Пространственный фильтр
Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение точности фильтрации. Фильтр содержит алгебраические сумматоры 1,4,7 и 11, умножители 2,3,6 и 15, блоки задержки 5,8 и 12, блок экстраполяции 13 и блок памяти 14. Цель достигается путем получения оптимального алгоритма вычисления интерполяционной оценки с помощью введенных многоотводной линии задержки 9 и блока умножителей 10. Эти интерполяционные оценки необходимы для формирования выходного рекуррентного алгоритма построения оценок экстраполяции. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 Н 17/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4339410/24-09 (22) 07.12.87 (46) 15.02.90. Бюп. У 6 (72) Т.Г.Макарова и С.Ф.Николаев (53) 621.396.69(088. 8) (56) Васильев К.К. Рекуррентное оптимальное оценивание случайных полей на многомерных сетках. — Метод обработки сигналов и полей: Сб. научных трудов. Саратов: СПИ, 1986, с. 31. (54) ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ФИЛЬТР, (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель. изобретения — увеличе„„SU,» 1543541 А 1
2 ние точности Аильтрации. Фильтр содержит алгебраические сумматоры 1, 4, умножители 2, 3, 6 и 15, блоки 5, 8 и 12 задержки, блок 13 экстраполяции и блок 14 памяти. Цель достигается путем получения оптимального алгоритма вычисления интерполяционной оценки с помощью введенных многоотводной линии 9 задержки и блока 10 умножителей. Эти интерполяционные оценки необходимы для Аормирования выходного рекуррентного алгоритма построения оценок экстраполяции.
I ил.
1543541 оценка фильтрации, полученная на предыдущем шаге
Изобретение относится к специальым средствам вычислительной техники может быть использовано при прост1>анственной обработке радиолокацион5 йых сигналов, обработке сейсмических данных, гравитационных, магнитных и температурных полей.
Цель изобретения — увеличение очности фильтрации. (0
На чертеже приведена электр >ичесая схема пространственного фильтра.
Пространственный фильтр содержит ервый алгебраический сумматор 1, ервый и второй умножители 2 и 3, торой алгебраический сумматор 4, ервый блок 5 задержки, четвертый уможитель 6, третий алгебраический суматор 7« второй блок 8 задержки, ногоотводную линию 9 задержки, блок
10 умножителей, четвертый алгебраиеский сумматор 11, третий блок 12 адержки, блок 13 экстраполяции, блок !
14 памяти и третий умножитель 15.
Пространственный фильтр работает следующим образом.
На первый вход первого алгебраи-! ческого сумматора 1 поступает смесь измеряемого процесса и белого шума ( наблюдения в соответствии с выражени- 30
:ем по всем наблюдениям,включая последнее q(i x« i3-1/i 1 « i3) /ь с1 (1»-1, i -1/i„— 1, i )
Z(i„,1, ) = З((i» «i)) + Н(,(, i)) х х q(1»«л-g) (11
35 нее в точке
1к-1«i)Оценка фильтрации
Л А
q (1 1 «1 /1» 1 «1 ) = с (1 «1 «1 / ) ((, х 1 1))р /1х 1 -) 1х 1 4 )Д»
