діапазону гармонік оброблюваної частини спектра [NUbeg, NUend]
8	визначення номера гармоніки Nmax спектра з максимальною амплітудою
9	перевірка певної гармоніки на локальний максимум
10	виділення областей шумів в оброблюваної частини спектру і обчислення середнього рівня шуму CDST
11	визначення за рівнем порога Apor області інформативного сигналу Su, яка містить гармоніку Nmax
12	розрахунок номера NFср середньозваженої гармоніки інформативного сигналу
13	обчислення значення середньозваженої частоти Fcp інформативного сигналу
14	розрахунок відстані DF до поверхні шихти, визначеного за середньозваженою частоті спектра радіосигналу РДУ-Х2

 

Рис. 8. Блок-схема алгоритму обробки спектра радіосигналу РДУ-Х2

Обробка сигналу починається з моменту прийому випроміненого сигналу радіолокатором. Обчислюється різниця частот випроміненого і прийнятого радіосигналів, а отримана частота переводиться в номер гармоніки  

Для передачі сигналу від радіолокатора до комп'ютера або іншого реєструючого пристрою сигнал перетворюють в двійковий формат  

Після прийому цифрового сигналу на ЕОМ його необхідно розкодувати, для чого необхідно виконати зворотні операції:

1. перевести двійкове число n_f кімнати гармоніки N_f

 ;

2. перевести номер гармоніки N_f в середньозважену частоту f_ср

 .

Відстань D, виміряний РДУ, можна обчислити з наступної формули.

де а_f і b_f - константи калібрування радара, які обчислюються безпосередньо на місці встановлення радара; f_ср - середньозважена частота.

4.2 Візуалізація радіосигналу і його спектра

Для можливості візуального аналізу форми інформативного сигналу РДУ-Х2 з метою діагностування його роботи повинна бути реалізована функція побудови відеокадрів різницевого сигналу і його спектра в логарифмічному масштабі (дБ) щодо гармоніки з максимальною амплітудою (рис. 9).

Ці відеокадри служать для контролю функціонування РДУ-Х2. Відеокадри містять відображення кадру сигналу (128 дискретов) і відображення його амплітудно-частотного спектра, а також значення параметрів настройки та функціонування РДУ-Х2.

Амплітудно-частотний спектр являє собою полігон, вершинами якого є 64 значення амплітуд (в дБ) спектральних гармонік сигналу, що передаються від РДУ-Х2 по цифровому інтерфейсу RS-485.

На нижній осі абсцис відкладаються номери гармонік спектра. Вісь ординат представляє собою амплітуду гармонік відбитого сигналу А (дБ).

Гармоніки 0 ... 3 відображають зону нечутливості РДУ. Ця частина спектру використовується для діагностики стану лінзи антени РДУ, а також відсутності перешкод всередині зовнішнього радіохвилеводу (при його наявності).

У правій частині відеокадру вказуються налаштування режиму роботи і параметри функціонування відповідного РДУ-Х2.

При роботі РДУ-Х2 на екрані дисплея відтворюється відеокадр різницевого сигналу і його спектра. Цей відеокадр служить для візуалізації параметрів РДУ-Х2 (рис. 9).

Рис. 9. Відеокадр сигналу, його спектру та параметрів РДУ-Х2

Верхній графік являє собою значення 128 дискретів сигналу, з'єднаних суцільною лінією. Абсциси графіка сигналу - номери його дискретів.

Амплітуда сигналу переведена в напругу за формулою

U_i = S_i / 4096 • 5120 мВ,

де S_i - прийнятий код значення i-го дискрет сигналу.

На спектрі, побудованому в процесорі РДУ допомогою ШПФ-перетворення сигналу, амплітуди 64-х гармонік представлені в логарифмічній шкалі відповідно до виразу

B_i = 20 lg (A_i / A_max), дБ,

де A_i - прийнятий код значення амплітуди i-ої гармоніки спектра,

A_max - прийнятий код значення максимальної амплітуди спектру.

Верхня шкала графіка відповідає відстані до об'єкта в метрах, а нижня - номерами гармонік спектрального розкладання сигналу.

Діапазон гармонік 0 ... 3 відображає зону нечутливості РДУ. Ця частина спектру використовується для діагностики стану лінзи антени РДУ, а також відсутності перешкод безпосередньо перед нею.

У правій частині екрана наводяться значення параметрів роботи РДУ:

ВДМ 1111 0000 - положення движків ручного налаштування РДУ-Х2.

Пост. часу 10 с - значення постійної часу свідчень.

Uгенератора 4.8 В - напруга живлення СВЧ генератора.

Коеф. посилення 2 - значення коефіцієнта підсилення сигналу при

втоматичному регулюванні його рівня мікропроцесором РДУ-Х2.

Тсвч 30.2 С. - виміряне значення температури СВЧ модуля в  С

Частота 4256 Гц - обчислена середньозважена частота сигналу.

Дальність 1.91 м - виміряна РДУ дальність до відбиває об'єкта.