Нелинейный цифровой фильтр
Союз Советскмк
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗО6РЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<щ 928614 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву )г 813702 (22) Заявлено 10. 03 ° 80 (21) 2&93909/18-09 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Опубликовано l 5. 05. 82. Бюллетень М 18
Дата опубликования описания 15.05.82 (5l)M. Кл.
Н 03 Н 17/04
Ркударствееый квинтет
СССР ао двлаи нзабретеннй и открытий (53) УДК621.372. .544(088 .8) (72) Ac op изобретения
Э.В. Борисов (7l) Заявитель (54) НЕЛИНЕЙНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при фильтрации результатов измерений физического параметра, выраженного цифровым кодом.
По основному авт. св. И 813702 известен нелинейный цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные блок сравнения, двусторонний ограничитель, сумматор и нерекурсивный фильтр, выход которого подключен к другим входам блока сравнения и сумматора, а также последовательно соединенные квадратор, дополнительный нерекурсивный фильтр и датчик случайных чисел, выход которого подключен ко второму дополнительному входу сумматора, причем вход квадратора подключен к дополнительному выходу двустороннего ограничителя, а выход дополнительного нерекурсивного фильтра - к дополнительному входу двустороннего ограничителя, дополнительный выход которого под"
2 учен ко входу датчика случайных чисел 11)..
Недостатком этого устройства является относительно низкая точность фильтрации при переменном характере закона распределения ошибок измерений.
Целью изобретения является ловы- шение точности фильтрации.
Поставленная цель достигается тем, 1О что в нелинеином цифровом фильтре, содержащем последовательно соединенные блок сравнения, двусторонний ограничитель, сумматор и нерекурсивный фильтр, выход которого подключен к
lS другим входам блока сравнения и сумматора, а также последовательно соединенные квадратор, дополнительный нерекурсивный фильтр и датчик слу20 чайных чисел выход которого подклюУ чен ко второму дополнительному входу сумматора, причем вход квадратора подключен к дополнительному выходу двустороннего ограничителя, а выход дополнительного нерекурсивного фильтра — к дополнительному входу двустороннего ограничителя, дополнительный выход которого подключен ко входу датчика случайных чисел,между выходом дополнительного нерекурсивного фильтра и входом датчика случайных чисел включен блок оценки закона распределения ошибок измерений, а между выходом двустороннего ограничителя и другими входами блока оценки закона распределения
1 ошибок измерений включен блок оценки моментов распределения ошибок измерений, другой вход которого подключен к выходу квадратора.
При этом блок оценки закона- рас,пределения ошибок измерений содержит последовательно соединенные вычислитель коэффициентов, вход которого является входом блока оценки закона распределения ошибок измерений, элемент сравнения и решающий блок, выход которого является выходом блока оценки закона распределения ошибок измерений, а также генератор стандартных сигналов, выход которого соединен с другим входом блока сравнения.
Кроме того, блок оценки моментов распределения ошибок измерений содержит две цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных перемножителя и нерекурсивного фильтра, при этом первые входы перемножителей объединены и являются первым входом блока оценки моментов распределения ошибок измерений, второй вход перемножителя первой цепи — вторым его входом, второй вход перемножителя второй цепи соединен с выходом перемножителя первой цепи, а выходы нерекурсивных фильтров являются выходами блока оценки моментов распределения ошибок измерений.
На чертеже представлена структурная схема нелинейного цифрового фильтра.
Нелинейный цифровой фильтр содержит последовательно соединенные блок сравнения 1, двусторонний ограничитель 2, сумматор 3 и нерекурсивный фильтр 4, выход которого подключен к другим входам блока сравнения 1 и сумматора 3, последовательно соединенные квадратор 5, вход которого подключен к выходу двустороннего ограничителя 2, нерекурсивный фильтр 6, блок оценки закона распределения
t0
4 ф ошибок измерений 7 и датчик случайных чисел 8, выход которого подключен к другому входу сумматора 3, а также блок оценки моментов распределения ошибок измерений 9, выходы которого подключены к выходу двустороннего ограничителя 2 и квадратора, а выход подключен ко входу блока оценки закона распределения ошибок измерений
7, при этом выход двустороннего ограничителя 2 подключен к другому входу датчика случайных чисел 8, а выход нерекурсивного фильтра 6 - к другому входу двустороннего ограничителя 2.
Блок оценки закона распределения ошибок измерений 7 содержит последовательно соединенные вычислитель коэффициентов 10, элемент сравнения 11 и решающий блок 12, а также генератор стандартных сигналов 13, выход которого подключен к другому входу элемента сравнения 11. Блок оценки моментов распределения ошибок измерении содержит первую и вторую цепи, каждая из которых содержит перемножитель 14
l(15) и нерекурсивный фильтр 16 (17), при этом выход перемножителя 14 первой цепи подключен к входу перемножителя 15 второй цепи.
