Цифровой фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для фильтрации результатов измерений физических параметров, выраженных цифровым кодом. Устройство содержит последовательно соединенные первый блок вычитания (БВ) 1, двусторонний ограничитель 2, сумматор (С) 3 и нерекурсивный фильтр (НФ) 4. Введены последовательно соединенные блок 5 формирования разностей отсчетов, вход которого соединен с выходом НФ 4, блок 6 формирования значений функций принадлежности измеряемого параметра эталонным функциям, блок 7 формирования минимумов значений функций принадлежности измеряемого параметра эталонным функциям, второй БВ 8, блок 9 формирования показателей достоверности соответствия измеряемого параметра эталонным функциям, другой вход которого соединен с выходом блока 7, блок 10 формирования максимума и коммутатор (К) 11, выход которого соединен с другими входами первого БВ 1 и С 3, а также генератор 12 эталонных функций, выход которого соединен с информационным входом К 11 и вторым входом блока 5. Это позволяет повысить точность фильтрации. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для фильтрации результатов измерений физических параметров, выраженных цифровым кодом.

Известен цифровой фильтр, содержащий блок сравнения и последовательно соединенные сумматор и нерекурсивный фильтр, выход которого подключен к первым входам блока сравнения и сумматора [Авторское свидетельство СССР 499647, кл. Н 03 Н 17/02, 1976].

Недостатком устройства является недостаточная точность фильтрации при появлении "пачек" аномальных искажений измеряемого параметра.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные блок вычитания, блок задержки, ключ, сумматор и нерекурсивный фильтр, выход которого соединен со вторыми входами блока вычитания и сумматора, а также двухсторонний ограничитель, вход которого соединен с выходом блока вычитания, и датчик случайных чисел, выход которого соединен с входом сумматора, при этом, другой выход двухстороннего ограничителя соединен с управляющим входом ключа [Авторское свидетельство СССР 807486, кл. Н 03 Н 17/02, 1979].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность фильтрации в условиях широкого диапазона видов функций физического параметра и нечетком знании вида искажений измеряемого параметра.

Требуемый технический результат заключается в повышении точности фильтрации.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные первый блок вычитания, двусторонний ограничитель, сумматор и нерекурсивный фильтр, введены последовательно соединенные блок формирования разностей отсчетов, вход которого соединен с выходом нерекурсивного фильтра, блок формирования значений функций принадлежности, блок формирования минимумов значений функций принадлежности, второй блок вычитания, блок формирования показателей достоверности, другой вход которого соединен с выходом блока формирования минимумов значений функций принадлежности, блок формирования максимума и коммутатор, выход которого соединен с другими входами первого блока вычитания и сумматора, а также генератор эталонных функций, выход которого соединен с информационным входом коммутатора и вторым входом блока формирования разностей отсчетов.

Анализ научно-технической литературы показал, что до даты подачи заявки отсутствовали устройства с указанной совокупностью признаков.

Следовательно, предложение отвечает требованию новизны.

Кроме того, требуемый технический результат достигается всей вновь введенной совокупностью существенных признаков, в частности тем, что введены последовательно соединенные блок формирования разностей отсчетов, вход которого соединен с выходом нерекурсивного фильтра, блок формирования значений функций принадлежности, блок формирования минимумов значений функций принадлежности, второй блок вычитания, блок формирования показателей достоверности, другой вход которого соединен с выходом блока формирования минимумов значений функций принадлежности, блок формирования максимума и коммутатор, выход которого соединен с другими входами первого блока вычитания и сумматора, а также генератор эталонных функций, выход которого соединен с информационным входом коммутатора и вторым входом блока формирования разностей отсчетов.

В известной литературе отсутствуют сведения об использовании указанной совокупности элементов для решения указанной технической задачи.

Следовательно, предложение отвечает требованию изобретательского уровня.

При этом, как будет показано ниже, все использованные в предлагаемом устройстве элементы являются стандартными элементами цифровых радиотехнических устройств.

Следовательно, предложение отвечает требованию промышленной применимости.

