Jump to content

    

Пара вопросов по алгориму обработки ЛЧМ сигналов

Долгое время интересовала практическая часть обработки ЛЧМ сигналов. Принцип определения расстояния казалось бы простой, но возникло несколько вопросов, для начала небольшое отступление по поводу моего понимания ЛЧМ:

 

Частота излучения линейно перемещается вверх-вниз в некотором диапазоне частот Fмод за время Tмод.

Если принять скорость распространения волны V=3*10^8м/с

Расстояние до объекта S=... метров, на основе формулы t=S/V мы получаем время задержки, через которое приходит отраженный сигнал. Зная скорость модуляции ЛЧМ Tмод можно определить разность частот, которая образуется на смесителе.

 

Теперь перехожу к вопросам.

 

1. Существует момент, когда модулируемая частота меняет направление: излучается уменьшающаяся во времени частота, но продолжает приниматься отраженный сигнал с растущей частотой (как раз на остриях "пилы").

Правильно ли я понимаю, что этот сигнал не является полезным и эти моменты времени в итоговом оцифрованном сигнале с смесителя попросту обнуляются?

 

2. В итоге мы имеем оцифрованный сигнал, в котором есть некая синусоида в перемешку со "сплющенным" сигналом в моменты смены направления модулирующей пилы. Как выбирается количество оцифрованных точек сигнала для проведения БПФ?

Ведь кусочек сигнала может быть достаточно маленьким, например 100 точек, либо вообще 10. Для Фурье с приличным разрешением явно недостаточно.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Принципы радиолокации и согласованная фильтрация (в том числе и для ЛЧМ-сигнала). В этом надо для начала разобраться. Учебники по радиотехническим цепям и сигналам и радиолокации есть в большом количестве.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Согласованная фильтрация тут непричем. tmtlib описал частотный метод измерения дальности.

"Переходные" куски из сигнала на выходе смесителя "выкидываются" (не учитываются). Сигнал на выходе смесителя состоит из двух компонент: на суммарной частоте (он впоследствии отфильтровывается) и на разностной. Разностная частота пропорциональна дальности до объекта. Для её оценки не обязательно городить Фурье - достаточно сделать простенький частотомер: устройство, которое подсчитает количество переходов разностного сигнала через ноль за время Tмод.

Edited by Kenelm

Share this post


Link to post
Share on other sites
Согласованная фильтрация тут непричем. tmtlib описал частотный метод измерения дальности.

"Переходные" куски из сигнала на выходе смесителя "выкидываются" (не учитываются). Сигнал на выходе смесителя состоит из двух компонент: на суммарной частоте (он впоследствии отфильтровывается) и на разностной. Разностная частота пропорциональна дальности до объекта. Для её оценки не обязательно городить Фурье - достаточно сделать простенький частотомер: устройство, которое подсчитает количество переходов разностного сигнала через ноль за время Tмод.

 

Спасибо, как я понимаю вы описали zero-crossing counter. Я ещё почитал несколько статей с freepatentsonline.com и вырисовался примерно следующий алгоритм: Но не понял что за "суммарная частота"?

1. посылка ЛЧМ импульса

2. оцифровка полученного сигнала M точек

 

3. (под вопросом) здесь некий фильтр, который должен убрать составляющую "суммарную частоту".

Приближенно считая суммарную частоту на промежутке Tмод линейной функцией, и входной сигнал Y=SIN(f1*t)+k*t,

производная Y`=COS(f1*t)+k, приведя к нулевой линии Y=COS(f1*t). Так ли это?

 

3. перемножение на сглаживающее окно, что-нибудь наподобие окна Хеннинга

4. zero-padding сигнала нулевыми точками до длины в N точек, соответствующее размерности БПФ

5. БПФ, анализ амплитуд.

Возможно вместо zero-cross counter для коротких импульсов больше подойдёт гистограмма периодов по методу Dmitry Terez pitch estimation method.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Но не понял что за "суммарная частота"?

