Модель тракта прослушивания гидроакустических сигналов
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ения сигналов, превысивших порог, а также о параметрах сигналов. К числу основных задач, решаемых аппаратурой вторичной обработки информации, относятся: классификация целей, определение их координат и параметров движения, формирование трасс движения целей и их анализ. В системах вторичной обработки накапливается информация от всех подсистем ГАК, в связи с чем возникает задача комплексной обработки данных. Аппаратура вторичной обработки должна подготовить данные для индикации их на дисплеях системы отображения, регистрации, документирования и управления (СОРДиУ).
К категории наиболее сложных задач вторичной обработки информации в ГАК относится задача классификации целей одна из проблем, информация о которых (методы, алгоритмы, средства решения), считается наиболее конфиденциальной. Классификация представляет собой одну из наиболее сложных и длительных процедур, требующих значительных усилий от оператора-гидроакустика и мощной вычислительной поддержки.
При классификации в режиме ШП процедура начинается при малых отношениях сигнал/помеха и продолжается в течение всех последующих этапов наблюдения за обстановкой. По мере сближения с целью и увеличения ОСП появляется возможность отнести обнаруженную цель к одному из следующих классов: торговое судно, военный корабль, ПЛ, торпеда, сформированная средствами ГПД ложная цель; шумы портов, гаваней, плавучих платформ; морские животные.
Различают субъективную классификацию, осуществляемую оператором-гидроакустиком при больших отношениях сигнал/помеха, и объективную автоматизированную классификацию с помощью средств ЦВТ. В современных ГАК несмотря на оснащение их мощными ЦВК с развитым алгоритмическим и программным обеспечением до сего времени сохранился тракт прослушивания. С его помощью опытный оператор-гидроакустик после обнаружения сигнала может дать ответ на следующие вопросы:
-большой корабль или малый;
-есть кавитация или нет;
-шум дизеля или иного механизма;
-число оборотов винтов и число лопастей винта;
-имеет ли место перекладка рулей;
-наблюдается ли пуск оружия;
-не обусловлен ли наблюдаемый сигнал использованием средств ГПД;
-не имеет ли обнаруженный сигнал биологическую или сейсмическую природу;
-как ведет себя цель;
-насколько велик уровень сигнала и в скольких ХН он наблюдается.
Кроме того, на основании наблюдаемого значения ВИП (величина изменения пеленга) оператор может определить дополнительно:
-близко либо далеко находится цель;
-закономерно ли себя ведет пеленг на цель;
может ли цель идти так быстро или так медленно.
Структурная схема режима ШП типовой ГАС цифрового типа представлена на рисунке 2.
Рис 2. Структура режима ШП типовой ГАС цифрового типа
Тракт АСЦ (тракт автоматического сопровождения цели) содержит:
- блок формирования двух диаграмм направленности по половинам апертурного окна;
- Дискриминатор угла, вырабатывающий оценку рассогласования между углом наведения тракта АСЦ и углом прихода сигнала;
- Сглаживающий фильтр с поправками на крен и дифферент;
- блок формирования суммарного канала в частотной области.
Информация с выхода тракта АСЦ поступает в тракт прослушивания и в систему классификации.
В тракте одновременного секторного обзора для обнаружения широкополосных сигналов (ОСО ШП) выполняется:
- формирование веера каналов наблюдения (пространственных каналов ПК);
- квадратичное детектирование;
- формирование частотных диапазонов;
- накопления по времени;
- предындикаторная обработка.
Информация с одного из выходов системы формирования веера каналов наблюдения тракта ОСО-ШП также может поступать в тракт прослушивания.
Таким образом, оператор может выбирать, какой сигнал слушать: тракта АСЦ или тракта ОСО-ШП.
Общая структура обработки сигнала в тракте прослушивания представлена на рисунке 3
Рис. 3 Общая структура обработки сигнала в тракте прослушивания
-Аналого-цифровой преобразователь
-Быстрое преобразование Фурье
-Формирование Характеристик направленности
-Сдвиг полосы частот
-Обратное быстрое преобразование Фурье
-Стыковка реализаций
-Цифро-аналоговое преобразование
В реальном тракте структура дополняется блоками : предварительный усилитель , диапазонный фильтр и другие.
2 Формирование канала наблюдения в частотной области
Задачей формирования канала наблюдения является сбор энергии по большой апертуре, с компенсацией задержки, возникшей на элементах АР при прохождении сигнала в среде. Это формирование можно делать и во временной области, но для получения хороших характеристик такого формирования частота дискретизации входных выборок должна быть очень большой (fd>>fв). Поэтому чаще процедуру формирования пространственного канала выполняют в частотной области, где частота дискретизации fd может быть лишь в 2.5-3 раза выше верхней частоты полосы обработки.
Основана эта процедура на следующем свойстве преобразования Фурье.
Пусть сигнал имеет непрерывный спектр , тогда задержанный сигнал на время сигнал S1(t)=имеет спектр , который на каждой частоте f отличается от спектра исходного сигнала лишь фазой, которая пропорциональна задержке и частоте f:
.
Таким образом, для компенсации временных задержек сигналов на элементах АР достаточно вычислить спектры