< 1 /i 1,ig) (3) где Z(i,i ) m-мерный вектор наблюдаемого процесса, m и-мерная матрица измерений, m-мерный вектор белого
40 нормального шума наблюдения с заданной интенсивностью Вк(i„,i ),. не коррелированной с — 45 порождающим шумом а (j.g «ig) «
Н (1,,i ) х(„, )— реализуется на выходе второго алгебI раического сумматора 4, оценка инл !1 терполяции q 1 (i» -1, i y-1 / i„- 1, i ), определяемая уравнением
РА
q (i»-1,i -1/i»-1,i ) = q(i„-1, 1„) ! к Р% (»-19133i,-1,1)) P9(i»-1, В -1, > (г!!„-1,! > — н< „-t,, >
q(;„->,!«! „-г,,>>), !а>,i ) = +J(i» i,)»
1,i ) +
1/i» — 1, i )+
1к 1 i - 1/i» (2) С«(л Х « - ) " Х л qt(i» — «i3)
R(»« „)q (1 х л
+ N(ly«l!p)q
1«1-О) « (1 реализуется на выходе третьего алгебраического сумматора 7. Оптимальная а на второй вход — оценка экстраполяции, приведенная к Размерности вектора наблюдения: л где q (i„-.1, i! /i „-1, i! ) в точке
1„-1, 1)« оценка интерполяции в точке х у построенная на основе всех наблюдений,включая последнее в точке
1g 1, 2)«« оценка интерполяции в точке
1„-1, i -l, построенная на основе всех наблюдений,включая послед5 154
| по критерию минимума,среднего квадрата .ошибки интерполяционная оценка ф(1)(,1; — 1/i„-1, i ) описывается уравнением л
q(1x 1) 1/1х-1,1„= ч ((. д(-1/1х,i -1) + Q Ч (1х,i -1, — i%=i«-1 Cx -(jx " - ) (jx " - ) + X q ("
1«3x i ) (3x iy) где q (i „, i(-1, j x, j() — коэффициент передачи 15 ((3 „, j )-процесса, который равен
3541 6
A (i„,i ) = H<(i„-1,i() I
«Р (д -1,1.„,1 -1,i() х!
«P (1x 1,1q 1 -1,1q) ст (ix 13)%%
20 (6) 30
A (ix ° i() = F (4 1xiiI) — (A,(i„,ii) — eq(i„-1,ii)7
-(. х Р,„(1„1 1 з „1 pl() x
Ç5 х Н (1х-1,>i ) (16)
Матрицы ошибок экстраполяции, входящие в уравнения («) — (16) и в уравнения для коэффициентов (5), опи40 сываются выражениями где
50
55 (12) q> (ix i(I 1, j „3 AI) Pi}(ix i(}
3X 3II) (} (Зх ° 3g Зхх3() (Р! (} (Зх 3 Зх 3 ) Р(Р (37 3(I
)„) )) í (a „,) )
Коэффициенты, входящие в матрицу ошибок экстраполяции
Р,}4х ii x. x,1„) ф (i „ i))
Н((iх з1 } R(ix i))Hc(iхэi(})
+ (Х ° i )НЗ(-К ig) + BX)(iX >iiI) x() Н,(i„i ) = Ст (1„,. () (3 (1„, )+
Fi (i„,i()R (ix,з.„) + А((1„,з.„) х (х„,i g), (8)
Hi((ix хi(}) Cz (ixхi ) ((1 «i )+
+ Fg(>x I}}R (-х () + А (1х 1 )х
x N .(i„,i ), (9)
Н (х .i ) = т,(х i ) У (х.i )+
+ F)(i„ i>)R (ix i ) + A>(ix i )i М (iÄ,11) . (10) для пространственного фильтра имеют вид с ( тi
1хi5) (11) (ix,i)) = C (i„,i)) т«
Р(у()-х 1,1(1х.F<(i»i>) = P+(i»i -1;i> 1> ( - Р х " " )"
3« х-)
r .. T
«(3, i -1) ч (j,,i>-1
=1
3х х Х,}
Зх 1()Н (j х i)) qe (хх
1»3Х э )) 1 (14) (х,i ) У i -i, „-t;fi„-14
+ Z. Р, („-1;i>-1;3„ i>-1) .(= (jx i 1) Ч (4 i ! Х-1
i(,-1)+ .,7 P (i. -1,i -1, / 0 ) H (3 ) ч („
j„,i ), (15) Р(} (х+1 х i . " 3 х э
= P (i„+1, iII-1, j +1, i)-1) х х(Р(3„,i„+1) + P (iх+1, i -1
j х ), 2}R (j х, iII-1) + P (ix+1 х -1, jx+ I, i(-» Н (х, -1) -.
