Устройство для распознавания случайных сигналов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсмин

Соцналмстнческмк

Республмк

<» 928374 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.07.80 (21) 2962822/18-24 с присоединением заявки .% (53)M. Кл. (j 06 Q 7/52

3Ъвудареткнный камнтет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.82. Бюллетень № 18

А0 делам наобретеннй н OTNpblTHN (53) УДК 681.3 (088.8) Дата опубликования описания 18.05.82 (72) Авторы изобретения

Б. A. Атаянц и В..С..Паршин

Ж9%.:

Рязанский радиотехнический институт (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ

СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах распознавания случайных сигналов, Известны устройства, для распознава 5 ния случайных сигналов, содержащие линейные дискриминаторы, блоки управления и индикации (1) .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устрой.то ство для классификации шумов с произвольной спектральной плотностью, содержащее блок выделения. признаков, вход которого является. входом устройства, а выходы соединены с входами дискримина15 торов, блок перестройки структуры, блок управления и индикации (2g

Недостатком этого устройства явля ется сложность, обусловленная сложностью алгоритма распознавания. 20

11ель изобретения —. упрощение .уст. ройства.

Эта цель достигается тем, что в устройство для распознавания случайных сигналов, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобра-, зователь, вход которого является входом устройства, цифровой вычислительный блок, содержащий генератор тригономет- рических функций, узел умножения,два сумматора,,два квадратора и узел деления, первые входы узла умножения и пер, вого квадратора цифрового вычислительного блока соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход узла умножения подключен к выходу генератора тригонометрических функций, а выход соединен со входом первого сумма-. тора, выход которого через второй квадратор подключен к первому входу узла деления, второй вхбд которого соединен" с выходок второго сумматора, подключенного входом к выходу первого квадратора, второй выход узла умножения соединен со входом запуска генератора тригонометрических функций, выход узла деления цифрового вычислительного блока подключен к информационнрму входу one3 9283 ративного запоминакаиего блока, две схемы сравнения, первые входы которых объединены, два элемента И, блок управления, включающий узел оперативной памяти и последовательно соединенные элемент ИЛИ, счетчик импульсов и teS нератор тактовйх импульсов, информацион) ный вход узла оперативной памяти подключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с первыми выходами первой и второй схем сравнения соответственно, вторые выходы которых соединены с первыми входами элементов И соответственно, выход генератора тактовых импульсов блока управления соединен с управляющим входом оперативного запоминающего блока, .

/ вторые входы схем сравнения соединены с выходом узла оперативной памяти блока управления, вторые. входы элементов И соединены с шиной логической единицы, а их выходы являются выходами устройства, введены постоянно запоминающий блок, блок умножения и дополнителт ный c J)MM Top, управляющий вход постоян 23 но-)апоминающего блока соединен с выходом генератора тактовых импульсов блока управления, а выход подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого соединен с выходом оперативного запоминающего блока, а выход через дополнительный сумматор подключен к первому входу первой схемы сравнения

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема цифрового вычислительного блока; на фиг. 3 — схема блока управления.

Устройство содержит аналого-цифро.вой преобразователь 1, цифровой вычислительный блок 2, оперативный запоминающий блок 3, блок 4 умножения, постоянно запоминающий блок 5, дополнительный сумматор 6, блок 7 управления, схемы 8 и 9 сравнения, элементы И 10 и 11.

))ифровой вычислительный блок 2 со-. держит генератор 12 тригонометрических функций, узел 13 умножения, первый квадратор 14, первый и второй сумматоры 15 и 16, второй квадратор 17, узел 18 деления.

Ьлок 7 управления включает элементы ИЛИ 19, генератор 20 тактовых импульсов, счетчик 21 импульсов, узел 22 оперативной памяти.

Устройство работает следующим образом.

