Примеры задач ЦОС и средств их решения

Примером задачи ЦОС и средств ее решения может быть задача обнаружения и определения в реальном времени[2] параметров радиолокационного линейно частотно модулированного (ЛЧМ) спутникового сигнала. Общая структура системы радиотехнического контроля радиолокационных спутниковых сигналов показана на рис. 1

Рис. 1. Структура системы радиотехнического контроля радиолокационных

спутниковых сигналов.

Акустооптический процессор преобразует поток ЛЧМ-сигналов в поток мгновенных спектров [1,2]. Технические возможности современной аппаратуры позволяют получать мгновенный частотный спектр за единицы микросекунд На систему цифровой обработки, включающую модуль предварительной фильтрации, модуль буферной памяти и модуль обнаружения и определения параметров поступает поток мгновенных спектров и элементные и кадровые сигналы синхронизации .

Рис. 2. Вид кадра, содержащего один элемент спектра ЛЧМ-сигнала

Один ЛЧМ-сигнал занимает несколько (8-10) кадров. Чтобы получить ЛЧМ-сигнал, нужно обнаружить последовательно идущие кадры, содержащие элементы ЛЧМ-сигнала и просуммировать их. В результате будет получен сигнал, содержащий несколько (например, 8) последовательно расположенных линий спектра.

Основными задачами цифровой обработки является обнаружение в реальном времени ЛЧМ-сигналов в условиях шумов и помех и определение параметров ЛЧМ-сигнала, таких как центральная частота, полуширина спектра и амплитуда. Структура системы цифровой обработки потоков спектров ЛЧМ- сигналов приведена на рис. 3.

Рис. 3. Структура системы цифровой обработки потоков спектров ЛЧМ- сигналов. СИ_К- синхроимпульс кадра, СИ_Д – синхроимпульс данных (элементный синхроимпульс)

В процессе цифровой обработки решается несколько задач:

1. Фильтрация флуктуационных шумов и структурно-детерминированных (станционных) помех в потоке данных;

2. Сжатие потока данных за счет исключения из входного потока неинформативных элементов.

3. Обнаружение информативных сигналов в потоке сжатых данных и определение параметров: центральной частоты, полуширины спектра и мощности.

4. Анализ обнаруженных сигналов с целью исключения возможности ошибочного принятия сигнала одиночной помехи большой амплитуды за информативный сигнал.

5. Передача параметров информативных сигналов на компьютер.

Предварительная обработка данных, требующая высокой скорости выполнения, реализована в ПЛИС. На этапе предварительной обработки производится фильтрация помех (п.1) и сжатие потока данных (формирование потока 32-х битных отсчётов, содержащих амплитуду сигнала, номер линии в кадре и номер кадра) для исключения из дальнейшей обработки неинформативных данных (п.2). Информативными считаются сигналы, превышающие пороговый уровень и не совпадающие с «картой помех». В «карте помех» сохраняется частотный диапазон структурно-детерминированных (станционных) помех, определенный непосредственно перед приёмом спутникового сигнала.

Последовательность обработки информационного потока данных иллюстрируется на рис. 4.

Рис. 4. Последовательность обработки информационного потока данных

Другие примеры систем ЦОС реального времени:

§ Система цифровой обработки радиоимпульсных сигналов электромагнитно-акустических (ЭМА) толщиномеров;

§ Система цифровой обработки эхо-сигналов спектрометров ЯМР;

§ Система фазового пеленгования объектов.