Выводы. 1. Функция неопределенности нестационарного процесса, измеряемая радиоинтерферометрической системой может быть представлена в виде суммы локально стационарных

1. Функция неопределенности нестационарного процесса, измеряемая радиоинтерферометрической системой может быть представлена в виде суммы локально стационарных процессов на интервалах линейной аппроксимации смещения Доплера и задержки. Положение объекта и параметры его движения определяются по положению ее максимума. Спектр входного сигнала переносится линейно в область рабочих частот коррелятора, и возникает необходимость раздельной компенсации доплеровского смещения и задержки распространения. Основу обобщенного метода корреляционной обработки составляют три операции: согласованная фильтрация пространственных частот с помощью цифровой компенсации доплеровского смещения частоты, компенсации пространственной задержки распространения и частотная согласованная фильтрация с помощью спектрального анализа в рабочей полосе частот приемной системы. Обобщенный корреляционный измеритель может реализовать любой порядок основных операций, обеспечивать режим следящего измерителя с обратной связью или разомкнутого измерителя с программной моделью компенсации смещения Доплера и задержки распространения.

2. Предложенная обобщенная пространственно-временная измерительная радиосистема на основе глобального радиотелескопа позволяет решать задачу определения местоположения и параметров объектов любым из известных методов. Главным преимуществом обобщенного подхода является реализация согласованной фильтрации только за счет процедур в корреляторе. Обобщенный метод корреляционной обработки, а также разработанная гибкая многофункциональная методика согласованной пространственно-временной и частотной фильтрации позволяет проводить обработку дифференциальных наблюдений любых объектов на фоне квазаров на стандартной РСДБ аппаратуре.

3.Обобщенная модель РСДБ-системы может быть представлена в виде, безаберрационного в ближней и дальней зонах глобального радиотелескопа с корреляционного спецпроцессором, совмещающего функции оптимального фильтра и коррелятора. Электрические управляемые задержки сигналов РСДБ-станций в корреляторе позволяют устранять аберрации синтезированной антенной системы в ближней зоне в отличие от антенных систем с фиксированной формой поверхности.

27 Сигнальный процессор

Первые частотные каналы от всех N РСДБ-станций

Алгоритм функционирования коррелятора (Фиг.3).

Коррелятор пространственно-временной системы реального времени выполняет измерения в виде следующих этапов.

Первый этап соответствует обработке сигналов внегалактических источников опорной РСДБ-сети высшей точности и предназначен для измерения разности между истинными и предвычисленными наблюдаемыми величинами корреляционного отклика: амплитуды максимума кросскорреляционной функции, групповой, фазовой геометрической задержек и их производных на интервале единичного наблюдения. Решение этой задачи выполняется многоканальным устройством, измеряющим значения кросскорреляционной функции в режиме реального времени.

Измерения выполняются одновременно и параллельно для многих значений временной задержки и частот интерференции в диапазоне ожидаемых ошибок измерений. Одновременно на нескольких частотах наблюдений измерения выполняются между одноименными по частоте параллельными цифровыми потоками X_i, Y_i, Z_i,... сигналов РСДБ-станций N_s, образующими независимые интерферометрические базы (корреляционные пары сигналов) общим числом N_b=N _s(N_s-1)/2.

Входные сигналы коррелятора -

1.

2.

В качестве примера принимаем для закона изменения геометрической задержки в виде ряда Тейлора , ограничив количество членов ряда Тейлора первыми двумя, следующие значения

Для каждой пары сигналов X_i , Y_i каждой независимой базы (Фиг.3) каждой независимой базы, с помощью управляемых цифровых линий задержки 15 «X-delay» и 16 «Y-delay», компенсируются задержки распространения сигнала в каждом частотном канале между источником и приемными РСДБ-станциями.

Сигналы на выходе линии задержки X-delay и Y-delay

1.

2.

Погрешности этого дискретного процесса уменьшаются с помощью дополнительной задержки 17 «Vernier», управляемой устройством 18 «Схема выбора».

Разность доплеровских смещений сигналов компенсируется в цифровых смесителях 19 «sin» и 20 «cos» с помощью цифрового сигнала гетеродина 21 «Генератор фазы Доплера».

Сигналы на выходе комплексного смесителя Х

1.

2.

В устройстве 22 «Комплексный коррелятор» вычисляются значения кросскорреляционных функций, скомпенсированных по задержке и доплеровскому смещению сигналов параллельно по нескольким дискретным значениям фиксированной задержки.

Сигналы на входе комплексного коррелятора

1.

2.

3.

Сигналы на выходе сдвигового регистра коррелятора

1.

2.

3.

