Цифровой сглаживающий фильтр

 

ОП ИСАЙ- ИИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскик

Социапистическик

Республик 798865

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 l ) Допол н ител ьное к а вт. с вид-ву (22)Заявлено 30.11.78 (2I) 2690888/18-24 (5! )Щ. Кл. з с присоединением заявки .%

G 06 V 15/353

Н 03 H 17/00

Гоеудврстввииый комитет (23) Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.01.81. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 23.01 81 (53) УДК681.3 (088.8 ) Л. Л. Гапцин, В. М. Белозеров, М. С. Яковлев и Е. И. Гринберг (72) Л вторы изобретения (71) Заявитель (54) 1184>РОВОА СГ Л ИВЛ ОИ ИЙ 4NJIhTP

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено для определения вероятностных характеристик случайного процесса (законов распределения, корреляционных и спектральных функций, различных числовых характерис5 тик и т.д. ) .

Известен сглаживающий фильтр, который позволяет проводить косвенные измерения с помощью известных математичес10 ких зависимостей, рассчитываемых экспериментальным путем (1 ).

Наиболее близким по технической сутцности к предлагаемому явпяется цифровой сглаживающий фильтр, содержащий комму t5 татор, выход которого подключен к входу анапого-цифрового преобразователя, первый выход которого соединен с входом регистра ввода, второй выход аналогоцифрового преобразователя подключен к входу блока управления, первый выход которого соединен с вторым входом регистра ввода и с первыми входами блока элементов И и выходного регистра, выход которого является выходом цифрового сглаживающего фильтра, первь и выход регистра ввода подключен к входу постоянного запоминающего блока, выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к второму выходу регистра ввода, выход блока умножения соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управпения, третий выход которого подключен к первому входу регистра, второй вход которого соединен с выходом =умматора, третий вход которого подключен к первому выходу регистра, второй выход регистра соединен с вторым входом блока элементов И, первый выход которого подкпйчен к второму входу выходного регистра, второй выход блока элементов И соединен с третьим входом блока умножения, вход коммутатора является первым входом цифрового сглаживающего фипьтра (2»

Недостатком цифрового фильтре является отсутствие возможности одновремен798865 ф

1 де () (д (у) C,({) ... C,() ll -век-параметры моденого получения зависимой переменной известной функции и ее вероятностных характеристик, представленных в виде мультипликативного соотношения, а также определения коэффициента пропорциональности такой связи.

Бель изобретения — расширение функциональных возможностей известного цифрового фильтра за счет косвенного определения вероятностных характеристик в реальном масштабе времени.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой сглаживающий фильтр введены дополнительный регистр, блок вычисления математического ожидания и блок 1д вычисления обратной величины дисперсии, при атом первый выход дополнительного регистра нодкпючен к первому входу блока вычислении математического ожидания, первый выход которого соединен с четвер- ро тым входом блока умножения, пятый вход которого подключен к выходу блока вычисления обратной величины дисперсии, первый вход которого объединен с вторым входом блока вычисления математическо- g$ го ожидания, с первым входом дополнительного регистра и соединен с первым выходом блока управления, второй выход блока вычисления математического ожидания подключен к второму входу блока вы- щ числения обратной величины дисперсии,. третий вход которого соединен с вторым выходом дополнительного регистра, второй вход которого является вторым входом цифрового сглаживающего фильтра.

На чертеже представлена блок-схема сглаживающего фильтра.

Бифровой сглаживающий фильтр содержит блок 1 элементов И, выходной регистр 2, регистр 3, сумматор 4, блок 5 умножения, блок 6 вычиспения обратной величины дисперсии, блок 7 вычисления математического ожидания, дополнительный регистр 8, регистр 9 ввода, аналого-цифровой преобразователь 10, коммутатор 11, постоянный запоминающий блок 12, блок 13 управления.

Бифровой сглаживающий фильтр обеспечивает получение численных значений, необходимых ь -составляющих вероятностных характеристик в соответствии . с системой уравнений

5„() =ж Y B„„T ()() =% В„1 (х)6 т f ()(), G (Y) =%,уеь 7(x)=% 6 „%(х)в.,,Р(х), 6 (М)=% Чб 1(х)-Ф 8 7(7>8+ 7(7), тор составляющих вероятностных характеристик входного сигнала у; 1

= — - коэффициент связи, и з.