)«+(Р(}(х «+1 x >(I 1 skx i>y
?х«! +( т . т (k„x i 1) q > (j „x i 2эkx х
-1)1 1т(3 дЯ1< jx i„j
Р (i„+1,1,-1,1,i)) = P (i„+1 °
1543541
1, -l,jx-l,i() p (j „,i ) +
+ P() (ix+1»iy »jx хi 1)"
xR („,, ) + Р, („+1, -1;
) (, q) ." (l + l,i) —.1;1с„,i)-1) Н (k„,i)-l)» r т 10 Xq q (Д 1(»1 1 kkx i) 1) + Ъ ,)х-1 + Р (i„+1), l,k„,i)) )(kX =1 <н (k„,(1) q (1 ",1 — ),k„(1)gx . 15 х К (j X, i() — P g(i.„+1, "х=,1х- i)-1,k„,i(-1) Н (kx, — 1) х 20 х
)х -1 + Р,„(i„+1,i 1;k„,i)) а 1(х =1 Кн (k„,(3) Цт ()„-),i÷-1;х„1 25 "N )jX (18) для 1 «j< i». j(= i P (iX+1, i 1; 1, i(I) = P (i„+1 1 -1;1;1 -1) R (l,i ) I (19) 35 для j„= l, 1= i3Уравнение (5) реализовано на линии 9 задержки, блоке 10 умножителей и четвертом алгебраическом 45 сумматоре 11. 3 -процесс с выхода n(l .paoro алгебраического сумматора 1 поступает на вход линии 9 задержки длиной 2 1» — 2 дискретов, причем п(перед записью g (i.„-l,i(,) происхо- 50 дат сдвиг ранее зайисанной информации и крайние значения (в данном случае 1 (д1(- 1 i -?) теряются. В бпо h ке 10 умно жите)(е(() -процессы умножаются MB соответствующие коэффици- 55 еиты, причем значение каждого коэффициента устанавливается в соответствии с урав)(е)(ием (5),. КоэАд)ициен г Таким образом, получен оптимальный алгоритм вычисления интерполя- 40 Л. ционной оценки q(i,,i -l/ix -l,i ). устанавливается равным нулю, если этот -процесс не участвует в„формировании оценки интерполяции (1(11,, х !уi ) и равным, q)(ix, i(1 ), если он используется в уравнений (5). На выходе четвертого алгебраического сумматора 11 реализуется полное уравнение оценки (5), причем с выхода блока 14 памяти пос) тупает оценка фильтрации (i„,i(Ф -1/ix,ig-l), полученная на предыдущей строке. В блоках 5, 8 и 12 задержки происходит задержка оценок на один дискрет по оси ОХ для формирования рекуррентного алгоритма построения оценок экстраполяции. Формула изобретения Пространственный фильтр, содержащий последовательно соединенные первый алгебраический сумматор, вход которого является входом пространственного фильтра, первый умножитель, второй алгебраический сумматор, пер- вый блок задержки, блок экстраполяции и третий умно)((итепь, вход и выход которого соединены с вторыми входами второго и первого алгебраических сумматоров соответственно, последовательно соединенные четвертый умножитель, третий алгебраический сумматор и второй блок задержки, выход которого соединен с вторым входом блока экстраполяции, последовательно соединенные блок памяти, четвертый алгебраический сумматор и третий блок задержки, выход которого соединен с третьим входом блока экстраполяции и вторым входом третьего алгебраического сумматора, причем выход второго алгебраического сумматора является выходом пространственного фильтра и соединен с входом блока памяти, о т л и ч а ю щ к й— с я тем, что, с целью увеличения точности фильтрации, введены блок умножителей и многоотводная линия задержки„ i-й .отвод которой, где 1,(2I„- 2)» Z» Э, соединен с i-м вхОдом блока умножите.(ей, i-й выход которого соединен с (i + 1) — м входом четвертого апгебр;и(ческого сумматора, причем вход мнот оотводной линии задержки соединен (. входом четвертого умножитепя и 1)1-.)х<»(ом первого алгебраического (.Умм()тора.
