Способ выделения детерминированных составляющих сигнала

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в геофизических, сейсмологических, акустических, радиолокационных измерениях. Цель: повышение точности измерений за счет повышения достоверности и устойчивости процесса выделения детерминированных компонент полезного сигнала. Сущность изобретения: при выделении детерминированных составляющих сигнала выбирают оптимальный низкочастотный фильтр путем анализа сигнала по параллельным каналам, в каждом из которых дважды выполняется фильтрация путем одно- и двухкратного пропускания исходного сигнала через фильтр низких частот. Затем путем выделения энергии разностного сигнала двух фильтраций определяют канал с максимальной энергией со стороны низкочастотных каналов, который и содержит оптимальный фильтр низких частот. Детерминированную составляющую определяют как сумму двух сигналов, первый из которых есть реакция оптимального низкочастотного фильтра на исходный сигнал, а второй пропорционален разности первого сигнала и реакции двухкратного прохождения через оптимальный фильтр исходного сигнала с коэффициентом пропорциональности. После этого разность между исходным сигналом и детерминированной составляющей сигнала принимают за новый сигнал и цикл операций повторяют до совпадения местоположения максимума на спектре энергий с положением на предыдущем цикле. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для решения задач обнаружения и распознавания сигнала, осложненного помехой.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет повышения достоверности и устойчивости процесса выделения детерминированных компонент полезного сигнала.

На чертеже представлен один из возможных вариантов устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит блок 1 формирования функции (блок анализа спектральной характеристики исходного сигнала); блок 2 поиска локального максимума С; блок 3 коммутации каналов; блок 4 формирования детерминированной составляющей.

На чертеже приняты следующие условные обозначения: h_j - низкочастотные (НЧ) фильтры; S_o - сигнал после прохода через НЧ фильтр; S_o* - сигнал после двухкратного прохода через НЧ фильтр; Σ - сумматор сигналов; LS_o - разностный сигнал (S_o-S_o*); (LS_o)²dt (LS_o)²dt - интегратор, на выходе которого получается величина (число) С (Δ); j - номер канала; j* - контрольный номер канала; x - умножитель; (X-S_o)LS_odt (Х-S_o)LS_odt - интегратор для получения; a_j/c_j - блок получения коэффициента пропорциональности λ; S_a - детерминированная составляющая; Коммутатор - устройство для выбора рабочего канала; Регистратор - устройство для записи компонент сигнала; Переключатели выполнены в виде ромба.

Работает устройство следующим образом.

Исходный сигнал Х подается на входное устройство, при этом происходит начальная установка. Далее сигнал поступает на переключатель и через него подается на N параллельных каналов, составляющих блок 1 анализа спектральной характеристики исходного сигнала.

В каждом канале входной сигнал поступает на фильтр низких частот, на выходе которого формируется сигнал S_o (реакция фильтра). Далее сигнал S_o поступает на вход точно такого же фильтра, на выходе которого формируется сигнал S_o* (реакция фильтра) на сигнал или, что одно и тоже - реакция фильтра на двухкратное пропускание входного сигнала. Затем формируется разностный сигнал LS_o= S_o-S_o*, а выходной сигнал S_a=S_o+ λLS_o , где λ - коэффициент пропорциональности. Главной особенностью предлагаемого способа является получение сигнала вида λLS_a, который представляет собой добавку, сильно повышающую точность выделения детерминированной компоненты. При этом коэффициент формируется как отношение между двумя величинами λ = a/c, где а - корреляция между сигналами Х-S_o и LS_o± a; c - энергия сигнала LS_o.

Формирование коэффициента λ происходит в устройстве (яблок 4).

Формула изобретения

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛА, включающий выбор оптимального низкочастотного фильтра путем анализа сигнала по параллельным каналам, в каждом из которых дважды выполняется фильтрация путем одного и двухкратного пропускания сигнала через фильтр низких частот, квадрирования разности двух фильтраций, интегрирования и выделения максимального интеграла-энергии разностного сигнала со стороны низкочастотных каналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, определяют детерминированную составляющую как массу двух сигналов, первый из которых есть реакция оптимального фильтра на исходный сигнал, а второй - пропорционален разности реакции оптимального фильтра на исходный сигнал и реакции двухкратного прохождения через оптимальный фильтр исходного сигнала с коэффициентом пропорциональности, после чего разность между исходным сигналом и выделенной детерминированной составляющей принимают за новый сигнал, цикл операций повторяют до совпадения местоположения максимума на спектре энергий с положением на предыдущем цикле, при этом коэффициент пропорциональности формируется как отношение корреляции двух разностных сигналов к энергии второго разностного сигнала, первый разностный сигнал есть разность исходного сигнала и реакции оптимального фильтра на исходный сигнал, а второй - разность реакции оптимального фильтра на одно-и двухкратное прохождение через него исходного сигнала.

РИСУНКИ

Рисунок 1