Введение к работе
Актуальность работы. Для современной радиоэлектроники характерно наличие большого числа радиоснстем, отлпчащпхся по своему назначения, принципу действия н сложности.Особый класс среда многообразия радиосистем составляет радиоспстекы, предназначенные для приема ( извлечения > информация.Если извлечение информации осуществляется без облучения исслэ-дуекого объекта специальные, так назнвае?гі зондзрукзз» сигналом, то система извлечения информация назнваэт-ся пассивной.
На построение н фушсционирозаше систем извлечения инфорлацики, поме»,ю тактических п эксплуатационных, оказывают воздействие условия, опрвдвляв'гПів природной средой. В данной работе рассматриваются систе:.з, функцп-онирувщие в водной среде - гидроакустические средства и системы.
Пассивные гидроакустические информационные система извлечения информации шзкно, в свою очередь, подразделить на два подкласса : системы с известной формой несущего колебания принимаемого сигнала и системы с неизвестной формой несущего колебания.
По числу источников информации пассивные системы приема можно разделить на одноканальныв и многоканальные. В случав приема информации, имеющей пространственное распределение, используются многоканальные системы, по-лучаэдие сигналы с определенным образом расположенных датчиков. Наличие группы датчиков, называемых антенной системой, позволяет осуществлять пространственную селекцию инфомации и улучшать показатели системы.
Вахшейшими параметрами, характеризующими систему извлечения информации, являются временные параметры системы, к этим параметрам относится, прежде всего, пара-
метр, определявдий период ввода порции информации сигнала, а, следовательно, и те частоты в спектре сигнала .которые могут быть адекватно восприняты.
Другим временным параметром системы является параметр, характеризувщиЗ быстродействие системы, т. е. способность системы решать поставленную задачу в реальном масштабе времени.
Следует отметить, что системы извлечения информации выполнят; свои функции в условиях мешающего воздействия шумов и помех. В реальной ситуации разработчик системы на располагает всеми необходимыми априорными сведениями о характеристиках не только сигнала, но шумов и помех. В этих условиях и при наличии априорной неопределенности в параметрах принимаемых сигналов становится актуальной задача создания обнаругителя, обеспечивающего стабильные характеристики обнаружения. Радиотехнические система, выполняющие указанные задача, находят широкое применение в различных областях.
Пассивные гидроакустические система сироко используются для исследования океана, измерения распространения волн, спектральных характеристик и параметров стационарности среда.
Е28 одно применение гидроакустических систем - создание устройств поиска рыбных косяков. В этой области применение пассивных систем открывает новые возыоиюс-те, связашше со скрытным обнаружением и классификацией рыбных пород по принятым спектральным составляющим.
Как правило, пассивные гидроакустические системы состоят из датчиков сигналов и вычислительного устройства, осуществляющего обработку сигнала. Развитие теории и техники цифровой обработки сигналов (ЦОО), позволило разработчикам не только'улучшить характеристики, но и получить принципиально новые возможности. Одним из важнейших новых свойств таких систем является возможность гибкого управления, перестройки процедур обработки или алгоритма функционирования. Это преимущество цифровой
обработки проявляется при наличии в структуре операционного устройства, котороэ осуществляет разнообразные математические, логические и др. операции в соответствии с гоступащпми командам. Благодаря стабильности характеристик, высокому быстродействии, надегностн, ппро-коэ распространениб получили операционные устройства, выполненные на элементах цифровой микроэлектроники. Повышение степени интеграции привело к создания сверхбольших интегральных схем (СБКС), состоящих из сотен тысяч логических элементов и ориентированных на выполнение определенных задач ЦОС.
Таким образом, при создании пассивных многоканальных систем становится актуальной задача не только создания алгоритмов обработки сигнала, но и разработка и моделирование "начинки" кристаллов СБИС.
Целью диссертации является создание алгоритмов функционирования, архитектуры и микросхемо-тэхнеки интегрального устройства многоканальной обработки НЧ сигналов на основе СБИС технологии.