G„(L)z

s)G ме ащ (рб ф ц )

H=0

74 4

После преобразования в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем 1 распознаваемого сигнала X - (t) отсчеты

1, сигнала поступают на вход цифрового вычислительного блока 2, который осуществляет вычисления оценки энергетического спектра Q(l) с поМЬШью, например алгоритма дискретного преобразования Фурье и пр0изводит нормировку оценки н (,) следующим образом. л g l) . н)")

M) (i )

,-0 для частоты 4 = О, 1, 2,..., hl /2.

11ифровой вычислительный блок работает следующим образом.

Отсчеты распознаваемого сигнала, поступающие с аналого-цифрового преобразователя, умножаются в узле 13 умножения на соответствующие значения тригонометрической функции у „ ,е где - номер частоты, на которой производится оценка энергетического спектра сигнала;

8 — число отсчетов;

- номер отсчета сигналов, которые формируются в генераторе 12 значений тригонометрических функций.

В сумматоре 15 происходит накопление значений произведений

5 (>

Х,5 для частоты,4 при 1 О, 1, 2,...М-1.

Накопленное значение произведений возводится в квадрат с помощью квадратора 17 и поступает на вход узла разделения. С помощью квадратора 14 и сумматора 16 происходит вычисление величины

Н-е é(1, С х. (t.)=N-Q ь(), 1=0 )),=0

1 которая поступает на второй вход узла 18 деления. С его выхода снимается вычисленное значение оценки нормированного энергетического спектра

5 92837 на частоте L, которое поступает в оперативный запоминающий блок 3. После л вычисления <(L,) происходит вычисление оценок нормированного энергетичес- кого спектра на частоте L + 1,, + 2 и т. д., которые также подаются в оперативный запоминающий блок 3.

Значения q „(.) по мере вычисления поступают в оперативный запоминающий блок 3. Объем его памяти определяежя 10 на этапе обучения в зависимости от классов распознаваемых сигналов. После вычисления оценки включается генератор

20 тактовых импульсов, находящийся в блоке управления. В темпе поступления !5 тактовых импульсов происходит выбор из соответствующих ячеек оперативного запоминающего блока 3 и постоянного л запоминающего блока 5 величин С и(1„-1 и и перемножение их в узле 4 ум- ?0

S ножения. Результаты перемножения накапливаются в сумматоре 6. Таким образом, происходит вычисление оценки спектрального м омен та мВ эл

9 = Х.; L G (L3.

,=0

Непосредственно для распознавания испольI 30 зуются оценки спектральных моментов числовых характеристИк энергетического спектра, однозначно характеризующие энергетический спектр распознаваемого сигнала.

В дальнейшем принимается решение о принадлежности случайного сигнала распознаваемому классу объектов.

При расспознавании двух классов решающее правило имеет вид л 40 если,и S ) ь 1 то р-6 К1, если Pc (67 то,с< @Г Q., где д1 и д 2 — пороги срабатывания схем 8 и 9 сравнения.

В узле 22 оперативной памяти хранятся значения порогов срабатывания

Ь 1 и д 2 пороговых элементов 8 и 9.

Счетчик 21 подсчитывает количество циклов распознавания, которое определяется числом спектральных моментов, участвующих в распознавании. Число спектральных моментов определяется на этапе. обучения и обычно составляет2-4 в зависимости от заданной точности распознавания и вида распознаваемых сит.налов. Генератор 20 тактовых импульсов в нужном темпе управления выбором из оперативного запоминающего блока 3, и постоянного запоминающего блока 5, 4 6 соответственно значений оценок нормированного спектра и весовых коэффициен- тов. Выходные импульсы элемента ИЛИ

19 управляют работой блока 22, в котором хранятся пороговые значения b 1 и д2.

При выполнении одного из условий на выходе соответствующей схемы сравнения формируется импульс, который поступает нв первые входы -схем элементов И 10 и 11, ко вторым входам которых подключено постоянное напря-. жение. На выходе элементов И будет формироваться импульс=, который указывает на принадлежность сигнала Ф(Ц тому или иному классу объектов. Выходы эле-. ментов И могут быть подключены к световым индикаторам с. Указанием класса объектов, При попадании оценки р< в зону неопределенности д = д1 — д 2 с других выходов схем сравнения снимаются импульсы, которые поступают на блок 7 управления.

