БПФ ОБПФ в звуковизоре Опции

[Acvarif]

Пытаюсь разобраться в математике обработки сигналов звуковизора http://www.cta.ru/cms/f/441553.pdf.
Возникают непонятки. Прошу помочь разобраться.
1. Может у кого имеется скан этой книжки http://urss.ru/cgi-bin/db.pl?lang=Ru&b...ok&id=69052
2. К звуковизору Нептун имеются некоторые матвыкладки но сомневаюсь правильно-ли я понимаю данную математику. Матвыкладки на 2_х страницах.
Все построено на ПЛИС. Имеется антенна 48 элементов. В воде через эти элементы излучается ЛЧМ сигнал длительностью 1мс средней частотой 450 кГц, и на эти-же элементы осуществляется прием отраженных сигналов. Далее принятые сигналы с каждого элемента фильтруются цифровым фильтром (частота выборок 600 кГц) и передаются по Ethernet на ПК. На картинках последовательные шаги обработки принятых сигналов.
Не понятны некоторые шаги данной последовательности обработки.
1. Преобразование Фурье входной выборки - тоесть Фурье по частоте. Зачем?
2. Формирование характеристик направленности антенны для каждой спектральной компоненты. Я так понимаю это должен быть БПФ по пространству. Проще говоря БПФ в котором входними элементами являются данные сразу из 48 элементов антенны. Таким образом можно сформировать ДФУ(диаграммно формирующее устройство). Тут вроде понятно, если это действительно так. Сомневаюсь правильн-ли я понял...
3. Корреляционная обработка сигнала в каждом сформированном угловом канале - это тоже понятно. Все деляется для увеличения разрешаюшей способности по дистанции.
4. Квадратурная обработка - что имеется ввиду? Что нужно проделать дальше с сигналами и с какими?

Если кому не сложно, поясните пожалуйста популярно данную математику... Как на ее базе пулучается изображение. В первую очередь зачем в этой цепочке первый пункт?

[serjj]

1. Преобразование Фурье входной выборки - тоесть Фурье по частоте. Зачем?

Широкополосное диаграммообразование (Wideband beamforming). Звуковой сигнал в воде представлен широкополсной моделью, т.к. ширина полосы сопоставима с несущей частотой. Т.е. коэффициенты пространственной обработки (формирования луча, beamforming) будут зависеть от частоты. Есть два основных варианта: а) классический, ввод управляемых задержек в каждый приёмный канал с высокой точностью б) формирование луча в частотной области. Второй вариант даёт выигрыш по ресурсу/цене, т.к. на формирование задержек требуется либо ставить высокочастотные АЦП либо реализовывать задержку на фильтрах (all-pass delay filters, andyp недавно выкладывал по ним статью). Реализация же beamformer'a в частотной области эквивалентна классическому методу. В гидроакустике её поэтому и используют.

2. Формирование характеристик направленности антенны для каждой спектральной компоненты. Я так понимаю это должен быть БПФ по пространству. Проще говоря БПФ в котором входними элементами являются данные сразу из 48 элементов антенны. Таким образом можно сформировать ДФУ(диаграммно формирующее устройство). Тут вроде понятно, если это действительно так. Сомневаюсь правильн-ли я понял...

БПФ может быть по частоте, а может быть по пространству. В первом случае осуществляется переход в частотную область (см. выше), во втором - перевод из временного/частотного домена в домен лучей (beamspace preprocessing). Используется главным образом для а) первичной декорреляции и б) для уменьшения ранга получаемой в итоге системы линейных уравнений (при сохранении энергетического выигрыша).

4. Квадратурная обработка - что имеется ввиду? Что нужно проделать дальше с сигналами и с какими?

Ну про это почитайте отдельно. Миллион текста написано на всех языках мира. По сабжу - в цифре реализацию частотного beamformer'a можно сделать как в лоб (обработка реального сигнала с АЦП, он станет комплексным после Фурье) так и после гетеродина/фильтра/децимации. Учитывая, что у вас несущая 450 кГц, разумно сначала сделать вторым способом, перейдя на baseband и понизив символьную, а потом делать пространственную обработку. Если же несущие порядка десятков кГц, то можно делать beamforming и напрямую.

[Acvarif]

Спасибо. Общий смысл понятен. Некоторые термины для меня новые. Например Wideband beamforming. Нужно почитать... Если не сложно подскажите пожалуйста где про это можно почитать на русском.
По поводу децимации - так-таки оно и сделано. В устройстве реализована децимация на 5 и далее фильтр и передача данных на ПК.
Пока все же самый непонятный пункт N1.
Каким образом получив данные БПФ каждой выборки в каждом из 48_ми каналов можно сформировать лучи (многолучевую диаграмму направленности)?
Судя из характеристик устройства там организовано 100 лучей по углу места. Тоесть действительно так-таки оно и есть.
Ведь если, например, выполнять последовательно БПФ в одном из 48_ми каналов то последовательно на выходе БПФ будет возникать частотный спектр присутствующий в этом канале.
Кстати не понятно скольки-точечный в этом случае нужет БПФ? То же будет происходить и влюбом другом канале. Но как из этого потом получить лучи, да еще аж 100 штук?

Сообщение отредактировал Acvarif - Oct 1 2015, 08:27

[petrov]

Ведь если, например, выполнять последовательно БПФ в одном из 48_ми каналов то последовательно на выходе БПФ будет возникать частотный спектр присутствующий в этом канале.
Кстати не понятно скольки-точечный в этом случае нужет БПФ? То же будет происходить и влюбом другом канале. Но как из этого потом получить лучи, да еще аж 100 штук?

В широкой полосе диграмма напраленности антенной решётки зависит от частоты, разбиваем сигнал на N полос, в каждой полосе весовой комплексный коэффициент свой, ессно количество полос нужно минимальное, только чтобы можно было сформировать диграмму направленности независимую от частоты.