Для достижения поставленной цели представляется необходимым решить следущиэ основные задачи исследования:
і.Разработать принципы построения пассивной многоканальной системы обработки низкочастотных сигналов. ?.Выбрать алгоритмы обработки и архитектуру цифровой системы обнаружения.
з.Выбрать алгоритм функционирования порогового устройства, опре делящего основные показатели системы обнаружения сигналов.
і.Разработать спецпроцессоры с использованием СБИС технологии.
5.Провести экспериментальную проверку предлоЕбнных алгоритмов обнаружения.
6.Провести компьютерное моделирование (С помощью системы PRO Digital Design ) раЗрабОТЭННОЙ СБИС - СП9Ц-
процессора пороговой оброботки.
Методы исследования. При решении, поставленной задачи использована: аппарат преобразования Сурьа, иатодц комбинаторного анализа, статистические и вероятностные методи, а такга кетоды аппроксимации функций. Для проверки правильностп и 8ффектпвнос-ти работы СБ1ІС пороговой обработки использовалось
КОМПЫЯбрНОв ЫОДвЛПрОВаНИе ( В СИСТеїЛе PRO Diqital Design).
В проделанной работе научную новизну предстазляззт:
структура п алгоритм функционирования дааграг&юфорьы-ругцаго устройства (Д2Г);
алгоритм формирования порогового значения в многоканальной системе обнаружения;
прлшпшы работы, структурная и электрическая схема СЕЮ - процессора формирования порога;
результаты экспериментального исследования шумовых характеристик среды, подтзерздах^гэ эффективность Еыбранных алгоритмов обработки;
результаты компьютерного моделирования мяогоканаль-ного СБИС процессора на основе Ю.Ш - технологии.
Практическая ценность р а б о-т ы заключается в том, что она содерзит все необходимые данные для проектирования и изготовления многоканальной системы обнаружения сигналов. В работе приводятся результаты проектирования и моделирования СБИС спецпроцессора формирования порогового значения (СП Ш), которые позволяют создать ыпкроэлектронное устройство с высокими техническими показателями.
Р е агл и зация результатов работы* годтварздаатся актом об использовании результатов диссертационной работы, выданный НПО "Волна" от 27 апреля 19Э2 г.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на конференции " Проблемы комплексной автоматизации гидрофизических исследований в г. Сева-
стсталз ( 1389 г. ); научно-технических конференциях ИГУСИ В I99I...I993 гг.-
Публикации.Ш г.ктвргал2а диссертационной работа опубликовали 4 статьи и 5 научно—техниче скох отчетов.
Основные паучпне положения, выеосикыэ на загату:
І.Прздлогззнннй нэтод формирования порога иа основе построения функции распределения и алгоритм принятия регенил при построении кяогоканальннх систем обнаружения НЧ сигналов, позволяет оптимизировать характеристики сбнарукения ( с точки зрения умбнъЕбННя вероятности
ЛОЕНОИ ТрЗЕОГИ ).
2.Предлагаемая схема построения диагра.'.?!Офор.яруіг:зго устройства для построения многоканальной систеьы обнаружения НЧ сигналов позволяет получить выиграл по времени реакции система -; з 1,1 раза по быстродействия, в 5,62 раза со суммарной мопдассти и в 5,59 раз по эквивалентной площади логических эленентов.
З.Предлагаеїяйї алгоритм получения точной оценки порогового значения многоканального обнзруштеля позволяет
УКЮНЬЕИТЬ 0226КУ УСТЗНОЕКИ Порога.
4.Предлагаемая схема построения СБКС процессора форкзро-вания порогового значения для кяогоканальноа систеш обнаружения Ш спгезлов позволяет получить вынгрыз по быстродействий (в 25 раз) и потребляемой мощности (в 10 рзз ) по сравнена с реализацией процессора па универсальной ЭВМ типа ігм лт а на цифровом процессоре сбрэ-ботки сигналов ГЩГОС).
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, еэсти глаз, заключения и трех приложений. Основное содержание диссертации изложено, на 114 страницах машинописного текста, иллюстрировано 42 рнсункага и таблицами. Библиография содержит 5Э наименований.