" (7 -дисперсия входного сигнала У;

- математическое ожидание входного сигнала; ли, построенной относительно зависимой переменной входного сигнала (;

- и л л

8 «((9 „я . re)l — пара:«атры модени, построенной относительно определяемой вероятностной характеристики С Л) с учетом параметров модели 9(входного сигнала (-Ф

$ (X) - система известных функций независимых переменных.

Параметры 9 рассчитываются по методу наименьших квадратов с весом 3Ч„= — 7

= — — -,а параметры рассчитываются также по методу наименьших квадратов с весом Я= где Х= —" -коэффициент и Р менчивости входного сигнала (.

Бифровой сглаживающий фильтр работает следующим образом.

На первый и второй входы цифрового сглаживающего фильтра поступают значения f ()() и Y соответственно.

Предварительно в блоке 12 записаны значения 8 и f7@, В начальный момент времени независимые переменные поступают на коммутатор 11, аналого-цифровой преобразователь

10, регистр ввода 9. Из постоянного запоминающего блока 12 осуществляется считывание параметров модели епУказанные параметры подаются совместно с независимыми переменными на вход блока умножения. Затем результаты умножения поступают на сумматор 4, где ополчаются промежуточные значения ,1f ® которые хранятся в регистре 3.

Аналогично после этого происходит цикл

7Ф Г « «у расчета Uj f (X ) С второго входа сигнал

1 поступает на регистр 8, потом происходит расчет математического ожидания, въщаваемого в блок 6 для последующего определения дисперсии входного сигнала и коэффициента %9 К моменту заверТ щения расчетов 9 g (g) и e+ g (g) заканчивается нахождейие коаффициента связи

%. Полученные промежуточные резупьта7 98865 ты поступают на блок 5 умножения, а затем через блок 1 на выходной регистр

2. Полученные, таким образом, величины определяемой вероятностной характеристики поступают на выход фильтра. В другом режиме работы фильтра, когда параметры модели 6И неизвестны, вместо

-Ч -Ф

1 у (, 1 на блок умножения поступает

Ь математическое ожидание входного сигнала с блока 7. Синхронизация операций фильтра осуществляется с помощью блока

13 управления.

Использование изобретения позволяет проводить косвенные измерения вероятностных характеристик случайного процесса в реальном масштабе времени.

Формула изобретения цифровой сглаживающий фильтр, содержащий коммутатор, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого соединен с входом регистра ввода, второй выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу блока управления, первый выход которого соединен с вторым входом регистра ввода и с первыми входами блока элементов И и выходного регистра, выход которого является выходом цифр лого сглаживающего фильтра, первый вьгход регистра ввода подключен к входу постоянного запоминающего блока, выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к второму выходу регистре ввода, выход блока умножения соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, третий выход которого подключен к первому входу регистра, второй вход которого соединен с выходом сумматора, третий вход которого подключен к первому выходу регистра, второй выход регистра соединен с вторым входом блока элементов И, первый выход которого подключен к второму входу выходного регистра, второй выход блока элементов

И соединен с третьим входом блока умножения, вход коммутатора является первым входом цифрового сглаживающего фильтра, 10 отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения вероятностных характеристик и реальном масштабе времени, в него введены дополнительный

15 регистр, блок вычисления математического ожидания и блок вычисления обратной величины дисперсии, при этом первый выход дополнительного регистра подключен к первому входу блока вычисления мате20 матического ожидания, первый выход которого соединен с четвертым входом блока умножения>пятый вход которого подключен к выходу блока вычисления обратной величины дисперсии, первый вход ко25 торого объединен с вторым входом блока вычисления математического ожидания, с первым входом дополнительного регистра и соединен с первым выходом блока управления, второй выход блока вычисления математического ожидания подключен к второму входу блока вычисления обратной величины дисперсии, третий вход которого соединен с вторым выходом дополнительного регистра, второй вход которо35 го является вторым входом цифрового сглаживающего фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ивахненко А. Г. и др. Принятие ре > шений на основе самоорганизации. М., "Сов.радио", 1976, с. 189, 2. Патент США N. 3813529, кл. 235-152, опублик. 1975.