Нелинейный цифровой фильтр

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

giy3003339 (61) Дополнительное к авт. саид-ву Р 813701 (22) Заявлено 19.11. 81 (21) 3359673/18-09 (И) М. Кл.з с присоединением заявки М (23) Приоритет

Н 03 Н 17104

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 07 03 83.Бкзллетеиь Йо 9

)53) УДК 621. 372 ° .544(088.8 ) Дата опубликования описания 07.03.83 (72) Авторы изобретения

3.В. Борисов и Л.П. Котенко (71) Заявитель (54 ) НЕЛИНЕЙН Я ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для фильтрации результатов измерений двух функционально связанных параметров, например дальности и скорости, которые выражены цифровым кодом.

По основному авт. св. Р 813701 . известен нелинейный цифровой фильтр, содержащий две цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных блока сравнения, двусторонне

ro ограничителя, сумматора и нерекурсивного фильтра, выход которого подключен к другим входам соответствующих ему блока сравнения и сумматора, а также блока оценки дисперсии измерений, вход которого подключен к выходу соответствующего ему двустороннего ограничителя, первый выход— к входу соответствующего двустороннего ограничителя, а второй выход — к управляющим входам нерекурсивных фильтров, причем выход сумматора каждой из цепей подключен к другому сигнальному входу нерекурсивного фильтра другой цепи t1 l.

Недостатком устройства является относительно низкая точность фильтрации в условиях переменной во времени величины корреляционного момента.

Цель изобретения - повышение точности фильтрации.

Для достижения цели в нелинейный цифровой фильтр введены элемент ИЛИ, два блока запрета, перемножитель и дополнителвный нерекурсивный фильтр, причем к входам элемента ИЛИ подключены дополнительные выходы двусторонних ограничителей, к выходу - управляющие входы блоков запрета, информационный вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего двустороннего ограничителя, к входам перемножителя подключены выходы блоков запрета, к выходу - вход дополнительного нерекурсивного фильтра, выход которого соединен с дополнительными управляющими входами нере- . курсивных фильтров °

На чертеже представлена структур- ная электрическая схема нелинейного цифрового фильтра.

Нелинейный цифровой фильтр содержит две цепи, каждая иэ,которых состоит из последовательно соединенных блока 1-1 (1-2 ) сравнения, двустороннего ограничителя 2-1 (2-2 ), сумматора 3-1 (3-2 ), и нерекурсивного

1003339 фильтра 4-1 (4-2 ), выход которого подключен к другим входам соответствующих ему блока 1-1 (1-2 ) сравнения и сумматора 3-1 (3-2 ), а также блока 5-1 (5-2 ) оценки дисперсии измерейий, вход которого подключен к 5 выходу соответствующего ему двустороннего ограничителя 2-1 (2-2 ), первый выход к входу соответствующего двустороннего ограничителя 2-1 (2-2 ) второй выход — к управляющим входам нерекурсивных фильтров 4-1 (4-2), причем выход сумматора 3-1 (3-2),каж,дой из цепей:подключен к другому сигнальному входу нерекурсивного фильтра 4-2 (4-1) другой цепи, а так-15 же элемент ИЛИ 6, каждый из двух входов которого подключен к выходу соответствующего ему двустороннего ограничителя 2-1 и 2-2, а выход к управляющим нходам двух блоков

7-1 и 7-2 запрета, информационный вход каждого из которых подключен . к сигнальному выходу соотнетствующего ему двустороннего ограничителя

2-1 (2-2 ), а выход — к последовательно соединенным перемножителю 8 и 25 дополнительному нерекурсивному фильтру 9, выход которого подключен к управляющим входам нерекурсивных фильтров 4-1 и 4-2.

Устройство работает следующим об- 30 разом.

В установленном режиме при отсутствии аномальных искажений измеряемых параметров, а также при постоянных дисперсиях ошибок измерений и g5 корреляционном моменте результаты измерения скорости Ч; и дальности в.моменты времени t> поступают

М на входы цифрового фильтра. Примем, что измерения дальности S% и скорос- 40 ти Ч. в моменты времени t; являются несмещенными и проводятся с ошибкой характеризующейся дисперсиями

62 и g2 соответственно.

S Ч

При этом значения скоРости Ч; и 45 через соответствующие им блок 1-1

1 (1-2 )сравнения, двусторонний ограничитель 2-1 (2-2 ), сумматор 3-1 (3.-2 ) поступают на входы нерекурсивных :. . г фильтров 4-1 (4-2) ° На выходе нерекурсивного фильтра 4-1 измерения скорости Ч; имеют. скользящую оценку скорости Ч7, а на выходе нерекурсивного фильтра 4- 2 измерения дальности оценку дальности S. При этом в

Ф каждой цепи отрицательная обратная связь от нерекурсивного фильтра

4-1 (4-2 ) к блоку 1-1 (1-2 ) сравнения компенсируется положительной обратной связью от нерекурсивного фильтра 4-1 (4-2 ) к сумматору 3-1 60 (3-2 ).

