Устройство для оптимальной интерполяции случайных сигналов

Авторы патента:

G06G7/30 - для интерполяции или экстраполяции (G06G 7/122 имеет преимущество)

Сущность изобретения: устройство содержит вычитатель (1), усилитель (2), фильтр нижних частот (3), образующие фильтр Калмана, группы масштабирующих элементов (4), элементов задержки (5), сумматоров (6), составляющих трансверсальный фильтр, формирующий на выходах интерполяционные оценки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (м)з G 06 6 7/30

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЯСТВУ

0 б й

О ф

О (21) 4896655/24 (22) 25.12.90 (46) 15.04.93. Бюл. l4 14 (72) А.B.Êîðåííîé и С,В,Чесноков (56) Дж.Медич, Статистические оптимальные линейные оценки и управление, вЂ” M.:

Энергия, 1973. с. 304, „„5Ц „„1809430 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ИНТЕРПОЛЯЦИИ СЛУЧАЙНЫХ СИП1АЛОВ (57) Сущность изобретения: устройство содержит вычитатель (1), усилитель (2), фильтр нижних частот (3), образующие фильтр Калмана, группы масштабирующих элементов (4), элементов задержки (5), сумматоров (6), составляющих трансверсальный фильтр, формирующий на выходах интерполяционные оценки, 1 ил, 1809430 (4) 10

Изобретение относится к технике электрической связи и управления и может быть преимущественно использовано в устройствах оптимальной обработки телеметрической информации.

Целью изобретения является обеспечение оптимальной интерполяции случайных сигналов в реальном масштабе времени за счет одновременной оценки реализации полезного сигнала (а не отдельных ее значений) в каждый момент времени наблюдения.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для оптимальной интерполяции, Устройство состоит из вычитэтеля 1, усилителя 2, фильтра нижних частот 3, масштабирующих элементов 4, элементов задержки 5, сумматоров 6. Входом устройства является вход вычитателя 1, выход которого параллельно соединен с входом усилителя

2 и входами масштабирующих элементов 4.

Выход усилителя 2 соединен с входом фильтра нижних частот 3, выход которого с помощью цепи обратной связи соединен с вторым входом вычитателя 1, Выходы масштабирующих элементов 4 соединены с первыми входами сумматоров 6, Выход каждого сумматора 6 связан со вторым входом последующего сумматора 6 через элемент задержки 5. Вход первого элемента задержки 6 соединен с выходом фильтра нижних частот 3.

Выходом интерполяционной оценки устройства являются выходы умматоров 6.

Устройство для оптимальной интерполяции случайных сигналов работает следующим образом. Предполагается, что на вход устройства интерполяции воздействует аддитивная смесь полезного сигнала и шума

Здесь np(t) вЂ” белый гауссовский шум наблюдения; A(t) вЂ” информационный параметр, который считается гауссовским марковским процессом и задается моделью

= вЂ” ай(t) + и (с),а > О, (2) где и g(t) вЂ” белый гауссовский шум формирования, Уравнение (2) описывает фильтр нижних частот с передаточной функцией

По имеющемуся наблюдению (1) и априорным сведениям (2) необходимо в момент времени t получить по критерию минимума

СКО оценку реализации информационного параметра Л (t - т), где 0 r< t. Оценкой в данном случае будет являться условное математическое ожидание

Ат(т) = M(gz вЂ” r) I@), Отсчеты этой оценочной реализации в точках .> 0 и будут являться интерполяционными оценками информационного параметра.

Функциональная схема устройства, реализующего алгоритм (4), представлена на фиг,1, Часть схемы, содержащая вычитатель

1, усилитель 2 и фильтр нижних частот 3 с передаточной функцией (3), образует известный фильтр Калмана, на выходе которого формируется оценка текущей фильтрации л

A (t). Эта оценка поступает на вход блока интерполяции, который имеет параллельную структуру (часть схемы, обведенная пунктиром), Этот блок представляет собой многоотводную линию задержки 5 с сумматорами 6, Продвигаясь вдоль линии задержки, оценка текущей фильтрации уточняется при каждом суммировании с сигналом кори рекции ((t) вЂ” Л.(С), прошедшим весовую обработку в масштабирующих элементах 4. Таким образом, многоотводная линия задержки с сумматорами и набором масштабирующих элементов является трансвер-, сальным фильтром, весовые коэффициенты которого выбираются из условия минимума

СКО. На выходах многоотводной линии задержки формируются интерполяционные оценки и Л

Я(С вЂ” Л),„,A(t вЂ” йЛ), которые в момент времени t являются отсчетами реализации полезного сигнала с шагом Л . Длина линии задержки (интервал интерполяции) выбирается из условия nh, tk, где rk вЂ” время корреляции случайного процесса. il . Это обусловлено тем, что оценивание на интервале интерполяции большем тк уже не приводит к уточнению оценки, так как значения сигнала, разделенные этим интервалом, будут некоррелированными, Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство для оптимальной интерполяции случайных сигналов отличается тем, что с целью получения интерполяционных оценок в реальном масштабе времени оно дополнительно снабжено трансверсальным фильтром, весовые коэффициенты которого зыбираются из условия минимума СКО, 1809430

