Способ обобщенного порядкового препарирования сигнала и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51 ) 5 Н 03 M 1 /12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4863092/24 (22) 04.09.90 (46) 23.03.93, Бюл. N 11 (71) Научно-производственное объединение

"Астрофизика" (72) Ю.Ф,Кутаев (73) Ю,Ф,Кутаев (56) Венедиктов M.Ä, и др. Дельта-модуляция. — M,: Связь, 1976, с. 164.

Авторское свидетельство СССР .

М 1510089, кл. Н 03 М 1/00, 1989. (54) СПОСОБ ОБОБЩЕННОГО ПОРЯДКОВОГО ПРЕПАРИРОВАНИЯ СИГНАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) И зобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к предобработке сигналов корреляционных систем, и позволяет повысить достоверность предобработки и расширить возможности применения в корреляционных системах за счет исключения из препарирования искажаемых при изменениях фона граничных перепадов между сигналами реального фо на и объекта, ослабления препарирования

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения, в корреляционных устройствах работотехнических систем и систем распознавания образцов.

Цель изобретения — повышение достоверности. за счет исключения из преобразования ранговой дельта-модуляцией перепадов между сигналом фона нулевого значения и сигналом объекта и уменьшения влияния разностных сигналов высоких порядков (рангов), и расширение функциональных возможностей за счет значений вэрьируемости значений положительных, „„5U„„1804697 АЗ разности его дискретизированных значений, корреляция которых убывает с ростом порядка препарирования пропорционально номеру порядка препарирования, и адаптации к последующей корреляционной обработке путем выбора оптимальных значений положительных, нулевых и отрицательных перепадов сигнала в формируемых препарированных сигналах, Способ реализуется в устройстве, содержащем группы по m элементов вычитания 1, элементов задержки 2 и 23, делителей 3, дискретизаторов 4 и 24, компараторов 5 и 6, элементов ИЛИ-НЕ 9, элементов И 10...13, коммутаторов 14, 15, 16. сумматоров 20, источники положительного и отрицательного опорных сигналов 7, 8 и источники опорных сигналов с регулируемой амплитудой и полярностью 17, 18 и 19.

Входы 25 и 26 являются информационным и тактовым входами устройства, à m выходов

27 — информационными выходами устройства для выхода препарированных сигналов

i-ro порядка препарирования, где i = 1,...,m.

2 с. и 1 з и. ф лы, 2 ил. нулевых и отрицательных перепадов сигнала в формируемых препарированных сигналах применительно к сущности информационной задачи, решаемой в ходе выполнения последующей корреляционной об работки.

На фиг,1 приведена блок-схема устройства, реализующего заявляемый способ; на фиг.2 — временные диаграммы сигналов.

Устройство, реализующее способ. содержит группы no m элементов вычитания 1, элементов задержки 2, делителей 3, дискретизаторов 4, первую и вторую группы по m компараторов 5 и 6, источники положительного и отрицательного опорных сигналов 7

1804697 и 8 соответственно, группу по m элементов

ИЛИ-НЕ 9, первую, вторую и третью группы по m элементов И 10, 11 и 12 соответственно, первую, вторую, третью и четвертую группы по m коммутаторов 13, 14, 15 и 16 соответственно, источникидополнительных опорных сигналов и регулируемой амплитудой и полярностью 17, 18 и 19, группу по m сумматоров 20. источник сигнала порога 21, дополнительный компаратор 22, дополнительные группы по m элементов задержки 23, и дискретизаторов 24. Входы 25 и 26 являются информационным и тактовым входами устройства соответственно, а группа по m выходов 27 — группой информационных выходов устройства.

Заявляемый способ включает задержку входного сигнала x(t) (фиг,2а) íà i периодов дискретизации Т, где i = 1,...,m, (m — число порядков), осуществляемую элементами задержки 21,...,2,„(задержка входного информационного сигнала нэ 1, период дискретизации представлена на фиг.2в); формирование m разностных сигналов

%

11,-...,1п, (фИГ.2Г); ДЕЛЕНИЕ i-ГО раЗНОСтНОГО сигнала i-ым делителем 3» в С раз (С = 1 либо

С = »); дискретизацию выходного сигнала I-го делителя в i-м дискретизаторе, на тактовый вход которого поступают тактовые импульсы (фиг,2б) с тактового входа 26 устройства, каждое I-å дискретизированное значение запоминается в I;M дискретизаторе на период дискретизации Т, сравнение выходного сигнала i-го дискретизатора (фиг,2г для! = 1) в компараторах 5» и 6» с положительным и отрицательным опорными сигналами Ооп+ и

Uon- COOTB8TCTB8HHO (Uon+ = /Uon-,/), ЕСЛИ значение выходного сигнала !-ro дискретизатора больше амплитуды сигнала Uon+ источника 17 или меньше амплитуды сигнала

Uon- источника 18 на выходах компараторов

5i и 6; формируются положительные сигналы единичного уровня U, в противном случае

