Способ адаптивного спектрального анализа

(71) Нижегородски 42политехнический инс.Ю.Акатьеви др, Цифровая обравочник - М.: Радио и ра содерходной 1, перзания, к 5 обращения, умно блок 8 памятивход которого входом сумма ра 3 предсказа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗО ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(54) СПОСОБ АДАПТИВНОГО СПЕКТРАЛЪНОГО АНАЛИЗА(57) Изобретение относится к радиоизмери- . тельной технике и может быть использовано для анализа энергетического спектра в усло- . виях малой априорной информации о классе или параметрах исследуемых случайных процессов; например, при обнаружении гармоник в шуме. Цель изобретения - повышение точности анализа. Эта цель достигается тем, что при фиксированном объеме выборки подвергают Фурье-преобразованию коды коэффициентов фильтров предсказания 1-го, 2-го, ., (М)-го порядков, получают набор отсчетов квадратов амплиИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для анализа энергетического спектра в условиях малой априорной информации о классе или параметрах исследуемых случайных процессов, например, при обнаружении гармоник в шуме.Целью изобретения является повышение точности анализа.На фиг. 1 представлена структурная схемаадаптивногоспектроанализатора, рвализующего данный способ; на фиг, 2 тудно-частотных характеристик фильтров предсказания с 1-го по (М)-й включительно, умножают на соответствующие коды весовых коэффициентов, после чего суммируют с умноженными на соответству. ющий весовой коэффициент, отсчетами квад-рата амплитудно-частотной характеристики фильтра предсказания М-го порядка и результирующий сигнал суммирования обра-. щают, получая при этом окончательную оценку спектра. Способ заключается также в том, что из наблюдаемого процесса бврут, последовательных отсчетов данных, формируют по ним последовательно цифровые коды, соответствующие коэффициентам фильтра линейного предсказания 1-го, 2-го, , М-го порядка, коды коэффициентов фильтра предсказания М-го порядка подвергают , Я Фурье-преобразованию, берут от результа, та модуль и возводят его в квадрат, получают при этом отсчеты квадрата амплитудно-частотной характеристики фильтра предсказания М-го порядка 1 з.п.ф-лы, 2 ил. представлена структурная схема ф предсказания.Адаптивный спектроанализатор жит последовательно соединенные в аналого-цифровой преобразователь вый блок 2 памяти, фильтр 3 предск измеритель 4 дисперсии, первый бло житель 6, сумматор 7, второй , второй блок 9 обращения, также соединен со вторым тора 7, а второй выход фильтния подключен к информаци 1775679онному входу блока 10 преобразованияФурье, выход последнего соединен со вторым входом умножителя 6. Выходы блока11 управления подключены соответственно к синхровходу умножителя 6 и управляющему входу блока 8, управляющемувходу блока 10, к первому управляющемувходу фильтра 3, к адресному входу блока8, к адресному входу блока 2, к управляющему входу блока 2 и второму управляющему входу фильтра 3, к управляющемувходу преобразователя 1.Фильтр предсказания 3 содержит последовательно соединенные вычислитель12 корреляциойной матрицы, блок 13 обращения матрицы, умножитель 14 и накапливающий сумматор 15.Оценивание энергетического спектраспособом адаптивного спектрального анализа производят путем квантования по времени и уровню входного процесса хй,запоминания полученных отсчетов данныхх, вычисления коэффициентом фильтровлинейного предсказания с первого по М-йпорядок аь гп( = 1. в; гп = 1, М) и соответствующих квадратов модулей амплитудно-частотных характеристик Кп 1 (т), определения2весовых коэффициентов Я по дисперсиямоткликов о фильтров предсказания с первого по М-й порядок, взвешивайия квадратов модулей амплитудно-частотныххарактеристик Кп (1)(п 1 = 1, М) с соответст 2вующими,коэффициентами Я, суммирования с накоплением полученного результатаи обращения полученной суммы,Анализатор спектра (фиг. 1) работаетследующим образом: в исходном состояниив блоке 8 памяти, измерителе 4 дисперсии,накапливающем сумматоре 15, установлены нулевые начальные значения, При подаче исследуемого процесса хп на входадаптивного спектроанализатора аналогоцифровой преобразователь 1 формирует последовательность отсчетов хр, которыезапоминаются в блоке 2 памяти в соответствии с управляющим и адресным сигналами, поступающими на его соответствующиевходы с 6-го и 5-го выходов блока 11 управления. С выхода блока 2 памяти отсчеты хопоступают на вход фильтра 3 предсказания,в котором формируются коэффициенты линейного предсказания а 1, в и отклик фильтра Ь, в (п = 1, в, в - 1, М) по сигналамуправления поступающими с 3-го и 6-го выходов блока 11,Коэффициенты а 1. в подаются на вход блока 10 преобразования Фурье, в котором по управляющему сигналу со второго выхода блока 11 происходит вычисление отсчетов квадрата модуля амплитудно-частотной характеристики фильтра 3 М-го порядкарКМ Щ=асМ е 1,Посаедниес пыл=1хода блока 10 поступают на вход умножителя 6, на другой вход которого подается значение весового коэффициента м с выхода блока 5 обращения. В измерителе 4 дисперсии и блоке 5 происходит вычисление коэффициента Ям =1/оВ, где Ока =(1/Й)сам, по отклику еа, мп=1фильтра предсказания М-го порядка, По сигналу, поступающему с первого выхода блока 11 управления на управляющий вход умножителя 6 происходит взвешивание значений квадрата модуля амплитудно-частотной характеристики фильтра 3 предсказания с соответствующим коэфициентом Ям и значения результата Яу Км Щ через сумматор 7 и блок 8 памяти поступают на блок 9 обращения, в котором вычисляется оценка спектра бмЩ = ОЬ / Км(1)1.В теории спектрального оценивания показано, что точность результирующей оценки Ом(1) возрастает при увеличении порядка М фильтра 3 предсказания. Поэтому на практике М выбирают по возможности большим, порядка 810. Однако при ограниченном количестве входных отсчетов х 1, хг, хп, при увеличении М для оценки спектра ОмЩ характерно появление в спектре дополнительных (ложных) составляющих и смещение частоты истинных гармонических сигналов. Возможно повышение точности оценки спектра путем уменьшения порядка М, но при этом одновременно уменьшается количество истинных составляющих в спектре(не выявятся в оценке спектра истинные гармонические сигналы) и ухудшается разрешающая способность.Для увеличения точности оценивания спектра адаптивным спектроанализатором при ограниченном количестве отсчетов 1 хп) (и = 1, И), дополнительно вычисляют квадраты модулей амплитудно-частотных характеристик Кп 1 (т) фильтров предсказания с2первого по (М)-й включительно и весовые коэффициенты Япу (в = 1, (М - 1), аналогично порядку М.Для сохранения истинных составляющих в оценке спектра и получения высокой разрешающей способности квадраты амплитудно-частотных ха рактеристик Ки Щ(ю - Г(М.1) умножают на соотеетстгвующие коэффициенты А в умножителе б и с его выхода подают на вход сумматора 7, на второй вход которого поступает сумма