При появлении аномальных ошибок измерений двусторонний ограничитель

2-1 (2-2 ) ограничивает их сверху и снизу. Одновременно с этим с выхода двустороннего ограничителя 2-1 (2-2) сигнал поступает на вход блока 5-1 (5-2 ) оценки дисперсии измерений, в котором производится интервальная скользящая оценка дисперсии оши-. бок измерений. Этот блок 5-1 (5-2) оценки может представлять собой последовательно соединенные квадратор и усилитель. Сигнал с выхода блока

5-1 (5-2) оценки подается на вход двустороннего ограничителя 2-1 (2-2) соответствующей цепи фильтрации и на входы нерекурсивных фильтров

4-1 (4-2).

Если дисперсии ошибок измерений изменяются, то изменяются н соответствии с этим и пороги ограничений ограничителей 2-1 (2-2 ), а также вносятся поправки в значения выходных сигналов генераторов стандартных сигналов нерекурсивных фильтров 4-1 (4-2), что. соответствует изменений постоянных коэффициентсэ, являющихся функцией 62, 6, К, t;, где

К вЂ” корреляционнйй момент, t; — текущий момент времени.

Одновременно с этим сигналы с выходов двусторонних ограничителей

2-1 (2-2), равные (S - 5+) и (V.-М+) через нормально открытые блоки 7-1 (7-2) запрета поступают н перемножитель 8, на выходе которого образуются произведения а; (S;- S")(×;-Ч").

Сигналы с выхода перемножителя

8 поступают в дополнительный нерекурсивный фильтр 9, работающий в режиме скользящего усреднения, на вы-. ходе которого образуется оценка корреляционного момента где m — число регистров нерекурсинного фильтра 9.

Оценка К подается на управляющие входы нерекурсивных фильтров 4-1 и

4-2,.в результате чего происходит подстройка параметров фильтров и тем самым повышается точность фильтрации в условиях переменной величины корреляционного момента.

В то же время, если сигнал на входе одного из.двухсторонних ограничителей 2-1 и 2-2 будет превышать верхний порог ограничений или будет меньше нижнего порога ограничений, то на выходе соответствующего двустороннего ограничителя 2-1 или 2-2 появляется сигнал, что соответствует аномальному искажению измеряемого параметра. Сигнал с выхода элемента ИЛИ б закрывает блоки 7-1 и

7-2 запрета, сигналы через которые с выхсдов двусторонних ограничителей 2-1 и 2-2 на входы перемножителя 8 не поступают. Этим самым оценка корреляционного момента произво1003339

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 1589/45 Тираж 934 Подписное

Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная,4 дится только на основе обработки неискаженных результатов измерений.

Таким образом, повышается точность фильтрации в условиях переменной величины корреляционного момен.— та, который определяется только по неискаженным результатам измерений обоих функционально связанных параметров.

Действительно при одновременном измерении скорости Ч и дальности S до движущегося объекта по результатам измерений скорости и дальности в дискретные моменты времени (Ч;, S ) оценки + H 5"в нерекурсивных фильтрах 4 получают по алгоритму где К вЂ” корреляционный момент, t; — момент измерений, 4 Ч,G — дисперсии измерений скорости и дальности Ч и 5, в — количество измерений.

В устройстве-прототипе не предусмотрена перестройка нерекурсивных фильтров в соответствии с изменениями величины корреляционного момента.

Поэтому, если текущее значение К будет отличаться от априорного значения, на которое настроены нерекурсивные фильтры, то оценки Ч"н, будут относительно грубыми.

В предлагаемом устройстве на направлякитие входы нерекурсивных фильтров поступают интервальные скользящие во времени оценки корреляционного момента. В результате этого нерекурсивные фильтры перестраиваются и тем самым обеспечивается повышение точности фильтрации, так как оценки Ч и S будут более точными.

Нелинейный циФровой фильтр по авт. св. 9 813701, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности фильтрации, в него

15 введены элемент ИЛИ, два блока запрета, перемножитель и дополнительный нерекурсивный фильтр, причем к входам элемента ИЛИ подключены дополнительные выходы двусторонних ограничителей, к выходу — управляющие входы блоков запрета, информационный вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего двустороннего ограничителя, к входам перемножителя подключены выходы блоков запрета, к выходу — вход дополнительного нерекурсивного фильтра, выход которого соединен с дополнительными управляющими входами нерекурсивных фильтров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 813701, кл. Н 03 Н 17/04, 1979

35 (прототип).