EA201800059A1 20190430 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2019\PDF/201800059 Полный текст описания [**] EA201800059 20171005 Регистрационный номер и дата заявки EAA1 Код вида документа [PDF] eaa21904 Номер бюллетеня [**] СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ПРИ ОБРАБОТКЕ СИГНАЛА С ВЫХОДА МНОГОКАНАЛЬНОГО КОРРЕЛЯТОРА Название документа [8] G01S 5/14, [8] H04B 7/185 Индексы МПК [AZ] Алиев Тельман Аббас оглы, [AZ] Саттарова Улькяр Эльдар кызы Сведения об авторах [AZ] ИНСТИТУТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201800059a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

Изобретение относится к области информационной и измерительной техники и касается способов автоматического измерения и обработки сигналов, полученных с объектов наблюдения в целях контроля, или слежения, или диагностики и могут быть использованы для обработки сигналов с радиолокационных и радиоастрономических многопозиционных систем, в частности систем, содержащих корреляторы для обработки информационных данных. Задача изобретения состоит в уменьшении погрешности параметров выходного сигнала многоканального коррелятора. Заявляемый способ позволяет обеспечить достоверность информационных оценок на выходе коррелятора при любых условиях, что способствует уменьшению погрешности (от 8 до 22%) выходных данных и принятию адекватных решений при исследованиях.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Изобретение относится к области информационной и измерительной техники и касается способов автоматического измерения и обработки сигналов, полученных с объектов наблюдения в целях контроля, или слежения, или диагностики и могут быть использованы для обработки сигналов с радиолокационных и радиоастрономических многопозиционных систем, в частности систем, содержащих корреляторы для обработки информационных данных. Задача изобретения состоит в уменьшении погрешности параметров выходного сигнала многоканального коррелятора. Заявляемый способ позволяет обеспечить достоверность информационных оценок на выходе коррелятора при любых условиях, что способствует уменьшению погрешности (от 8 до 22%) выходных данных и принятию адекватных решений при исследованиях.


Евразийское (21) 201800059 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. G01S 5/14 (2006.01)
2019.04.30 H04B 7/185 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2017.10.05
(54) СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ПРИ ОБРАБОТКЕ СИГНАЛА С ВЫХОДА МНОГОКАНАЛЬНОГО КОРРЕЛЯТОРА
(96) 2017/038 (AZ) 2017.10.05
(71) Заявитель:
ИНСТИТУТ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ
АКАДЕМИИ НАУК
АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ (AZ)
(72) Изобретатель:
Алиев Тельман Аббас оглы, Саттарова Улькяр Эльдар кызы (AZ) (57) Изобретение относится к области информационной и измерительной техники и касается способов автоматического измерения и обработки сигналов, полученных с объектов наблюдения в целях контроля, или слежения, или диагностики и могут быть использованы для обработки сигналов с радиолокационных и радиоастрономических многопозиционных систем, в частности систем, содержащих корреляторы для обработки информационных данных. Задача изобретения состоит в уменьшении погрешности параметров выходного сигнала многоканального коррелятора. Заявляемый способ позволяет обеспечить достоверность информационных оценок на выходе коррелятора при любых условиях, что способствует уменьшению погрешности (от 8 до 22%) выходных данных и принятию адекватных решений при исследованиях.
МПК G01S 5/14
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ПРИ ОБРАБОТКЕ СИГНАЛА С ВЫХОДА МНОГОКАНАЛЬНОГО КОРРЕЛЯТОРА
Изобретение относится к области информационной и измерительной техники и касается способов автоматического измерения и обработки сигналов, полученных с объектов наблюдения в целях контроля или слежения, или диагностики и могут быть использованы для обработки сигналов с радиолокационных и радиоастрономических многопозиционных систем, в частности для систем, содержащих корреляторы для обработки измерительной информации.
Известно, что коррелятор - специализированное устройство для обработки статистических данных методом автоматического вычисления корреляционных и взаимных корреляционных функций стационарных случайных процессов. В зависимости от сферы применения, которая достаточно обширна, меняются и методы автоматического вычисления и принципы работы самого коррелятора.
Известен принцип работы многоканального (не менее 16 каналов) коррелятора и приемника навигационного (1). В многоканальном корреляторе принимают и обрабатывают сигналы, полученные от геостационарных спутников по различным каналам с различными диапазонами частот, значения которых корректируются на основе расчета стандартной корреляционной функции и затем сравнивают с выработанными эталонными значениями.
Коррелятор осуществляет быстрое обнаружение навигационных сигналов увеличивает скорость определения навигационных параметров приемника с использованием информации от геостационарных спутников.