 

Если на вход смесителя подать сигнал с частотой Fsig и гетеродин с частотой Fget то на выходе получатся две компоненты с частотами Fget+Fsig и Fget-Fsig.Одна из них обычно отфильтровывается.

Share this post


Link to post
Share on other sites

А фильтр RC-цепочка или цифровой?

(возможно спрашиваю бред)

Share this post


Link to post
Share on other sites
А фильтр RC-цепочка или цифровой?

(возможно спрашиваю бред)

RC не обеспечит нужного подавления второй боковой.Считать нужно.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А фильтр RC-цепочка или цифровой?

(возможно спрашиваю бред)

Чтобы проделать цифровым, придется делать Fs = Fget + max(Fsin) либо делать достаточно большую ПЧ у приемника, иначе возникнет алиасинг. Поэтому делают аналоговым фильтром.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Чтобы проделать цифровым, придется делать Fs = Fget + max(Fsin) либо делать достаточно большую ПЧ у приемника, иначе возникнет алиасинг.

 

Что-что возникнет? Вероятно, по-русски это звучит как "заворачивание", или "наложение"?

Так вот, что бы как раз и предотвратить наложение спектров и необходим аналоговый фильтр перед оцифровкой причем с достаточно крутым срезом и уровнем подавления (хотя, конечно, это от конкретной задачи зависит). Цифровой же фильтр никак помочь не может, так как для его работы вам же надо оцифровать сначала сигнал, а, следовательно, - опять аналоговый фильтр перед АЦП.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Что-что возникнет? Вероятно, по-русски это звучит как "заворачивание", или "наложение"?

 

Каюсь, но так как изучал ЦОС больше по иностранной литературе, то слова aliasing, sample, FIR и FFT звучат "роднее", чем наложение, отсчёт, КИХ и БПФ :) Ну думаю всем, кто хоть как-то в ЦОСе шарит, значение и тех, и других слов понятно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

просто порекомендуйте человеку соотв. книжку.("Справочник по радиолокации" Скольник в 4х томах которая). пусть берет 4й том и читает. а частотный метод в шумах очень интересно как работает.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Долгое время интересовала практическая часть обработки ЛЧМ сигналов. Принцип определения расстояния казалось бы простой, но возникло несколько вопросов, для начала небольшое отступление по поводу моего понимания ЛЧМ:

 

Частота излучения линейно перемещается вверх-вниз в некотором диапазоне частот Fмод за время Tмод.

Если принять скорость распространения волны V=3*10^8м/с

Расстояние до объекта S=... метров, на основе формулы t=S/V мы получаем время задержки, через которое приходит отраженный сигнал. Зная скорость модуляции ЛЧМ Tмод можно определить разность частот, которая образуется на смесителе.

 

Теперь перехожу к вопросам.

 

1. Существует момент, когда модулируемая частота меняет направление: излучается уменьшающаяся во времени частота, но продолжает приниматься отраженный сигнал с растущей частотой (как раз на остриях "пилы").

Правильно ли я понимаю, что этот сигнал не является полезным и эти моменты времени в итоговом оцифрованном сигнале с смесителя попросту обнуляются?

 

2. В итоге мы имеем оцифрованный сигнал, в котором есть некая синусоида в перемешку со "сплющенным" сигналом в моменты смены направления модулирующей пилы. Как выбирается количество оцифрованных точек сигнала для проведения БПФ?

Ведь кусочек сигнала может быть достаточно маленьким, например 100 точек, либо вообще 10. Для Фурье с приличным разрешением явно недостаточно.

 

Простите, не понял такого метода вычисления дальности. Вам для начала надо определится импульсный или непрерывный режим излучения?

 

1. Есть такое понятие как неоднозначность определение дальности и не всегда существуют условия для неоднозначности.

 

2. БПФ используется как инструмент для вычисления свертки (двухмерной автокорреляционной функции) т.е. для реализации оптимального фильтра, от количества точек зависит коэффициент сжатия.

 

Вид такого фильтра:

post-49648-1294986484_thumb.jpg

 

Советую Вам не сильно думать именно об ЛЧМ, ибо алгоритмы обработки схожи у всех сложных сигналов.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this