Импульсом с выхода элемента ИЛИ

19 узел 22 оперативной памяти переключается на выдачу порогов срабрты% вания д 1 и д 2, соответствующих распознаванию при спектральном моменте

5 + 1. Этот же импульс фиксируется счетчиком 21. Генератор 20 тактовых импульсбв продолжает работать, выдавая импульсы в оперативный запоминающий блок 3 и постоянный запоминающий блок 5.

Под действием этих импульсов происходит выбор из соответствующих ячеек оценок нормированного энергетического спектра L = 0 1, 2,..., N /2, и весовых коэффициентов ., 1 О, 1, S+

2,..., 8/2, которые перемножаются в блоке 4 и накапливаются в сумматоре 6 .

Сумматор 6 может быть выполнен таким образом, чтобы происходило обнуление после N /2 циклов суммирования. Однако результаты распознавания некоторых шумовых и импульсных случайных сигл налов показали, .что оценка +g не прел вышает 1 от величины оценки и. 4 твк что сумматор 6 выполняется беэ обнуления после N/2 циклов суммирования.

Процесс распознавания заканчивается при срабатывании элементов И 10 или 11, либо после заполнения счетчиков 21. По сигналам световых индикаторов, принимается решение о классе распознаваемых сигналов, либо о том, что устройство распознавания не отнесло сигнала ни к одному из распознаваемых классов в пределах заданной точности. При этом импульс с выхода счетчика 21 выключает генератор тактовых импульсов.

Устройство для распознавания случайных сигналов, содержащее аналогоцифровой преобразователь, вход которого является входом устройства, цифровой 10 вычислительный блок, содержащий генератор тригонометрических функций, узел умножения, два сумматора, два квадра-. тора и узел деления, первые входы узла умножения и первого квадратора цифро- 1$ вого вычислительного блока соединены с выходом аналого-цифрового преобра.зователя, второй вход узла умножения подключен к выходу генератора тригономет рических функций, а выход соединен со 20 входом первого сумматора, выход которого через второй квадратор подключен к первому входу. узла деления, второй вход которого, соединен с выходом второго сумматора, подключенного входом 25 к выходу первого квадратора, второй выход узла умножения соединен со входом запуска генератора тригонометрических функций, выход узла деления цифрового вычислительного блока подключен зо к информационному входу оперативного запоминающего блока, две схемы сравнения, первые входы которых соединены два элемента И, блок управления, включающий jjGelI оперативной памяти H последовательно соединенные элемент ИЛИ, счетчик импульсов и генератор тактовых

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 371596, кл. Я 06 К 9/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 595751, кл. (j06 К 3/00, 1978 (прототип) .

7 92+374 8 импульсов, информационный вход узла оперативной памяти подключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с первыми входами

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я первой и второй схем сравнения соответственно, вторые выходы которых со» единены с первыми входами элементов И соответственно, выход генератора тактовых импульсов блока управления соединен с управляющим входом оперативного запоминающего блока, вторые входы схем сравнения подключены к выходу узла оперативной памяти блока управления, вторые входы элементов И соединены с . шиной логической единицы, а их выходы являются выходами устройства, о т л и— чающеес я тем, что, с цельюупрощения устройства, оно содержит постоянно-запоминающий блок, блок умножения и дополнительный сумматор иричем управляющий вход постоянно-юапоминающего блока соединен с выходом геператора тактовых импульсов блока управления, а.выход подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого соединен с выходом оперативного запоминающего блока, а выход через дополнительный сумматор подключен к пер- вому входу первой схемы сравнения.

928374

Составитель В. Фукалов

Редактор И. Касарда Техред С. Мигунова Корректор О. Билак

Заказ 3242/6 2 Тираж 732 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4