Недостатком описанного способа является то, что подобная система обработки сигнала не исключает получения результатов с некоторыми погрешностями из-за того, что возникают отраженные, задержанные по времени прихода сигналы, которые приводят к искажению
формы корреляционного пика сигнала и, как следствие, к смещению в оценке истинной задержки. Кроме того, поступающие сигналы по каналам от различных источников имеют, как правило, различные единицы измерения и при сравнительном анализе их показателей с выработанными эталонными значениями возникают расхождения, связанные со стандартизацией или нормировкой.
Известен (2) способ работы коррелятора для корреляционной обработки информации, поступающей в сетях от нескольких источников информации с определенными значениями максимального временного сдвига и относительного спектрального сдвига между сигналами. Входные данные сигналов от четырех источников через сеть радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами, поступают на вход аппаратного модуля на одну из двух ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема) -интерфейсную, которая используется для управления и связи с одноплатным компьютером коррелятора, в памяти которого осуществляется компенсация расхождений по частоте и задержке между источниками данных. После процедуры компенсации, информация поступает на вычислительную ПЛИС, где осуществляется взаимная корреляционная обработка информационных потоков с заданным временем усреднения. Результаты вычислений передаются в интерфейсную ПЛИС и откуда, по интерфейсу, поступают на одноплатный компьютер для приема результатов вычислений и вторичной обработки данных, а также для передачи информации конечным потребителям.
Система работы коррелятора обеспечивает его высокую производительность. Однако точность его работы зависит и от качества принимаемого сигнала, на которое оказывают существенное влияние такие факторы как: периодическое нарушение непрерывности сигнала, атмосферная нестабильность, многолучевая интерферентность, смена эфемерид (координаты астрономических объектов). В указанном способе работы коррелятора учитывается только погрешность от многолучевой
интерферентности, а перечисленные негативные факторы приводят к достаточно большим ошибкам (при определении навигационных координат от 3-5 до 30 м).
Задача изобретения состоит в уменьшении погрешности параметров выходного сигнала многоканального коррелятора.
Сущность изобретения состоит в способе уменьшения погрешности при обработке сигала с выхода многоканального коррелятора, включающем прием на интерфейсную ПЛИС сигналов с базами различной длины от, не менее четырех, источников; передачей полученных сигналов в память компьютера для осуществления компенсации расхождений по частоте и задержке между источниками данных. После процедуры компенсации, информация поступает на вычислительную ПЛИС, где осуществляется стандартная взаимная корреляционная обработка информационных потоков с заданным временем усреднения и дополнительная обработка информационных потоков по следующему алгоритму:
ид ие
где: т*0К°5°(м) - скорректированное значение нормированной авто корреляционной функции;
Rg°g°(\i)- авто корреляционная функция реального сигнала;
Dg, De - дисперсии реального сигнала g(t) и случайной помехи e(t)
соответственно;
ji- номер отсчета;
Результаты вычислений передаются в интерфейсную ПЛИС и откуда, по интерфейсу, поступают на одноплатный компьютер для приема результатов вычислений, сравнительного анализа и выдаче результатов с последующей передачей информации конечным потребителям.
Заявляемое изобретение отличается от известного дополнительной обработкой информационных потоков по заявляемому алгоритму, расчета взаимной нормированной корреляционной функции гд°до(у) с учетом
случайных помех e(t), присутствующих в реальных зашумленных сигналах g(t) и с учетом оценок дисперсии случайной помехи De. Предлагаемый подход к решению проблемы уменьшения погрешности при обработке сигнала в корреляторе обосновывается тем, что поступающие от различных источников сигналы могут иметь различные единицы измерения, а полученные показатели при обработке сигналов традиционным методом невозможно адекватно сравнивать из-за отсутствия стандартизации. Поэтому существует необходимость перехода от корреляционной функции к нормированной корреляционной функции. Использование заявляемого признака значительно уменьшает погрешность результатов обработки сигнала на выходе из коррелятора, т.к. он приводит корреляционную функцию к безразмерной величине для возможности их сравнительного анализа. Уменьшение погрешности осуществляется не только использованием нормированной корреляционной функции , но и учетом влияния сопутствующих помех, присутствующих в реальном сигнале.
