Система фазового пеленгования объектов

Радиопеленгатор (рис.10) состоит из следующих устройств: антенная система (АС), содержащая две разнесенные в пространстве антенны, и радиоприемный блок, в которых осуществляется прием аналогового сигнала и его селекция, основное усиление; а также два аналогово-цифровых преобразователя (АЦП), осуществляющие дискретизацию и квантование сигнала; блок вычисления и отображения (сигнальный процессор и персональный компьютер).

Рис.10 Обобщённая структурная схема радиопеленгатора

Схема фазового пеленгования представлена на рис. 11.

Рис.11.

Задача фазового пеленгования состоит в приеме двумя принимающими антеннами излучаемого пеленгуемым объектом сигналом одной, но не известной частоты, и определении разности фаз принятых сигналов. Сложность решения этой задачи связана с тем, что принимаемые сигналы обычно значительно зашумлены (см. рис. 12).

Рис. 12

Методов решения данной задачи известно несколько (см. рис.13)

Рис. 13

Выбор того или иного метода зависит от того, какая цель ставится, например, получение максимальной точности, наименьшие аппаратурные затраты при приемлемой точности или максимальное быстродействие.

Аппаратно реализовать любой их указанных методов можно с помощью цифрового сигнального процессора или ПЛИС со встроенным аппаратным ядром ARM.

Реализация систем ЦОС включает:

1. Разработку алгоритма ЦОС для выполнения решаемой задачи.

2. Высокоуровневую программную реализацию алгоритма (MATLAB).

3. Низкоуровневую программную реализацию алгоритма (LabWindows/CVI, С/С++).

4. Аппаратно-программную реализацию алгоритма ( VHDL, Verilog).

5. Аппаратную (ПЛИС, цифровые сигнальные процессоры, ПЛИС со встроенным аппаратным ядром ARM).

Направления лабораторных работ по курсу:

1. Программная реализация базовых методов цифровой обработки (свертки, фильтрации, корреляции, прямого и обратного преобразования Фурье).

2. Сравнительный анализ эффективности различных методов с точки зрения степени подавления шумов, степени искажения сигнала и быстродействия и выбор наилучшего.

3. Программная реализация и сравнительный анализ сложных видов цифровой обработки.

4. Аппаратно-программная реализация методов цифровой обработки с генерацией модельных зашумленных сигналов и с использованием записей реальных сигналов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Тутыгин В.С. Цифровая обработка сигналов: уч. пособие. [Электронный ресурс] /В.С.Тутыгин –/ www.elib.spbstu.ru , 2013. – 300с.

2. Тутыгин В.С. Цифровая обработка сигналов: конспект лекций. /В.С.Тутыгин – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2016. – 148 с.

3. Тутыгин В.С. Цифровая обработка сигналов: лаб. практикум/ В.С.Тутыгин - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. – 116 с.

4. Тутыгин В.С. Цифровая обработка коротких сигналов./В.С.Тутыгин - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. – 164с. ISBN 978-5-7422-3723-5.

5. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. Учебник для вузов. 2-е изд.-СПб.: Питер, 2006.-751с.

6. А.И.Солонина, С.М.Арбузов. Цифровая обработка сигналов. Моделирование в MATLAB: Учебное пособие. – СПб.: БХВ-Петербург, 2008 – 816с. ISBN 978-5-9775-0259-7

7. Юкио Сато Без паники! Цифровая обработка сигналов: Пер. с яп.. – М.: Изд. дом Додэка – XXI, 2010 - 176с. ISBN 978-5-94120-251-5.

8. С.Л.Марпл-мл. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. – М.:Мир, 1990 – 584с. ISBN 5-03-001191-9

9. Давыдов А.В. Цифровая обработка сигналов. Конспект лекций. http://prodav.narod.ru/textbook/index.html

10. Яневич Ю.М. Задачи приема сигналов и определения их параметров на фоне шумов. Конспект лекций. Физический ф-т СПбГУ.,

11. Ж. Макс. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. В 2-х томах. М.: Мир, 1983,- 567с.

12. Котоусов А., Морозов А. Оптимальная фильтрация сигналов и компенсация помех. М.: Горячая линия-Телеком, 2008,-166с.

13. Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов. Практический подход. / М., "Вильямс", 2004, 992 с.

14. Машеров Е. Цифровая обработка сигналов – некоторые основные понятия. http://www.nsi.ru/~EMasherow/DSP.htm

15. Давыдов А.В. Теория сигналов и систем. http://prodav.narod.ru/signals/index.html.

Дополнительная литература. Первые публикации.

1. Голд Б. Рэйдер Ч. Цифровая обработка сигналов // Под ред. М. Трахтмана. – М.: Сов. радио, 1973. – 367 с.

2. Рабиннер Л. Голд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. – М.: Мир, 1978. – 848 с.

3. Оппенгейм А.В. Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов. – М.: Связь, 1979. – 416 с. – первое учебное пособие

4. Витязев В.В. Цифровая частотная селекция сигналов. – М.: Радио и связь, 1993. – 240 с. – теория фильтров

[1] Раздел написан по материалам реферата аспиранта Василихина Н.О. по дисциплине «История и философия науки» на тему «История развития цифровой обработки сигналов», СПб.:СПбПУ, 2015

1. [2] В.С.Тутыгин. Новые адаптивные алгоритмы обнаружения и определения параметров ЛЧМ-сигналов/ В.С.Тутыгин, С.В.Шедов, А.В.Южаков // Цифровая обработка сигналов. - 2011. - N 1. - С. 16-23

2. В.С.Тутыгин. Цифровая обработка спутниковых ЛЧМ-сигналов в реальном времени средствами ПЛИС XILINX/ В.С.Тутыгин, А.В.Южаков // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Серия Информатика. Телекоммуникации. Управление. №6.1(138).2011, С.32-38.

3. А.В.Анищенко. Действующий макет средства радиотехнического контроля параметров РЛС с синтезированной апертурой антенны./Анищенко А.В., Катков Б.Г., Купряшкин И.Ф.,Попов В.Г., Рогов С.А., Тутыгин В.С., Яковлев Ю.В.// Вестник ВАИУ-2010 №4(11)-С.116-121.