Составитель А. Коренной

Техред M. Моргентал Корректор С. Шекмар

Редактор

Заказ 1286 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Применение данного устройства для оптимальной интерполяции случайных сигналов позволит обрабатывать информацию в реальном масштабе времени и избежать потерь времени на обработку, Формула изобретения

Устройство для оптимальной интерполяции случайных сигналов, содержащее вычитатель, первый вход которого является входом устройства, а выход через последовательно соединенные усилитель и фильтр нижних частот соединен с вторым входом вычитателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности интерполяции в реальном масштабе времени, в него введены группа из и масштабирующих элементов, группа из и элементов задержки и группа из и сумматоров, выход каждого из которых является выходом интерполяцион5 ной оценки устройства, при этом выход фильтра нижних частот соединен с входом первого элемента задержки группы, выход вычитателя соединен с в ходами всех масштабирующих элементов группы, соответст10 вующие входы каждого !-го сумматора группы соединены с выходом I-го масштабирующего элемента и !-го элемента задержки, = 1.п, а выход каждого i-ro сумматора, (! = 1,п-1) соединен с входом (!+1!-го элемен15 та задержки.

Экстраполятор видеосигнала изображения // 1718246

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при предсказании случайных сигналов двумерных изображений, представляемых в виде растра, на фоне импульсных и флуктуационных помех

Линейный интерполятор // 1718245

Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может быть использовано в системах программного управления движением

Круговой интерполятор // 1700567

Экстраполятор видеосигнала изображения // 1683044

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах формирования растровых изображений

Экстраполятор // 1661801

Изобретение относится к вычислительной технике

Интерполятор // 1658178

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике

Сплайновый интерполятор // 1647599

Изобретение относится к вычислительной технике Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет перестраиваемой интерполяции В-сплайнами до п-го порядка включительно

Линейный экстраполятор // 1580404

Изобретение относится к вычислительной технике

Линейный экстрополятор // 1571625

Изобретение относится к вычислительной технике

Способ восстановления исходных сигналов // 2259591

Изобретение относится к цифровой технике: к восстановлению аналогового сигнала по его дискретным отчетам

Цифровое прогнозирующее устройство // 2446461

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для прогнозирования стационарных и нестационарных случайных процессов, повышения качества и точности управления в цифровых динамических системах реального времени при регулировании, контроле и наведении различных объектов

Цифровое прогнозирующее и дифференцирующее устройство // 2449350

Изобретение относится к средствам обработки информации для прогнозирования стационарных и нестационарных случайных процессов

Цифровое прогнозирующее устройство // 2459241

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для прогнозирования стационарных и нестационарных случайных процессов

Способ формирования сигналов произвольной формы // 2051414

Адаптивное цифровое прогнозирующее и дифференцирующее устройство // 2475831

Цифровое прогнозирующее устройство // 2477887

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике

Адаптивный экстраполятор // 2601143

Изобретение относится к области цифровой обработки радиолокационной информации. Техническим результатом является повышение точности оценки координат маневрирующих объектов за счет снижения динамических ошибок экстраполяции в условиях неопределенности закона изменения координат. Адаптивный экстраполятор содержит цепочку последовательно соединенных первого запоминающего устройства, вход которого является входом экстраполятора, первого блока вычитания, вычитающий вход которого соединен с выходом запоминающего устройства, а суммирующий вход - с входом экстраполятора, сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, второй - с входом экстраполятора, а выход является выходом экстраполятора, три блока умножения, два блока выделения модуля, второй блок вычитания, блок отношения и три запоминающих устройства. 3 ил.

Цифровое прогнозирующее устройство // 2643645

Изобретение относится к средствам обработки информации для прогнозирования стационарных и нестационарных случайных процессов и может быть использовано в цифровых системах контроля и наведения. Техническим результатом является увеличение времени прогноза в пять раз. Устройство содержит три вычитателя, два субблока расчета квадратичного и линейного прогнозов, субблок расчета первой производной, сумматор усреднения, субблок подсчета приращений скорости процесса, схему коррекции кода прогноза на динамике и дополнительный субблок коррекции кода прогноза на стационарном режиме. 5 ил., 1 прил.

Устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума // 2646373

Изобретение относится к области цифровых систем управления и может быть использовано для решения задач быстродействия в автоматизированных системах, например в радиотехнике, для фазовой автоподстройки частоты. Технический результат – увеличение быстродействия автоматизированных систем. Он достигается тем, что предложено устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума, содержащее: блок формирования суммы, первый, второй и третий блоки формирования умножения, блок хранения констант, блок отношения, первый и второй блок вычисления модуля, первый и второй блок вычитания, при этом в него дополнительно введены блок линии задержки, блок формирования умножения и блок формирования функции tan. 4 ил.