Устройство для оптимальной цифровой фильтрации случайных процессов, заданных единичными реализациями

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

769552 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 161078 (2! ) 2684701/18-24 с присоединением заявкм HP (23) Приоритет

Опубликовано 07.1080. Бюллетень HP 37

Дата опубликования описания 101080 (51)М. Кл.з

С 06 F 15/36

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5З) УАК 681. з2з (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Попов и A. A. Матвеев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ

СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ, ЗАДАННЫХ ЕДИНИЧНЫМИ

РЕАЛИЗАЦИЯМИ

Изобретение относится к системам обработки случайных процессов и может быть использовано н системах диагностики технического состояния подвижных динамических объектов.

Известно устройство фильтрации, которое представляет собой цифровое сглаживающее устройство, содержащее запоминающий блок, состоящий из накопителей входных и выходных ныборок, блока памяти и коэффициентов, сумматоры единиц, разрядные накопители, выходной сумматор-накопитель и элементы И по числу выборок (1).

Однако получение весовых коэффи- 1з циентон сглаживающего устройства при априорно неизвестных статических характеристиках сигналов и помех невозможно. Это не позволяет применять устройство н системах обработки с 29 полной априорной неопределенностью.

Наиболее близким к изобретению техническим решением янляется устройство оптимальной фильтрации случайных процессов, представляющее собой адаптивную систему с разомкнутым контуром самонастройки, содержащее входной регистр с одним входом и разрядным выходами, запоминающее устройство с рядом входов и выходов, первую ЗО группу блоков умножения, блок формирования эталонного сигнала, многовходовой сумматор-накопитель с входами и одним выходом и вторую группу блоков умножения, блок формиронания оптимального весового вектора, содержащее решающий блок и блок формирования матрицы корреляции входного сигнала )2 j .

Недостаток его состоит в том, что в устройстве формирования оптимального весового вектора необходимо производить обращение корреляционной матрицы входного сигнала. Задача обращения корреляционных матриц входных сигналов, заданных единичными реализациями, относится к классу некорректных задач. Существуиицие методы регуляриэации решения с использованием известных алгоритмов псевдообращения матриц сложны в реализации, что приводит к снижению быстродействие фильтра.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Это достигается тем, что в известное устройство, содержащее приемный регистр, выходы которого подключены к первым входам соответствующих блоков умножения первой и второй групп

769552 и к соответствующим входам блока формирования эталонного сигнала, выход которого соединен со вторыми входами блоков умножения второй группы, выходы которых подключены к соответствующим входам блока памяти, выходы блоков умножения первой группы подключены к соответствующим входам сумматора-накопителя, введены квадраторы, второй сумматор-накопитель, нелинейный преобразователь и многоканальный блок умножения, вход которого соединен с выходом нелинейного преобразователя, а группа входов подключена к соответствующим выходам блока памяти, выход многоканального блока умножения соединен со вторыми входами блоков 15 умножения первой группы, входы квадраторов подключены к соответствующим выходам приемного регистра, а выходы — к соответствующим входам второго сумматора-накопителя, выход кото- 2О рого подключен ко входу нелинейного преобразователя.

Указанные отличительные признаки позволяют производить вычисления оптимального весового вектора настолько быстро, что в итоге устройство можно использовать для обработки нестационарных случайных процессов, заданных единичными реализациями.

На чертеже дана структурная схема предлагаемого устройства.

Оно содержит приемный регистр 1, выходы которого соединены с первыми входами 2 и блоков умножения 2, входами блока 3 формирования эталонного сигнала и входами квадраторов 4. Вторые входы блоков 2 соединены с выходом блока 3 формирования эталонного сигнала, а выходы — с соответствующими входами блока памяти 5.

Вторые входы блоков умножения 2 ® сумматора-накопителя 6 соединены с соответствующими выходами многоканального блока умножения 7, и входов которого соединены с соответствующими выходами блока памяти 5. Выходы квадраторов 4 соединены с и входами второго сумматора-накопителя 8, вы.ход которого через нелинейный преобразователь 9 соединен с первым входом блока умножения 7.

Устройство работает следующим образом.

Выборки случайного сигнала поступают на приемный регистр 1, с разрядных выходов которого сигналы поступают на входы 2 и блоков умножения

2, и на входы блока 3 формирования эталонного сигнала, а также на входы квадраторов 4. В блоке 3 происходит формирование эталонного сигнала, который с выхода блока 3 поступает на вторые входы блоков умножения 2 блока памяти 5. С выхода блока 5 сигналы поступают на п входов блока умножения 7, на выходе которого получается оптимальный вектор весовых коэффициентов, поступающий на вторые входы блоков умножения 2 сумматора-накопителя 6, на выходе которого получается отфильтрованное значение входного сигнала. Сигналы с выхода квадраторов 4 поступают на входы второго сумматора-накопителя 8, а сигнал с выхода которого через нелинейный преобразователь, коэффициент передачи которого обратно пропорционален входной величине, поступает на первый вход блока умножения 7.

3а счет введения квадраторов 4, сумматора-накопителя 8, нелинейного преобразователя 9 и многоканального блока умножения 7 удалось повысить быстродействие вычисления оптимального весового вектора настолько, что стало возможным применение устройства для обработки нестационарных случайных процессов.

Формула изобретения

Устройство для оптимальной цифровой фильтрации случайных процессов, заданных единичными реализациями, содержащее приемный регистр, выходы которого подключены к первым входам соответствующих блоков умножения первой и второй группы и к соответствующим входам блока формирования эталон го сигнала, выход которого соединен со вторыми входами блоков умножения второй группы, выходы которых подключены к соответствующим входам блока памяти, выходы блоков умножения первой группы подключены к соответствующим входам сумматора-накопителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены квадраторы, второй сумматор-накопитель, нелинейный преобразователь и многоканальный блок умножения, вход которого соединен с выходом нелинейного преобразователя, а группа входов подключена к соответствующим выходам блока памяти, выход многоканального блока умножения соединен со вторыми входами блоков умножения первой группы, входы квадраторов подключены к соответствующим выходам приемного регистра, а выходы— к соответствующим входам второго сумматора-накопителя, выход которого подключен ко входу нелинейного преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 543944, кл. G 06 F 15/34, 1975.

2. Техническая кибернетика. Под ред. Солодовникова. М.,"Машиностроение, 1967, кн. 34, II, c. 311.

769552 тира к 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7860/76

Филиал ППП "Патент", r. Умгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Жовииский

Редактлр Т. Клюкина Техред Н.Граб Корректор А. Гриценко

Устройство для оптимальной цифровой фильтрации случайных процессов, заданных единичными реализациями Устройство для оптимальной цифровой фильтрации случайных процессов, заданных единичными реализациями Устройство для оптимальной цифровой фильтрации случайных процессов, заданных единичными реализациями 

 

Похожие патенты:

Устройство для оптимальной цифровой фильтрации случайных процессов, заданных единичными реализациями

Наверх