Устройство для оптимальной цифровой фильтрации случайных процессов, заданных единичными реализациями

Союз Советскии Социалистическик Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву г 22) Заявлено 1 078 (2 ) 2684701/18-24 (51) М, КЛ.заявим М07.1080, Бюллетень Мо 37анмя описания 10.10.80 С 06 Р 15/3 соединением твенный комнтСССРи изобретенийоткрытий осуд публиковано ата опублико,54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ, ЗАДАННЫХ ЕДИНИЧНЫМИ РЕАЛИЗАЦИЯМИ, ра.Цельюние быстЗто де устрогистр,к первымков умн ышеется иства,то в ретения являтвия устройется тем, чсодержащее иы которого подам соответствующпервой и второ иэоб родей стиг йств выход вход ения2 извест иемный лючены их бло- групп но ре О Изобретение относится к системам обработки случайных процессов и может быть использовано в системах диагностики технического состояния подвижных динамических объектов.Известно устройство фильтрации, которое представляет собой цифровое сглаживающее устройство, содержащее запоминающий блок, состоящий из накопителей входных и выходных выборок, блока памяти и коэффициентов, сумматоры единиц, разрядные накопители, выходной сумматор-накопитель и элементы И по числу выборок 1.Однако получение весовых коэффициентов сглаживающего устройства при априорно неизвестных статических характеристиках сигналов и помех невозможно. Это не позволяет применять устройство в системах обработки с полной априорной неопределенностью.Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство оптимальной Фильтрации случайных процессов, представляющее собой адаптивную систему с разомкнутым контуром самонастройки, содержащее входной регистр с одним входом и разрядным выходами, запоминающее устройство с рядом входов и выходов, первую группу блоков умножения, блок формирования эталонного сигнала, многовходовой сумматор-накопитель с входами и одним выходом и вторую группу блоков умножения, блок формирования оптимального весового вектора, содержащее решающий блок и блок формирования матрицы корреляции входного сигнала 121.Недостаток его состоит в том, что в устройстве формирования оптимального весового вектора необходимо производить обращение корреляционной матрицы входного сигнала. Задача обращения корреляционных матриц входных сигналов, заданных единичными реализациями, относится к классу некорректных задач. Существующие методы регуляриэации решения с использованием известных алгоритмов псевдообращения матриц сложны в реализации, что приводит к снижению быстродействие фильти к соответствующим входам блока Формирования эталонного сигнала, выход которого соединен со вторыми входами блоков умножения второй группы, выходы которых подключены к соответствующим входам блока памяти, выходы блоков умножения первой группы подключены к соответствующим входам сумматора-накопителя, введены квадраторы,.второй сумматор-накопитель, нелинейный преобразователь и многоканальный блок умножения, вход которого соединен с выходом нелинейного преобразователя, а группа входов подключена к соответствующим выходам блока памяти,выход многоканального блока умножения соединен со вторыми входами блоков 15 умножения первой группы, входы квадраторов подключены к соответствующимвыходам приемного регистра, а выходы - к соответствующим входам второго сумматора-накопителя, выход кото Орого подключен ко входу нелинейногопреобразователя.Указанные отличительные признакипозволяют производить вычисления оптимального весового вектора настолько быстро, что в итоге устройствоможно использовать для обработки нестационарных случайных процессов, заданных единичными реализациями.На чертеже дана структурная схемапредлагаемого устройства.Оно содержит приемный регистр 1,выходы которого соединены с первымивходами 2 и блоков умножения 2, входами блока 3 Формирования эталонногосигнала и входами квадраторов 4Вторые входы блоков 2 соединены с выходом блока 3 формирования эталонногосигнала, а выходы - с соответствующими входами блока памяти 5,Вторые входы блоков умножения 2сумматора-накопителя б соединены ссоответствующими выходами многоканального блока умножения 7, и входовкоторого соединены с соответствующими выходами блока памяти 5. Выходыквадраторов 4 соединены с и входамивторого сумматора-накопителя 8, вы.ход которого через нелинейный преобразователь 9 соединен с первым входом блока умножения 7.Устройство работает следующим образом.Выборки случайного сигнала поступают на приемный регистр 1, с разрядных выходов которого сигналы поступают на входы 2 и блоков умножения 2, и на входы блока 3 формирования эталонного сигнала, а также на входы квадраторов 4, В блоке 3 происходит формирование эталонного сигнала, который с выхода блока 3 поступает на вторые входы блоков умножения 2 блока памяти 5. С выхода блока 5 сигналы поступают на п входов блока умножения 7, на выходе которого получается оптимальный вектор весовых коэфФициентов, поступающий на вторые входы блоков умножения 2 сумматора-накопителя б, на выходе которого получается отфильтрованное значение входного сигнала. Сигналы с выхода квадраторов 4 поступают на входы второго сумматора-накопителя 8, а сигнал с выхода которого через нелинейный преобразователь, коэффициент передачи которого обратно пропорционален входной величине, поступает на первый вход блока умножения 7.За счет введения квадраторов 4, сумматора-накопителя 8, нелинейного преобразователя 9 и многоканального блока умножения 7 удалось повысить быстродействие вычисления оптимального весового вектора настолько, что стало возможным применение устройства для обработки нестационарных случайных процессов.Формула изобретенияУстройство для оптимальной цифровой фильтрации случайных процессов,заданных единичными реализациями, содержащее приемный регистр, выходы которого подключены к первым входамсоответствующих блоков умножения первой и второй группы и к соответствующим входам блока формирования эталоннрго сигнала, выход которого соединен со вторыми входами блоков умножения второй группы, выходы которых подключены к соответствующим входам блока памяти, выходы блоков умноженияпервой группы подключены к соответствующим входам сумматора-накопителя,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения быстродействия, внего введены квадраторы, второй сумматор-накопитель, нелинейный преобразователь и многоканальный блок умножения, вход которого соединен с выходом нелинейного преобразователя,а группа входов подключена к соответствующим выходам блока памяти, выходмногоканального блока умножения соединен со вторыми входами .блоков умножения первой группы, входы квадраторов подключены к соответствующим выходам приемного регистра, а выходы -к соответствующим входам второго сумматора-накопителя, выход которого подключен ко входу нелинейного преобразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 543944, кл, 6 06 Г 15/34, 1975,2, Техническая кибернетика. Подред. Солодовникова. М.,"Машиностроение," 1967, кн. 34, 1, с. 311./ю . ;, сг,ъ "Ф Составитель В. Жовиискийдактлр Т. Клюкина Техред Н,Граб Корректор А ценко каз 7860 ент", г. ужгород, ул. Проектная П Ф Тирам 751 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 035, Москва, Ж-Э 5, Подписноеного комитета СССРний и открытийаушская наб., д. 4/5