Известно (3), что реальный стационарный сигнал g(t), состоит из суммы полезного сигнала X(t) и случайной помехи Ј(t), которая при этом имеет нулевое математическое ожидание те = 0. При ц^О, полезный сигнал X(t) и помеха e(t) подчиняются нормальному закону распределения и между ними отсутствует корреляция. При выполнении этих условий оценки автокорреляционных функций зашумленных сигналов при всех временных сдвигах и на самом деле не содержат погрешностей, за исключением нулевого временного сдвига ц = 0, где оценка состоит из суммы оценки автокорреляционной функции полезного сигнала и дисперсии помехи. Поэтому в классическом случае, как и в известном способе, для устранения влияния помехи на оценку автокорреляционной функции при нулевом временном сдвиге ц = 0 обычно используют известный способ (4) нормирования оценок корреляционных функций. Однако авторами заявляемого способа было доказано, что нормирование позволяет исключить влияние помехи на оценку автокорреляционной функции при нулевом
временном сдвиге ц == о. Во всех остальных же случаях, то есть при временных сдвигах рфО для оценок автокорреляционных функций нормирование приводит к появлению погрешности от помехи. Таким образом, новый признак, вводимый в заявленный способ, позволяет в совокупности с уже известными, создать новый технический эффект, состоящий в повышении точности (или уменьшения погрешности) параметров сигнала на выходе с коррелятора и, кроме того, повысить быстродействие работы коррелятора. Следовательно, заявляемое решение отвечает критерию "изобретательский уровень", а само решение может быть признано изобретением .
Способ осуществляется следующим образом. На интерфейсную ПЛИС поступают сигналы с базами различной длины и не менее чем от четырех источников. Полученные сигналы передаются в память компьютера для осуществления компенсации расхождений по частоте и задержке между источниками данных. После процедуры компенсации, информация поступает на две микросхемы вычислительной ПЛИС. На одной из них осуществляется стандартная взаимная корреляционная обработка информационных потоков с заданным временем усреднения, а на другой - по заявляемому способу. Результаты вычислений передаются в интерфейсную ПЛИС и откуда, по интерфейсу, поступают на одноплатный компьютер для приема результатов вычислений, сравнений и выдаче результатов с последующей передачей информации конечным потребителям.
Возможность реализации и обоснованность заявляемого способа подтверждается следующими примерами, полученными экспериментальным путем и проиллюстрированными в таблице 1 и на графике (фиг. 1,2).
При проведении экспериментов для получения оценок авто корреляционных функций и подтверждения возможности уменьшения погрешности при обработке сигнала с выхода коррелятора, формируют полезные сигналы X(t), помехи e(t) и зашумленные сигналы
g(iAt)=X(iAt)+e(iAt) с заданными характеристиками. Для каждого сформированного полезного сигнала X(t) проверяется условие постоянства математического ожидания на различных временных интервалах тхт2г..,тп. Сначала были проведены вычислительные эксперименты для определения значений нормированной корреляционной функции по классическим формулам, т.е.:
1. нормирования оценок полезного сигнала проводилось по следующей формуле:
где: fi- номер отсчета, Dx -дисперсия полезного сигнала, RXx(\0 авто корреляционная функция;
2. для статистических характеристик реального (зашумленного) сигнала g (t), исследуемого процесса, нормированное значение авто корреляционной функции определялось по следующей формуле:
где: Гдодо(р,)- значение нормированных авто корреляционной функции Rg°g°([i)- авто корреляционная функция реального сигнала, Dg, -дисперсия реального сигнала g(t) , ц- номер отсчета.
Далее по заявленному в патенте способе:
3. для статистических характеристик реального сигнала g (t), исследуемого процесса, скорректированное нормированное значение авто корреляционной функции определялось по алгоритму, заявленному в способе:
где: Rgogo(\i)- авто корреляционная функция реального сигнала, Dg,DE-дисперсии реального сигнала g(t) и случайной помехи e(t) соответственно, ц- номер отсчета. В свою очередь, De (дисперсия помехи) определялась
по известной (4) формуле: DE=^[go2(\At)+ д°{Щ- д° (i+2) At-2 д°( iAt) д°
(i+1) At]. Результаты проведенных экспериментов, проиллюстрированы в таб.1, в которой представлены для сравнения оценки параметров сигналов, рассчитанных стандартным методом и по алгоритму, предлагаемому в заявляемом способе.
Сравнительный анализ показал, что вычисленные оценки дисперсии помехи DE зашумленного сигнала g(t) практически совпадают с оценками дисперсии D(e), помехи e(t) с заданными в экспериментах (столбец 1), то есть De~D(e). Оценки нормированной корреляционной функции гдодо(\?), зашумленного сигнала g(t) сильно отличаются от оценок нормированной корреляционной функции г^(ц), полезного сигнала X(t) (столбцы 2, 3).
Величины относительной погрешности Arxx(\i), оценок нормированной корреляционной функции r5°5°(u), зашумленных сигналов колеблются в различных экспериментах от 8% до 22% (столбец 5).