4. ……

64.

Сигналы на выходе коррелятора

1.

……..

64.

Комплексные значения корреляционных функций для каждой фиксированной задержки суммируются на заданном интервале времени в устройстве 23 «Цифровые интеграторы». Результаты суммирования хранятся в устройстве 24 «ОЗУ «сырых данных»».

Сигналы на выходе цифровых интеграторов

1.

………

64.

Для устранения инструментальных погрешностей измерения фазы входных сигналов по сигналам фазовой калибровки измеряются разности инструментальных фазовых задержек между частотными каналами приемной системы РСДБ-станции, которые затем вносятся в виде корректирующих поправок к измеренным значениям фазовых задержек распространения сигналов при синтезе многочастотного корреляционного отклика во всей рабочей полосе приемных систем РСДБ-станции. Фазы калибровочных сигналов измеряются в устройствах 25 «Калибратор Фазы X» и 26 «Калибратор Фазы Y».

Результаты измерений поступают в устройство 27 «Сигнальный процессор», который вычисляет, вносит коррекцию за инструментальные погрешности и влияние среды распространения сигналов и анализирует множество значений основных наблюдаемых величин: модуля корреляционной функции A(t), разности групповых задержек (t), разности фазовых задержек (t) и их производных. Выполняет оптимальную частотную и временную фильтрацию сигналов. Результаты измерений этих разностей истинных и предвычисленных наблюдаемых величин для каждого частотного канала суммируются для формирования единой кросскорреляционной функции с целью повышения точности измерений наблюдаемых величин. Процесс формирования единой кросскорреляционной функции также называют синтезом широкой полосы.

Таким образом, основным результатом этого первого этапа являются значения амплитуды кросскорреляционной функции, значения разностей между наблюдаемыми и предвычисленными значениями геометрических групповых и фазовых задержек распространения сигналов между источником и каждой РСДБ-станцией и их производных. Эти результаты имеют самостоятельное значение для классической астрометрии, космической геодезии, астрофизики и геодинамики и могут использоваться в интересах научных исследований в режиме реального времени.

На втором этапе корреляционной обработки эти суммарные результаты вводятся в реальном времени в виде дополнительных поправок в исходный, специально задержанный по времени в устройстве 28 «FIFO данных» цифровой поток данных, в виде поправок к предвычисленным значениям задержки и частоты интерференции. Поправки вводятся с помощью устройств 29 «X-delay correct» и 30 цифрового смесителя. Величина задержки цифрового потока данных по времени устанавливается равной половине интервала единичного наблюдения.

В результате такой корректировки, аналогично выполненной для всех частотных каналов РСДБ-станций, задержанные исходные цифровые потоки приобретают минимальные величины разности истинных (наблюдаемых) и предвычисленных величин задержек и их производных, то есть синхронизируются.

Эта синхронизация (коррекция) выполняется параллельно для всех независимых интерферометрических баз.

Синхронизированные цифровые потоки одноименных частотных каналов всех РСДБ-станций суммируются в специальном цифровом сумматоре 31 «Сумматор 2-битовый АЦП», который работает на исходной тактовой частоте дискретизации сигналов, одинаковой для всех цифровых потоков, а результаты суммирования подвергаются повторной дополнительной процедуре 2-битового квантования.

В результате на выходе системы корреляционной обработки в устройстве 32 «Форматор РСДБ-данных ФАР» формируются синхронизированные цифровые 2-битовые потоки данных, представляющие собой линейные суммы сигналов для каждой из частот многоканальных приемных систем всех РСДБ-станций опорной пространственно-временнной системы реального времени.

Выходные данные синхронизатора пространственно-временной системы реального времени сформированы в цифровой многочастотный поток цифровых данных фазированной антенной решетки, состоящей из РСДБ-станций, который передается по оптическим и радиоканалам сетей связи одновременно для неограниченного числа потребителей или пользователей опорной пространственно-временной системы реального времени.

Таким образом, синхронизованная РСДБ-система в эквивалентной форме может быть представлена в виде РСДБ-станции с синтезированной апертурой сверхбольших размеров и эффективной площадью, равной сумме эффективных площадей всех антенн РСДБ-системы. Пользователи опорной пространственно-временной системы реального времени имеют возможность взаимодействовать с ней в режиме компаунд-интеферометра, состоящего из большой РСДБ-системы и малой антенны пользователя. Цифровой сигнал на выходе синхронизатора опорной пространственно-временной системы используется на РСДБ-станции с малой антенной эквивалентно цифровому сигналу X_i синхронизатора для корреляционной обработки с помощью собственного однобазового автономного корреляционного устройства.