Устройство для классификации сигналов

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и м.б.использовано для классификации электрических сигналов.Цель изобретения - повьшение точности устройства, что достигается введением формирователей уровня 3, элемента ИЛИ 4, триггера 5, генератора 6, элемента И 7, счетчика 8, дептфратора 9 и блока отображения 10, что позволяет разбивать амплитуду исследуемого сигнала на N уровней, и определять время нахождения сигнала на соответствующем амплитудном уровне и, сравнивая эти величины, вьщелять сигнал. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 0 06 К 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4004661/24-24 (22) 06.01.86 (46) 23.11.87. Бюл. Р 43

Юкпд

Фиа 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (72) П.И.Бурмасов, В.А.Галкин и Л.Б.Кульков (53) 621.327.12 (088.8) (56) Патент Японии Р 49-12021, кл. 97(7)НЗ, опублик. 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ф 438028, кл. G 06 К 9/62. 1972...(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и м.б.использовано для классификации электрических сиг н алов . Цель из о брет ения — повьппе ние точности устройства, что достигается введением формирователей уровня 3, элемента ИЛИ 4, триггера 5, генератора 6, элемента И 7, счетчика 8, дешифратора 9 и блока отображения 10, что позволяет разбивать амплитуду исследуемого сигнала на N уровней, и определять время нахождения сигнала на соответствующем амплитудном уровне и, сравнивая эти величины, выделять сигнал, 1 з ° и. ф-лы, 7 ил.

1 с>

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для классификации электрических сигналов.

Цель изобретения — повышение точ— ности устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — циклограмма работы устройства; на фиг.3 и 4 исследуемые электрические сигналы;, на фиг.5 и 6 — плотности распределения времени нахождения исследуемого сигнала на определенном уровне для сигналов класса А и класса Б; на фиг,7 — сравнение плотностей распределения.

Устройство содержит усилитель 1, блок 2 задания весовых коэффициентов, формирователи 3 уровня сигнала, элемент ИЛИ 4, триггер 5, генератор 6 импульсов, первый элемент И 1, счетчик 8, дешифратор 9 и блок 10 отображения.

Формирователь уровня содержит IIo роговый элемент 11, элемент НЕ 12 и второй элемент И 13.

Классификация сигналов по классам заключается в определении среднего времени нахождения данных сигналов на одном или нескольких информативных уровнях. По значению данного времени, которое является информативным признаком определенного класса, производится классификация.

Информативный уровень (или уровни) определяется на стадии обучения. Он несет наибольшую информацию о различимости сигналов. не сработал, на его выходе с игнал отсутствует и с выхода элемента HF. 12 подается сигнал на третий вход элемента И 13. При наличии сигнала на первом входе элемента И 13 с его выхода выдается сигнал через элемент

ИЛИ 4 на третий вход элемента И 7.

Импульсы с кварцевого генератора 6 через элемент И 7 начинают поступать на счетчик 8 импульсов. Наличие сигнала на первом входе элемента И 13 обуславливает измерение времени нахождения исследуемого сигнала x(t) на соответствующем амплитудном уровне. Отсутствие сигнала исключает данные измерения.

При достижении сигналом x(t) второго амплитудного уровня срабатывает пороговый элемент 1 1 и на его выходе появляется сигнал, закрывающий через элемент НЕ 12 элемент И 13, на выходе которого сигнал исчезает. Отсутствие сигнала на выходе элемента И 13 приводит к закрытию элемента И 7. Им-. пульсы с кварцевого генератора 6 не поступают на счетчик 8. Количество импульсов, подсчитанных счетчиком 8, пропорционально времени нахождения исследуемого сигнала x(t) на первом амплитудном уровне.

Появление сигнала на выходе порогового элемента 11 открывает элемент

И 13 при наличии на его первом входе сигнала. На третьем входе элемента

И 13 сигнал есть, так как пороговый элемент 11, настроенный на третий уровень, не сработал и на выходе элемента НЕ 12 сигнал имеется, С выхода

Устройство работает следующим образом..

Входной сигнал x(t), подлежащий классификации, усиливается входным усилителем 1 до необходимого значения и подается через блок 2 задания весовых коэффициентов на все пороговые элементы 11 формирователей 3 .уровня одновременно. С помощью блока 2 задания весовых коэффициентов пороговые элементы 11 настраиваются на определенный амплитудный уровень сигнала

x(t). После команды "Пуски с триггера

5 на второй вход элемента И 7 выдается сигнал. При нахождении исследуемого сигнала x(t) на первом уровне сра.батывает пороговый элемент 11 и выдает сигнал на второй вход элемента И

13. Так как гороговый элемент 11, настроенный на второй уровень, еще

55 мента И 7. Элемент И 7 открывается и счетчик 8 производит подсчет импульсов, поступающих с кварцевого генератора 6.

При достижении сигналом x(t) третьего амплитудного уровня срабатывает пороговьй элемент 11 и сигнал íà его выходе через элемент НЕ 12 закрывает соответствующий элемент И 13 и открывает соответствующий элемент И 13.

Далее все происходит аналогично рассмотренному. Процесс происходит до тех пор, пока амплитуда исследуемого сигнала х() не снижается. Тогда на выходе определенного порогового элемента сигнал исчезает и тем самым обеспечивается закрытие соответствующего ему элемента И 13 и открытие

40 элемента И 13 сигнал через элемент

ИЛИ 4 поступает на третий вход эле1354222 элемента И 13 в формирователе уровня, настроенного на нижестоящий амплитудный уровень. Все операции повторяются до тех пор, пока не поступает ко11

5 манда Останов" на триггер 5.