Корректированные оценки нормированной корреляционной функции Гдодс(\1) практически совпадают с оценками нормированной корреляционной функцией rxx(\i), полезного сигнала X(t). (столбцы 3, 4). Величины относительной погрешности оценки Arxx(\i), корректированной нормированной корреляционной функции практически равны нулю или уменьшаются до 2- 4% даже в том случае, когда нарушаются классические условия (столбец 6). Результаты экспериментов также проиллюстрированы на фиг.1 и 2, где: а - эталонная кривая с заданными параметрами.;, б - кривая сигнала, рассчитанная по классическому методу и с - кривая сигала, рассчитанная по заявляемому способу.
На фиг. 1и 2 (примеры 1 и 2 соотвественно) наглядно показано, что на выходе коррелятора, кривые сигналов, рассчитанных по классическому алгоритму, значительно отличаются от эталонных, а кривые сигналов рассчитанных по алгоритму, предлагаемому в способе, практически совпадают с эталонной кривой, т.е. это говорит о том, что при использовании заявляемого способа, точность обработки сигнала значительно увеличится (уменьшится погрешность) и выходные параметры будут на 8-22% точнее.
Заявляемый способ позволяет обеспечить достоверность информационных оценок на выходе коррелятора при любых условиях, что способствует уменьшению погрешности (от 8 до 22%) выходных данных и принятию адекватных решений при исследованиях.
Авторы:
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент RU № 2 388 009 от 19.05.2008
2. Коррелятор для системы обработки радиоастрономических данных
НПП "Цифровые решения" 2003 - 2016 (прототип)
3. Бендат Дж., Пирсол А. Применения корреляционного и спектрального анализа. М.: Мир, 1983.- 312 С
4. Telman Aliev. Robust Technology with Analysis of Interference in Signal Processing. - New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2003. - 199 p.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ уменьшения погрешности при обработке сигала с выхода многоканального коррелятора включающий прием на интерфейсную ПЛИС сигналов с базами различной длины от, не менее четырех, источников; передачей полученных сигналов в память компьютера для осуществления компенсации расхождений по частоте и задержке между источниками данных, процедуру компенсации и передачи информация на вычислительную ПЛИС, где осуществляют стандартную взаимную корреляционную обработку информационных потоков с заданным временем усреднения, с последовательной передачей результатов вычисления в интерфейсную ПЛИС и одноплатный компьютер для приема результатов вычислений, сравнительного анализа и выдаче результатов с последующей передачей информации конечным потребителям, отличающийся тем, что на вычислительной ПЛИС дополнительно осуществляют обработку информационных потоков последующему алгоритму:
wo Dg_Dz > Н#> "
где: гд°до(\*) - скорректированное значение нормированной авто корреляционной функции;
Rg°g°(\i)- авто корреляционная функция реального сигнала;
Dg, De - дисперсии реального сигнала g(t) и случайной помехи e(t)
соответственно;
ц- номер отсчета.
Способ уменьшения погрешности при
обработке сигнала с выхода м i i о I о ка н ал ы i ого кор ре л я гора
9 10
Фиг.:
(кол. точм)
Фиг.2
(кол.
Авторы: Алиев Т.А.
Саттарова У.Э.
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42 Патентной инструкции к ЕАПК)
Номер евразийской заявки:
201800059
Дата подачи: 05 октября 2017 (05.10.2017) Дата испрашиваемого приоритета:
Название изобретения:
Способ уменьшения погрешности при обработке сигнала с выхода многоканального
коррелятора
Заявитель: ИНСТИТУТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
[ ' I Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа) I I Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ:
G01SS/14 (2006.01) Н04В 7/185 (2006.01)
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК) G01S 5/00-5/14, G06F 17/15, H04B 7/00-7/185
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
RU 2111538 С1 (САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС КО., ЛТД.) 20.05.1998, формула, фиг. 1-3
RU 2467351 С1 (ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ") 20.11.2012
ЕР 1063536 Al (SAMSUNG ELECTRONICS CO., LTD.) 27.12.2000, реферат, фиг. 1-6
US 2013/0010837 Al (ELECTRONICS AND TELECOMMUNICATIONS RESEARCH INSTITUTE) 10.01.2013, реферат, фиг. 1-5
последующие документы указаны в продолжении графы В 'собые категории ссылочных документов: "А" документ, определяющий общий уровень техники "Е" более ранний документ, но опубликованный на дату
подачи евразийской заявки или после нее "О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
"Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета "D" документ, приведенный в евразийской заявке
данные о патентах-аналогах указаны в приложении
более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения "X" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень, взятый в отдельности
"Y" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету
поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с
другими документами той же категории
" &" документ, являющийся патентом-аналогом
"L" документ, приведенный в других целях
Дата действительного завершения патентного поиска:
07 августа 2018 (07.08.2018)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 125993,Москва, Г-59, ГСП-3, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: (499) 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо:
'¦^с^-/' О. В. Кишкович
Телефон № (499) 240-25-91
(19)