Требования морских потребителей к точности местоопределения судов по регламенту Международной Морской Организации, страница 10

                              ,                            (110)

характеризующие отношение сигнал/шум (при известном уровне шума значение огибающей) для данной посылки многочастотного сигнала ( –максимальное число счётных импульсов на интервале измерения ).

В качестве сигнала ошибки используется разность чисел , усреднённая  по пяти частотным посылкам одного периода повторения сигнала:

 m= 0,1,2, …(шаг фильтрации).                (111)

Специализированный вычислитель осуществляет цифровую фильтрацию сигнала ошибки (111) и формирует управляющий код для ЦГФ на сдвиг формата данной станции.

Алгоритм цифровой фильтрации описывается разностным уравнением

, m= 1,2, …,    (112)

где  – текущее значение цифрового управляющего сигнала;  – начальное значение сигнала управления временным сдвигом формата, определяемое оценкой задержки сигнала, полученной на этапе поиска; k – коэффициент передачи сглаживающего фильтра (в качестве цифрового «интегратора» используется накапливающий сумматор);  – цифровой сигнал   ошибки   на -м шаге фильтрации.

Цифровой генератор формата осуществляет формирование опорных импульсов (раннего и позднего) и временной сдвиг в соответствии с управляющим кодом

                       (113)

где  – дискрет изменения временного сдвига опорных импульсов;  – экстраполированное значение задержки сигнала (оценка задержки на предыдущем шаге фильтрации).

Как видно из уравнения (112), (113), рассматриваемая система имеет первый порядок астатизма (содержит один цифровой «интегратор») и комбинированный (аналого-цифровой) дискриминатор (в дальнейшем называемый цифровым).

В информационном смысле цифровой временной дискриминатор (в аппаратной его части) эквивалентен аналоговому временному дискриминатору (ВД), выполняющему следующие операции:

·  фазовое детектирование квадратурных компонент частотных посылок сигнала;

·  формирование огибающей посылок;

·  перемножение огибающей каждой посылки с опорными импульсами;

·  интегрирование результатов перемножения и преобразование их в сигнал ошибки.

В соответствии с результатами теории оптимальной фильтрации опорный сигнал оптимального временного дискриминатора (аналогового) формируется путём дифференцирования полезного сигнала (97). Аппроксимируя огибающую частотных посылок сигнала  прямоугольным импульсом длительностью , можно показать, что опорный сигнал оптимального ВД имеет вид двух разнополярных дельта-импульсов, разнесённых на интервал . В практических схемах операцию вычисления производной заменяют операцией вычисления конечной разности

.

При этом существует некоторый произвол в выборе фиксированного сдвига , определяющего форму ДХ:

     (114)

.

Здесь  – нормированная корреляционная функция сигнала (рис. 48) (амплитуда сигнала полагается равной единице);  – временное рассогласование сигнала и опорных импульсов. Границы интервала интегрирования [0,] в (114) соответствуют переднему и заднему фронтам опорных импульсов: «раннего» – опережающего сигнал на , и «позднего» – отстающего от  на   (рис. 48).

Как видно из рис.48, крутизна линейного участка ДХ (интервал рассогласований ) обратно пропорциональна сдвигу , что свидетельствует об увеличении точности оценки  при уменьшении  (предельный случай  соответствует оптимальному дискриминатору). Однако при этом возрастают требования к точности оценки задержки устройством поиска (на практике обычно выбирают ).

В соответствии с (114) квазиоптимальный временной дискриминатор содержит два идентичных канала (коррелятора) и элемент сравнения, формирующий сигнал ошибки как разность корреляций принятой реализации  с каждым из опорных импульсов (опережающей и задержанной копиями сигнала).

Рис. 48. Диаграммы, поясняющие формирование ДХ

оптимального временного дискриминатора

В рассматриваемом варианте следящего измерителя используется ВД, реализующий последовательный способ сравнения корреляций, вычисленных за интервал (длительность каждого из опорных импульсов). При этом дискриминационная характеристика определяется как