Измерение времени пребывания исследуемого сигнала x(t) на определенном амплитудном уровне происходит лишь тогда, когда на первый вход эле- 1О мента И 13 соответствующего формирователя уровня подан сигнал. Таким образом, сигнал Y(t) =y fx(t)), где

<((х) — оператор преобразования, определяемый совокупностью сигналов на 15 первых входах элементов И 13, преобразуется в импульсы, подсчитываемые счетчиком 8. По значению количества импульсов можно судить о номере класса предъявленного сигнала. Число им- 2О пульсов, подсчитанных счетчиком 8, через дешифратор 9 высвечивается на цифровом табло 10. Оператор преобразования q(x) запоминается в виде комбинации сигналов на первых входах 25 элементов И 13. Адаптация устройства производится на этапе обучения и заключается в подборе такого оператора преобразования Cp(x), который обеспечивает правильную классификацию дан- чО ной совокупности сигналов.

Устройство на стадии обучения работает следующим образом. Исследуемые сигналы x(t) разбиваются по амплитуде при помощи блока 2 задания весовых коэффициентов на и уровней.

Путем последовательной подачи единичного потенциала (фиг.1) на установочные входы (первые входы элемента

И 13) формирователей уровня (ФУЗ, ФУ4,..., ФУИ), что соответствует выделению из сигнала только соответствующего уровня, последовательно находят средние значения времени нахождения исследуемого сигнала на каждом 45 амплитудном уровне. Для этого подают сигнал "Пуск" на триггер 5, Импульсы с кварцевого генератора 6 не проходят через элемент И 7 на счетчик 8, так как на элементе И 7 отсутствует сиг- 5О нал на третьем входе. При достижении исследуемым сигналом x(t), снимаемым с усилителя 1 и проходящим через блок

2 задания весовых коэффициентов, уровня амплитуды, на который настроен 55 соответствующий ФУ(К), с последнего выдается сигнал через элемент ИЛИ 4 на третий вход элемента И 7, который начинает пропускать импульсы с кварцевого генератора 6 на счетчик 8 импульсов.

При достижении исследуемым сигналом уровня амплитуды, на который настроен следующий ФУ (П+1), сигнал с выхода ФУ(П) исчезает, элемент И 7 запирается и импульсы с кварцевого генератора 6 перестают поступать на счетчик 8. При снижении амплитуды исследуемого сигнала все происходит, аналогично, но в обратном порядке (фиг.2). Счетчик 8 суммирует импульсы за время нахождения исследуемого сигнала на выбранном уровне до прихода команды "Останов" на триггер 5, т.е. за строго фиксированный промежуток времени Т. В результате на цифровом табло 10 высвечивается число импульсов, пропорциональное времени нахождения исследуемого сигнала на выбранном уровне за период Т (m ). Аналогичные операции проводятся и на других уровнях. Если имеется группа сигналов, принадлежащих классу А, все операции проводятся для этой группы, но тогда уже находится среднее время нахождения исследуемых сигналов на каждом уровне m

Ь и! ;„

1 1

m к 1 - 1 где L — количество сигналов класса А.

Аналогичные операции производятся и с сигналами класса Б и находятся m .

По максимальному абсолютному значению разницы средних значений времени нахождения исследуемого сигнала для класса A(m„) и класса Б(т„) находят один или несколько информативных уровней (m„— m„) = max.

Амплитудный уровень сигнала, выб-ранный таким образом, несет максимальную информацию о различимости сигналов. На этом уровне будет максимальное отличие классифицируемых сигналов.

Все операции по нахождению информативного уровня являются обучающими процедурами и проводятся один раз для неизвестных сигналов, принадлежащих разным классам. В зависимости от найденного информативного уровня(ей) подается единичный потенциал на установочный вход(ы) соответствующего (щих) формирователя(ей) уровня, а установочные входы других формирователей уровня заземляются, 1354222 заканчивается.

mon

На этбм этап обучения устройства

Ф о р м у л а и з î 6 р е т е н и я

1. Устройство для классификации сигналов, содержащее последовательно соединенные усилитель и блок задания весовых коэффициентов, о т л и ч аю щ е е е я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены N формирователей уровня сигнала, где N - число амплитудных уровней сигнала, элемент ИЛИ, триггер, генератор импульсов и последовательно соединенные первый элемент И, счетчик, дешифратор и блок отображения, первый и второй входы первого элемен-. та И соединены с выкодом генератора 2р импульсов и с прямым выходом триггера, прямой вход которого является входом Пуск" устройства, а инверсный вход является входом "Останов" устройства, третий вход элемента Ъ сое- 25 динен с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с первыми выходами формирователей уровня сигнала, первые входы которых соединены с выходами блока заданий весовых коэффициентов, второй вход N-го формирователя уровня сигнала соединен с вторым выходом (N-1)-го формирователя уровня-сигнала.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что формирователь уровня сигнала содержит пороговый элемент HE и второй элемент И, выход которого является первым выходом формирователя, первый вход второго элемента И является установочным входом формирователя, второй вход второго элемента И и вход элемента

НЕ соединены с выходом порогового элемента, вход которого является пер вым входом формирователя, выход элемента НЕ является вторым выходом формирователя, третий вход второго элемента И является вторым входом формирователя уровня сигнала, 1354?22 й „ь

trotter

tg+ tn

Ь gg

У ю

0

7 б

Ц

11 Й12 413 t14 -15 1б 17 Ф 1

4у ++ 620

1 25 9567 0 810

Ри.г. б

1354222

Составитель A.Ãëîòîâ

Техред Л.Олийнык

Корректор А.Тяско

Редактор Н.Тупица

Заказ 5696/45 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4