Uo (фиг,2д и 2ж для i = 1), если значение выходного сигнала i-ro дискретизатора не больше амплитуды сигнала Uon+ и не меньше амплитуды сигнала Uon-, на выходе элемента ИЛИ-HE 9» формируется сигнал единичного уровня U, в противном случае

Uo (фиг.2е для i =- 1); двухградационное квантование входного сигнала в дополнительном компараторе 22 путем сравнения с сигналом порога источника 21, формируя при превышении амплитуды сигнала порога или равенстве с ней сигнал единичного значения U . в противном случае — нулевого

1 значения 0 (фиг.2з); задержку выходного сигнала дополнительного компараторэ x(t)

íà I ïåðèoäî8 дискретизации Т, где i = 1,. „,m, с помощью дополнительной группы no m элементов задеРжки 231,.„,23m (фиг.2и длЯ

i = 1); сравнение сигналов x(t) и x(t - iT), где

I = 1,...,m, осуществляемое первой группой из m элементов И 131„,13; дискретизацию выходного сигнала i ãî элемента И 13l (фиг,2к для i = 1) в i-м дискретизаторе 24» дополнительной группы из m дискретизаторов и запоминание в этом дискретизаторе

10 дискретизированного значения на период дискретизации; сравнение выходных сигна- лов i-x компараторов 5i и 6» и i-ro элемента

ИЛИ-НЕ 9» с выходным сигналом i-го дополнительного дискретизатора 24; в элементах

15 И 10», 12i и 11» второй, третьей и четвертой групп элементов И (при этом отсекаются искаженные при ненулевом фоне граничные перепады между сигналами объекта и фона); коммутацию выходными, сигналами i-х элементов И 10ь 12» и 11» (фиг.2л, 2н и 2м соответственно) дополнительных опорных сигналов источников 17, 19 и 18 в коммутаторах 14, 16» и 15 соответственно, используя выходные сигналы I-x элементов И в качестве сигналов управления; суммирование выходных сигналов»-х коммутаторов

14;, 15» и 16; в сумматоре 20i, на выходе которого формируется препарированный сигнал»-порядка, На фиг.2о и 2п в качестве

30 примера приведены временные диаграммы выходного сигнала сумматора 201 для случая Одоп1 = U Одоп2 = 0 = 0 Одопз = -U и

1 о

Одоп1 =О = О, Одоп2 = О, Одопз = 0 соответо 1 о

СтВЕННО, ГДЕ Одоп1, Одоп2 И Одопэ — ЭМПЛИтУ35 ды дополнительных опорных сигналов источников 17, 18 и 19 соответственно, U u

U — сигналы единичного и нулевого значе0 ния. Вторая комбинация дополнительных опорных сигналов предпочтительна при

40 препарировании для обнаружения сигнала

x(t) (фиг,2а) на фоне узких положительных и отрицательных импульсов, Теоретически возможно 3 = 27 сочетаний опорных сигнаЛОВ Одоп1, Одоп2 И Одопз, ЕСЛИ КЭЖ/ Ь»Й ИЗ КИХ

45 может принимать три значения: U, Uo и -0, что объясняет высокие адаптационные свойства заявляемого способа и информационномуу содержанию решаемой последу- . ющей корреляционной обработкой информационной задачи,.расширяя тем самым функциональные возможности способа-прототипа, т,е. применение заявляемого способа способствует повышению эффективности корреляционной обработки (на55 пример, повышения амплитуды истинного и. уменьшения амплитуды максимального ложного корреляционнЫх пиков за счет оптимального выбора значений сигналов

Одоп1, Одоп2 И Одопз, СОВОКуПНОСтИ (i} ПОРЯД" ков препарирования и коэффициентов деле1804 Г)97 ния соответствующих делителей). Очевидно, способ-прототип реализуется как частный случай заявляемого способа при коэффициенте деления делителей 3 „...3, о равном 1 и Од )Г11 = U, Одоп2 = U и Одопз =

=-U, Исключение из препарирования наиболее искаженных при изменениях фона граничных перепадов между сигналом фона и объекта, а также сглаживание разностных сигналов высоких порядков путем их ослабления (коэффициент ослабления равен номеру порядка) обеспечивает большую достоверность преобразования по сравнению со способом-прототипом, Таким образом, заявляемое решение по сравнению с прототипом обеспечивает повышение достоверности и расширение функциональных возможностей, Формула изобретения 1. Способ обобщенного порядкового препарирования сигнала, заключающийся в том, что входной сигнал задерживают на

