Автоматическая система контроля

Автоматизация технологических процессов

Метод пространственной фильтрации

В данном методе используется антенна, которая в одном фиксированном положении производит передачу сигнала к объекту, принимает отраженный сигнал, а затем перемещается по оси, параллельной стене, где в следующем положении измерения повторяются (см. рис. 2)

Рис. 2. Модель передачи сигнала

Предположим, что имеется N положений антенны. Для P точечных целей, сигнал, принятый на n-ой антенне, после отражения от объекта, находится из выражения :

, (2)

где - передаваемый сигнал, - коэффициент отражения p-ой цели, - время прохождения сигнала туда и обратно между n-ой антенной и p-ой целью.

Если стена отсутствует, то время задержки может быть найдено по формуле :

, (3)

где - скорость распространения волн,

и - координаты

p-ой цели и n-ой антенны, соответственно. На радиоголограмме (k,l)-пикселю соответствует значение :

. (4)

Если антенна расположена таким образом, что сигнал распространяется перпендикулярно стене, то значительная часть может отразиться назад от самой стены (см. рис 3). Если поглощающая способность стены высока, а сигнал имеет недостаточную мощность, то большая часть сигнала будет отражена обратно, и цель не будет зафиксирована.

Рис. 3. Основные трудности

Если полученный сигнал можно представить в виде суперпозиции двух сигналов, от стены и от объекта, то для лучшего результата можно провести вычитание фона по некоторому алгоритму. Полученный сигнал можно представить в виде :

,(5)

где - сигнал, отраженный от стены, - время прохождения сигнала туда и обратно между стеной и антенной, - время прохождения сигнала туда и обратно между объектом и текущим положением антенны.

Задержка между стеной и антенной постоянна, а между объектом и антенной - меняется, в зависимости от положения антенны. При , и получим выражение :

(6)

для n=0,…,N-1. Если зафиксировать время t, то сигнал - функция n по переменной . Тогда мы можем переписать (6) в виде :

, (7)

где и . (8)

Рис. 4. Расположение цели и антенн

На рис. 4 показано расположение цели и антенн. Предположим, что находится ближе к цели. Если рассеяние на стене пренебрежимо мало, то

(9)

В большинстве случаев расстояние до цели много больше расстояния d между антеннами. Тогда . Используя разложение в ряд Тейлора, мы можем аппроксимировать (9) как

.(10)

Тогда

.(11)

Полученный сигнал при можно записать в виде

(12)

для n=0,…,N-1 и .

Фильтр для практической реализации метода

На рис. 5 приведен пространственный спектр принятого сигнала. На каждом приемном устройстве наиболее сильная помеха от стены будет занимать низкую пространственную частоту. От воздействия стены на конечный результат можно избавиться, отфильтровав пространственные частоты, соответствующие части сигнала отраженного от препятствия. Перейти на страницу: 1 2

Другие статьи по теме

Локальная вычислительная сеть Введение Компьютеры появились в жизни человека не так уж давно, но почти любой человек может с твердой уверенностью сказать, что будущее - за компьютерными технологиями. Процесс развит ...

Тепловой расчет аппарата с перфорированным корпусом Большинство радиотехнических устройств, потребляя от источников питания мощность, измеряемую десятками, а иногда и сотнями ватт, отдают полезной нагрузке от десятых долей д ...

Преобразователь двоичной последовательности из фиксированного числа байт в ЧМ-сигнал Микроконтроллер (MCU) - микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает в себе функции процессора и периферийных устройств, може ...