Нелинейный цифровой фильтр

 

Союз Советсиин

Социалистичесиик

Реслублии

ОП ИСАНИЕ

И306РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iiI951654 (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву 4 499647 (51)М. Кл. (22) Заявлено 19.12. 80 (21) 3224827/18-09

Н 03 Н 17/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Гееударстаанный камнтет

СССР не делам нзабретеннй н открытий

Опубликовано 15.08.82 Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 1 8 .08 .82 (53) УДК 621. .396.62 (088.8) (72) Автор изобретения

3.В. Борисов (7I ) Заявитель (54) Н ЕЛИН ЕЙН6!Й ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к радио" технике и может быть использовано при фильтрации результатов измерений физического параметра, выраженного цифровым кодом.

По основному авт. св. t 499647 известен нелинейный цифровой фильтр, содержащий последовательно включенные блок сравнения, двусторонний ограничитель, сумматор и нерекурсивный фильтр, выход которого подключен к другим входам сумматора и блока сравнения (1).

Недостатком этого устройства является относительно низкая точность фильтрации при переменной точности измерений и наличии аномальных ошибок измерений, обусловленная постоянствсм порогов ограничения двустороннего ограничителя. Действительно, 2о в этом случае завышение абсолютных значений порогов приводит к сильным флуктуациям результатов оценки параметра под влиянием аномальных ошибок, 2 а в случае занижения абсолютных значений порогов происходит сглаживание нестационарности параметра.

Цель изобретения — повышение точности фильтрации.

Для этого в нелинейный цифровой фильтр, содержащий последовательно включенные блок сравнения, двусторонний ограничитель, сумматор, и нерекурсЪвный фильтр, выход которого подключен к другим входам сумматора и блока сравнения, введены и каналов, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных i-го (где

1,...,п) дополнительного двустороннего ограничителя, 1-го дополнительного сумматора, другой вход которого подключен к выходу нерекурсивного фильтра, i-го дополнительного блока сравнения, другой вход которого подключен к выходу генератора стандартных сигналов, 1-ro квадратора и

l-го дополнительного нерекурсивного фильтра, выход которого через блок

951654 определения минимального сигнала соединен с управляющим входом i ãî блока запрета, информационный вход которого подключен к другому выходу

i- ro дополнительного двустороннего ограничителя, при этом входы дополнительных двусторонних ограничителей объединены и подключены к выходу блока сравнения, а выходы блоков запрета - к управляющему входу двусторон- !0 него ограничителя.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого нелинейного цифрового фильтра.

Нелинейный цифровой фильтр содержит15 последовательно включенный блок сравнения 1, двусторонний ограничитель 2, сумматор 3. и нерекурсивный фильтр 4, выход которого подключен к. другим входам блока сравнения 1 и сумматора 2о

3, и и каналов,,каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных дополнительного двустороннего ограничителя 5-i (где = 1,...,n), дополнительного сумматора б-i, дополни- 25 тельного блока сравнения 7-i, квадратора 8-i, дополнительного нерекурсивного фильтра 9-i, блока 10 определения минимального сигнала и блока запрета 11-i. При этом к другим входам зо дополнительных блоков сравнения 7-i подключены выходы генератора 12 стандартных сигналов, другие входы дополнительных сумматоров 6-i соединены с выходом нерекурсивного фильтра 4, входы дополнительных двусторонних ограничителей 5-i объединены и подключены к выходу блока сравнения 1, а выходы блока запрета 11-i — к управляющему входу двустороннего ог- раничителя 2.

Нелинейный цифровой фильтр работает следующим образом, В установившемся режиме при отсутствии аномальных искажений и постоянной точности измеренйй результаты измерений через блок сравнения 1, двусторонний ограничитель 2 и 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 компенсируется положительной обратной связью

55 от -нерекурсивного фильтра 4 к сумматору 3. В этом случае на выходе нерекурсивного фильтра 4 имеем скользящую интервальную оценку величины измеряемого пар метра по результата некоторого числа измерений.

Одновременно с этим сигналы с выхода блока сравнения 1 поступают на входы двусторонних ограничителей 5-i, имеющих различные величины порогов.

Сигналы с выходов ограничителей 5-i суммируются в сумматоре 6-i с выходным сигналом нерекурсивного фильтра

Таким образом, на выходе сумматора

6-1 имеем оценку величины измеряемого параметра с учетом действий двусторонних ограничителей 5-i с разными порогами ограничений. Эти оценки сравниваются в блоке сравнения 7-i с сигналом генератора 12, который представляет собой априорную величину измеряемого параметра. Разностные сигналы с выхода блока сравнения 7-i возводятся в квадрат в квадраторе

8-1 и устраняются в нерекурсивном фильтре 9-i, на выходе к=-ò-.орого и;;еем интервальную скользящую оценку разности между априорно известным значением параметра и оценками его значения с учетом различных значений порогов ограничений ограничителя 5-i.

В блоке 10 определяется минимальный сигнал с выходов нерекурсивных фильтров 9-i и передается сигнал на открытие того блока запрета !1-i, который соответствует нерекурсивному фильтру 9-i с минимальным сигналом. Через открытый блок запрета 1i-i на управляющий вход двусторонн=;= ограничителя 2 подается сигнал о значении порога ограничителя с . ода тсго двустороннего ограничителя 5- 1, который соответствует нерекурсивному фильтру 9-i с минимальным сигналом, т.е. происходит оптимальная подстройка пороговых уровней двустороннего ограничителя 2 по критерию минимума средней квадратической ошибки.

Таким образом, если на вход фильтра поступает результат измерения с аномальной ошибкой, то в двустороннем ограничителе 2 происходит ограничение сигнала и ему присваивается значение верхнего или нижнего порога.

Это приводит к повышению точности фильтрации результатов измерений параметра. При этом (эа счет оптималь.ной подстройки порога ограничителя 2) при наличии аномальных ошибок и переменной точности измерений повышается точность фильтрации, поскольку порог ограничения адаптируется к переменформула изобретения

Составитель Т. Афанасьева

Редактор М. Келемеш Техред A. Ач Корректор А. Дзятко

Тираж 959 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5971/73

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

5 95(6 ным характеристикам результатов измерений.

Нелинейный цировой фильтр по авт. св. Ю 499647, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности фильтрации, в него введены n to каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных i ãî (где i = 1,...,n) дополнительного цвустороннего ограничителя, i"""го дополнительного сумматора, другой 1S вход которого подключен к выходу нерекурсивного фильтра, i-ro дополнительного блока сравнения, другой вход которого подключен к выходу ге54 6 нератора .стандартных сигналов, i-го квадратора и 1-го дополнительного н : рекурсивного фильтра, выход которого через блок определения минимального сигнала соединен с управляющим входом

i-ro блока запрета, информационный вход которого подключен к другому выходу i-го дополнительного двустороннего ограничителя, при этом входы дополнительных двусторонних ограничителей объединены и подключены к выходу блока сравнения, а выходы блоков запрета - к управляющему входу двустороннего ограничителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 499647, кл. H 03 H 7/28, 1976 (прототип).