1...m периодов дискретизации,,где m — порядок препарирования, одновременно в каждом периоде формируют m разностных сигналов между входным сигналом и каждым из m задержанных входных сигналов; дискретизируют с периодом дискретизации, сформированные раэностные сигналы и запоминают их на период дискретизации, сравнивают каждое из запомненных значений с положительным и отрицательным опорными сигналами и формируют m пер вых сигналов сравнения, каждый из которых выбирают либо единичного значения с длительностью, равной периоду дискретизации, если запомненное значение соответствующего разностного сигнала превышает амплитуду положительного опорного сигнала, либо нулевого значения той же длительности, осуществляют формирование m препарированных сигналов по результатам сумми рования соответствующих сигналов, отличающийся тем; что, с целью повышения достоверности и расширения области применения за счет возможности обнаружения широкого импульсного сигнала на фоне узких импульсных сигналов, одновременно с формированием в каждом периоде дискретизации разностных сигналов осуществляют сравнение входного сигнала с сигналом порога. по равенству или превышению которого входным сигналом формируют сигнал первого дополнительного сравнения единичного значения, в противном случае — нулевого значения, одновременно с задержкой входного.сигнала осуществляют задержку сигнала первого дополнительного сравнения на 1...m периодов дискретизации и сравнение в каждом из

m периодов дискретизации сигнала дополнительного сравнения с каждым иэ m задер5 жанных сигналов первого дополнительного сравнения, формируют m сигналов второго дополнительного сравнения единичного значения, если сравниваемые сигналы имеют единичные значения, и нулевого значе10 ния, в противных случаях запоминают на период дискретизации сигналы второго дополнительного сравнения одновременно с запоминанием разностных сигналов, а одновременно с формированием m первых

15 сигналов сравнения формируют m вторых сигналов сравнения единичного значения с длительностью, равной периоду дискретизации, если запомненный разностный сигнал меньше амплитуды отрицательного

20 опорного сигнала, и m третъих сигналов сравнения единичного значения с длительностью, равной периоду дискретизации, если запомненный разностный сигнал не больше амплитуды положительного и не

25 меньше амплитуды отрицательного опорных сигналов, в противном случае формируют вторые и третьи сигналы сравнения нулевого значения той же длительности, посл е чего осуществляют одновременное

30 сравнение каждого i-го, где i (1,m), первого, второго и третьего сигналов сравнения с . соответствующим сигналом второго дополни тельного сравнения, по результатам сравнения формируют m сигналов соответ35 ственно третьего, четвертого и пятого дополнительного сравнения единичного значения, если сравниваемые сигналы единичного значения, и нулевого значения — в остальных случая, а при суммировании в

40 качестве соответствующих сигналов выбирают первый, второй и третий дополнительные опорные сигналы заданного значения, если соответственно сигналы третьего, четвертого и пятого дополнительного сравне45, ния имеют единичное значение, и нулевого значения, если последние имеют нулевое значение, 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что амплитуду каждого разностного

50 сигнала перед дискретизацией уменьшают в i раз.

3, Устройство для обобщенногб порядкового препарирования сигнала, содержащее блок вычитателей, первый вход

55 которого объединен с входом блока элементов задержки и является входной информационной шиной,. вторые входы блока вычитателей соединены с соответствующими выходами блока элементов задержки, а выходы соединены с соответствующими

1804697

7 ° первыми входами блока дискретизаторов, второй вход которого является тактовой шиной, а выходы соединены с соответствующими входами первого и второго блоков компараторов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами источников положительного и отрицательного опорного сигнала, блок сумматоров, выходы которого являются информационной выходной шиной,отл и ча ющееся тем, что,с целью повышения достоверности и расширения области применения за счет возможности обнаружения широкого импульсного сигнала на фоне узких импульсов, в него введены источник порогового сигнала, три источника опорных сигналов, три группы коммутаторов, четыре блока элементов И, блок элементов ИЛИ-НЕ, дополнительный компаратор, дополнительный блок элемен-. тов задержки и дополнительный блок дискретизаторов, первый вход которого является тактбвой шиной, а вторые входы соединены с соответствующими выходами третьего блока элементов И, первый вход которого объединен с входом дополнительного блока элементов задержки и соединен с выходом дополнительного компаратора, первый вход которого является входной информационной шиной, а второй вход соединен с выходом источника llop010Boco сигнала, причем выходы дополнительного

8 блока элементов задержки соединены с соответствующими вторыми входами третьего блока элементов И, а выходы дополнительного блока дискретизаторов соединены с

5 первыми входами соответствующих элементов И четвертого, пятого и шестого блоков элементов И, вторые входы элементов И четвертого блока элементов И объединены с соответствующими первыми входами блока

10 элементов ИЛИ-НЕ и подключены к соответствующим выходам первого блока компара.торов, вторые входы элементов И пятого блока элементов И объединены с соответ ствующими вторыми входами блока эле15 ментов ИЛИ-НЕ и подключены к соответствующим выходам второго блока компараторов, вторые входы элементов И шестого блока элементов И подключены к соответствующим выходам блока элементов

20 ИЛИ-НЕ, а выходы элементов И четвертого, пятого и шестого блоков элементов И соединены с соответствующими первыми входами соответствен но первой, второй и третьей групп коммутаторов, вторые входы которых

25 соединены с выходами соответственно третьего, четвертого и пятого источников опорных сигналов, а выходы первой, второй . и третьей групп коммутаторов соединены с соответствующими первыми, вторыми и

ЗО третьими входами блока сумматоров соответственно, Фиг. l

1804697

О и

Фиг. Z

Составитель Ю.Кутаев

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор З.Салка

Редактор О,Стенина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1082 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5