тель является составной частью большинства современных систем радиолокации, радионавигации и радиоуправления. Часто эти системы содержат не один, а несколько измерителей времени, так как местоположение объекта определяется, как правило, двумя или тремя координатами, причем процесс измерения сопровождается иногда довольно сложными преобразованиями координат, осуществляемыми с помощью вычислительных средств. Использование МП открывает в этом случае широкие возможности как для повышения эффективности алгоритмов обработки сигналов в процессе измерений, так и для решения вычислительных задач, связанных с использованием результатов этих измерений. Здесь рассматривается пример реализации измерителя временных интервалов на микропроцессорной элементной базе. Этот пример позволяет наглядно показать процесс проектирования типовой микропроцессорной системы обработки сигналов со всеми особенностями взаимодействия аппаратной и программной частей конкретного алгоритма обработки сигналов в РТС. Рассмотрим отдельные этапы проектирования в соответствии с блок-схемой на рис. 5.1.

5.2.1. ЭТАПЫ ФОРМУЛИРОВКИ ЗАДАЧИ И МЕТОДА РЕШЕНИЯ

Особенностью радиотехнических измерителей временных интервалов является работа в условиях помех, когда нет полной однозначности в определении начала и конца измеряемого интервала. В качестве примера на рис. 5.2 показан случай измерения времени задержки Ти отраженного сигнала (рис. 5.2,6) относительно зонди-;рующего (рис. 5.2,а) в импульсном радиодальномере. Штриховой линией обозначены импульсы помех, которые вызывают ошибки в определении конца измеряемого интервала. Для борьбы с этими ошибками применяется .Предварительная статистическая обработка принимае-jMbix сигналов, на основании которой осуществляется селекция приближенного значения Ти с помощью строби-рующего импульса (строба) длительностью Тст (рис. 5.2,б). Задачей дальнейшей обработки является уточнение измерений в пределах выбранной зоны селекции. В условиях флюктуации временнбго положения ;Ответного сигнала эта задача решается путем усредне-:Ния нескольких однократных измерений на протяжении

определенного времени наблюдений. Операции стробирования и усреднения выполняются обычно с помощью следящих измерителей, обеспечивающих непрерывность измерительного процесса при изменениях полезного параметра во времени. Первоначальная селекция, т. е. ориентировочная установка строба перед началом слежения, осуществляется устройством поиска, реализующим тот или иной алгоритм статистической обработки принимаемой смеси сигнала и помех. • Для удобства изложения начнем непосредственно с алгоритма усреднения (сглаживания) измерений, предполагая, что предварительная селекция уже осуществле-

1111 i I , ! I !

J L l l I ] 1 U-1-1-1-L-U-l-L-

€ гг--П -TL

Рис. 5.2. Сигналы импульсного радиодальномера

на с помощью одного из алгоритмов поиска и приближенное значение измеряемого временного интервала то в момент начала измерений (4=0) известно с ошибкой, не превышающей длительность стробирующего импульса Тст в следящем измерителе. Сущность измерительного процесса заключается в последовательном (рекуррентном) уточнении результата измерений по мере получения однократных отсчетов Т{ в дискретные моменты времени ti = iT, где Т - период поступления полезного сигнала. Соответствующий алгоритм измерения, описывающий работу дискретного следящего измерителя с двумя интеграторами, представляется следующими рекуррентными соотношениями [34]:

(i) - I) 4-о (/ - 1) + к,Ь, - f{i - 1) +

+ v{i-l)]}, (5.1а)

и (О =v(i -1)-\-К, {х, -f{i-l)Jv а - 1)]}, (5.16) где v(i)==x{i)-x{i-I)-приращение измеряемого параметра за период отсчета Т, т. е. скорость изменения параметра; знаком Л отмечены оценки т и и, полученные 154

путем последовательного уточнения измерений с учетом всех предшествующих однократных отсчетов параметра Tt; Ki и /Сг - коэффициенты, определяющие постоянную времени следящего измерителя и качество сглаживания. Заметим, что

€(0=T(i-l)+D(i-l) (5.2)

представляет собой результат экстраполяции оцениваемого параметра на i-й шаг наблюдения по результатам оценивания на предыдущем, (i-1)-м шаге. Соответственно

ег = Тг-Тэ(1) (5.3)

есть ошибка экстраполяции, обусловленная действием ном ex.

Для функционирования рекуррентного алгоритма

(5.1) необходимо задать начальные условия т(0)=тои

у(0)=Оо. Если начальное значение скорости изменения Параметра не вырабатывается в процессе поиска сигнала, то можно принять "0(0) =0. Тогда исходная оценка скорости будет образована непосредственно после пер- .

вого измерения как o(1)=/C2(ti-то).

Математическая запись алгоритма обработки сигнала является результатом второго этапа проектирования, который включает в себя также определение всех неиз-;вестных параметров этого алгоритма, т. е. начальных условий и коэффициентов Ai и К.2- Далее основное вии-1«ание уделяется последующим этапам проектирования, $0 специфика микропроцессорной реализации проявля-;тся с наибольшей наглядностью. Поэтому предполага-.ется, что уже определены оптимальные значения коэффициентов Ki и /Сг, которые для упрощения будем считать постоянными (не зависящими от г). Методику расчета этих коэффициентов и ряд конкретных числен-йых результатов применительно к различным задачам Измерения можно найти, например, в [35-39].

5.2.2. алгоритмический этап

Согласно § 5.1 третьим этапом проектирования яв-;ляется составление схемы алгоритма, в которой следует Заметить первоначальное разделение на аппаратную и Программную части. В рассматриваемом случае необхо-