Нелинейный цифровой фильтр работает следующим образом, 8 установившемся режиме при отсутствии аномальных искажений результаты измерений через блок сравнения
1, двусторонний ограничитель 2 и
35 сумматор 3 поступают в нерекурсивный фильтр 4, который работает как обычный усреднитель. При этом отрицательная обратная связь от нерекурсивного фильтра 4 к блоку сравнения 1 о компенсируется положительной обратной связью от нерекурсивного фильтра
4 к сумматору 3. В этом случае на выход нерекурсивного фильтра 4 имеем скользящую интервальную оценку величины измеряемого параметра по результатам некоторого числа измерений. Одновременно с этим сигнал с выхода двустороннего ограничителя
2 поступает на вход квадратора 5, а из него — в нерекурсивный фильтр 6, на выходе которого имеем скользящую интервальную оценку второго момента
m (дисперсии) ошибок измерений, которая подается в блок оценки закона распределения ошибок измерений 7 и на управляющий вход двустороннего ограничителя 2 для регулировки значений верхнего и нижнего порогов
5 928614 6 ограничителя. При измерении величины таким образом, чтобы статистика сиг дисперсии измерений, т.е. при изме- налов на его выходе
ыходе соответствовала нении точности измерений, значения статистике опр истике, определенной в блоке 7. о учае лок () может пред- порогов двустороннего ограничителя В частном слу а . б (8)
2 регулируются в соответствии с пода- 5 ставлять набор н ор датчиков случайных ваемым на его дополнительный вход чисел с,различными статистиками рас" сигналом с выхода нерекурсивного фильтра 6. Таким образом, реализует- При наличии а ри наличии аномальных искажений ся адаптивность к переменной точнос- измеряемого параметра р метра, когда сигнал ти измерений, что ведет к повышению 1о с выхода блока сравнения 1 превышаточности фильтрации. ет верхнии или становится меньше с
Сигналы с выхода двустороннего or нижнего nopora ограничений двусторонраничителя 2 поступают также в пере- него ограничителя 2, то сигнал с вымножители 14 и 15, причем на второй хода двустороннего ограничителя 2 в вход перемножителя 14 поступает !5 сумматор 3 не поступает, а поступает сигнал с выхода квадратора 5, а на на управляющий вход датчика случайвход перемножителя 15 поступает сиг- ных чисел 8. Тогда датчик 8 срабатынал с выхода перемножителя 14.Сигна- вает и сигнал с его выхода поступает лы с выходов перемножителей 14 и 15 на вход сумматора 3. Таким образом поступают на вход соответствующих 2р происходит замена аномального исканерекурсивных фильтров 16 и 17, кото- женного результата измерений сигнарые работают как обычные усреднители. лом от датчика случайных чисел, имеюСигналы с выхода нерекурсивного щего ту же статистику распределений, фильтра 16, представляющие собой ин- что и ошибки измерений. тервальную скользящую оценку третье- 25
l o MoMeHTB ITl закона распределения Поэтому благодаря введению новых ошибок измерений, и сигналы с выхода блоков и свЯзей повышаетсЯ Точность нерекурсивного фильтра 17,. представ- фильтРации, посколькУ обеспечиваетсЯ ляющие собой интервальную скользящую и РестРойка статистики сигнала на выоценку четвертого момента m закона
4 30 ходе датчика случайных чисел в соотраспределения ошибок измерений 7, в ветствии с оценками закона распредеотором сигналы с выходов нерекурления ошибок измерений.. сивных фильтров 6, 16 и 17, равные я, а .и в соответственно, используются в вйчислителе коэффициентов
Формула изобретения
l0 для формирования сигналов
Нелинейный цифровой фильтр по р „, у 2 авт. св. И 813702, о т л и ч а ю
И1 и ю
"3 0.= 4. 1 щ и и с я тем, что, с целью повышекоторые поступают в элемент сравне- ния точности фильтрации, между выхония 11. На другой вход элемента дом дополнительного нерекурсивного
40 сравнения 11 поступает сигнал от фильтра и входом датчика случайных генератора стандартных сигналов 13. чисел включен блок оценки закона рас"
По значениям коэффициентов ф„и фремо" пределения ошибок измерений, а между жет быть определен вид распределения выходом двустороннего ограничителя ошибок измерений. Для этого генера" <5 и другими входами блока оценки закотор стандартных сигналов 13 формиру- на распределения ошибок измерений ет сигналы, которые для каждой из включен блок оценки моментов распрекривых Пирсона соответствуют возмож- деления ошибок измерений, другой
1 ным измерениям коэффициентов р и р .g вход которого подключен к выходу
1 элементе сравнения 11 эти сигналы 5О квадратора. сравниваются с сигналами из вы2. Фильтр по и. 1, о т л и ч а ючислителя коэффициентов 10, на шийся тем, что блок оценки забснове чего в решающем блоке 12 фор- кона распределения ошибок измерений мируется сигнал решения о виде рас- содержит последовательно соединенпределения ошибок измерений. Сигнал 55 ные вычислитель коэффициентов, вход решения поступает на вход датчика которого является входом блока оценслучайных чисел о, в соответствии ки закона распределения ошибок иэмес которым происходит его перестройка рений, элемент сравнения и решающий
928б14
Составитель Т. Афанасьева
Редактор Т. Кинь Техред Л. Пекарь Корректор С.йекмар
Заказ 3281/74 Тираж 954 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий
11303, Москва, 9-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП нПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 блок, выход которого является выходом блока оценки закона распределения ошибок измерений, а также генератор стандартных сигналов, выход которого соединен с другим входом блока сравнения.
3. Фильтр по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что блок оценки моментов распределения ошибок измерений содержит две цепи, каждая из которых состоит, из последовательно
Чоединенных перемножителя и нерекурсивного фильтра, при этом первые входы перемножителей объединены и являются первым входом блока оценки моментов распределения ошибок измерений, второй вход перемножителя первой цепи — вторым его входом,,второй вход перемножителя второй цепи соединен с выходом перемножителя первой цепи, а выходы нерекурсивных фильтров являются выходами блока оценки моментов распределения ошибок измерений.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
O 813702, кл. Н 03 Н 7/1О 1979!
5 (прототип).