На чертеже представлена электрическая структурная схема цифрового фильтра.

Цифровой фильтр содержит первый блок 1 вычитания, двусторонний ограничитель 2, сумматор 3, нерекурсивный фильтр 4, блок 5 формирования разностей отсчетов, блок 6 формирования значений функций принадлежности, блок 7 формирования минимумов значений функций принадлежности, второй блок 8 вычитания, блок 9 формирования показателей достоверности, блок 10 формирования максимума и коммутатор 11, а также генератор 12 эталонных функций.

При этом входом устройства является вход блока 1, выход которого через последовательно соединенные блоки 2, 3 подключен ко входу блока 4, выход которого является выходом устройства и в то же время подключен к первому входу блока 5, выход которого через блок 6 подключен ко входу блока 7, выход которого подключен к первому входу и через блок 8 - ко второму входу блока 9, выход которого через блок 10 подключен к первому входу блока 11, выход которого подключен ко вторым входам блоков 1, 3, а выход блока 12 подключен ко вторым входам блоков 5 и 11 соответственно.

Блоки устройства в частном случае могут быть выполнены в виде ПЗУ, поскольку из описания устройства ясны выполняемые ими функции.

Работает цифровой фильтр следующим образом.

Входной сигнал проходит через первый блок 1, двухсторонний ограничитель 2, сумматор 3 и поступает в нерекурсивный фильтр 4. Поскольку на вторые входы первого блока 1 и сумматора 3 поступает один и тот же сигнал, а аномальные искажения устраняются двусторонним ограничителем 2, то на вход нерекурсивного фильтра 4 практически поступает нормально искаженный входной сигнал, который фильтруется в нерекурсивном фильтре 4 и поступает на выход цифрового фильтра.

Для повышения точности фильтрации отсчеты профильтрованного (выходного) сигнала поступают в блок 5, на другой вход которого поступают сигналы с выхода генератора 12, в котором формируются эталонные сигналы, соответствующие возможным изменениям параметра. В блоке 5 формируются разности отсчетов между эталонными и профильтрованными значениями измеряемого параметра. Эти разности отсчетов поступают в блок 6, в котором формируются значения функций принадлежности, например "примерного равенства" для этих разностей по отношению к эталонным функциям. Из сформированных значений функций принадлежностей в блоке 7 формируются минимальные значения, соответствующие последовательным отсчетам измеряемого параметра для относительно эталонных функций. В блоке 8 формируются разности между единицей и сформированными в блоке 7 минимальными значениями. Это позволяет сформировать в блоке 9 значения показателей достоверности для соответствующих эталонных функций. По максимальному из показателей достоверности, определяемому в блоке 10, формируется управляющий сигнал для коммутатора 11, который пропускает на входы первого блока 1 и сумматора 3 от генератора 12 ту эталонную функцию, которая соответствует максимально достоверному изменению параметра.

Таким образом, благодаря введенным блокам и связям между ними повышается точность фильтрации в условиях широкого диапазона изменений функций измеряемого параметра при нечетком знании вида искажений измеряемого параметра.

Формула изобретения

Цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные первый блок вычитания, двусторонний ограничитель, сумматор и нерекурсивный фильтр, отличающийся тем, что введены последовательно соединенные блок формирования разностей отсчетов, вход которого соединен с выходом нерекурсивного фильтра, блок формирования значений функций принадлежности измеряемого параметра эталонным функциям, блок формирования минимумов значений функций принадлежности измеряемого параметра эталонным функциям, второй блок вычитания, блок формирования показателей достоверности соответствия измеряемого параметра эталонным функциям, другой вход которого соединен с выходом блока формирования минимумов значений функций принадлежности измеряемого параметра эталонным функциям, блок формирования максимума и коммутатор, выход которого соединен с другими входами первого блока вычитания и сумматора, а также генератор эталонных функций, выход которого соединен с информационным входом коммутатора и вторым входом блока формирования разностей отсчетов.

РИСУНКИ

Рисунок 1