Способ идентификации энергетического спектра сигнала

(57) Изобрет вам передачи к средстожет при- лнительние относ информаци получения и меняться для ной инАормац доп щей игнаи, содерж о его эне ю изобрет тическ ле, например спектре, Цел повышение то ляется ифи ных кации воэмож распредеспектра. ост нкцион расши Иэобрет передачи и ся для пол формации,пример о е Целью ипроизводнои сигирала квадрата сиеременной состав водной сигнала и и ие точно ие функц прои вание а, де ереме нтерв счет опре ных оставляющ рреляции, рования в еменной с ности поСпособ ла к тегр та го спе значен е ни ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ П.УНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТ(54) СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА СИГНАЛА ностей за счет определениления мощности по частотам ение относится к средствамнформации и может применятьучения дополнительной инсодержащейся в сигнале,наго энергетическом спектре.зобретения является повышети идентификациц и расширеональных возможностей заеления распределения мощастотам спектра,идентификации энергетичесра сигнала, включающий квадсигнала и его производной,Способ идентификации энергетического спектра сигнала, включающий квадрирование сигнала и его производной, интегрирование квадрата сигнала и квадрата производной сигнала, формирование среднеквадратической частоты путем деления значения интеграла квадрата производной сигнала на значение интеграла квадрата сигнала, выделе,ние переменной составляющей квадрата производной сигнала и квадрата сигнала, детектирование и интегрирование переменных составляющих за интервал корреляции, деление результатов интегрирования выпрямленного значения переменной составляющей производной ае сигнала на результат интегрирования выпрямленного значения переменной составляющей квадрата сигнала и формирование средневзвешенного корреля- С ционного произведения частот, которое делится на среднеквадратическую частоту, и сравнение результата с заданным значением. 1 ил. 4 ь интегрирование квадрат квадрата производной с рование среднеквадрати путем деления значения а сигнала иигнала, форми ческой частотыинтеграла квадала на значение нала, выделеяющей квадрата Ьф квадрата сигнантегрированиех за времяделение резульпрямленногоставляющей проЕ = (м).Ь;сову,с -сд.а зз.псд;с), (2)тМожно показать, чта после квадри рования сигнала и его производной ин 1 тегрирование квадрата сигнала Е (й) и его производной (Е (Сза время корреляции получим1 25Е(е)1 йс = - ,Е, (а + Ь ) 1 (3) фОФЕИ)1 1 е =Б.(а.+ Ь.), (4)е2После деления (3) на (4) получаем ЗОсо;(а;+ Ь;) -2Ь" т35 где сд - среднеквадратическая (средневзвешенная) частота.Операции разделения переменных и постоянных составляющих квадрата сигнала и квадрата производной сигнала, детектирования, интегрирования и деления интеграла выпрямленного значения на интеграле выпрямленного значения сигнала позволяют сформиро 451 Е (с)1 с 1 с63 сдщ +- --- - (6)1 Е(Ибгде йь. - средневзвешенное корреляционное произведение час1 стот.Отношение средневзвешенногоМ;ы к среднеквадратической . частоте в дает некоторую безразмер55 , ную величину,НИ Ыи = ---- , (7)(5) 3 148346 изводной сигнала на результат интегрирования выпрямленного значения переменной составляющей квадрата сигнала и формирование средневзвешенно- го корреляционного произведения час 5 тот, которое делится на среднеквадратическую частоту, и сравнение результата с заданным значением.Сигнал на конечном интервале времени с ,2, где Г - время корреляции может быть представлен кодом Фурье где Я - функционал энергетическогоспектра сигнала Е, отражающий форму кривой, огибающейфункции спектральной плотности 6(со),Функционал Я представляется рациональными числами в интервалечисловой оси от О до 1, т.е. аналогичен числам вероятности 1-0. Иа координатной плоскости Г, М, где Г- время корреляции, тот.или иной энергетический спектр при данном времени корреляции , и значении функционалаН иэобразится точкой. МножествоттЬчек этой координатной плоскостиотображает все множество сигналов,отличающихся энергетическим спектром.В разложении функции в ряд Фурье наконечном интервале нижняя частота1 йопт= т.е. в данном случае определяется временем корреляции 2 .функционал энергетического спект"ра И как безразмерная величинане зависит от диапазона занимаемыхчастот, от положения спектра на осичастот, а отражает форму кривой огибающей функции спектральной плотнбсти, т,е, отображает распределениемощности по частотам в спектре.Из этого вытекает возможность использования функционала Я как признака при распознавании сигналов поэнергетическому спектру.На чертеже показана схема, пояс"няющая данный способ.Устройство по способу содержитусилитель 1, блок 2 дифференцирования, первый и второй квадраторы 3,4,первый и второй интеграторы 5,6,первый блок 7 деления, первый и второйфильтры 8,9, первый и второй детекторы 10, 11, третий и четвертый интеграторы 12, 13, второй и третий блоки 14, 15 деления, блок 16 индикации,генератор 17, делитель 18 частоты,выход 19 значения среднеквадратической частоты а , выход 20 значенияобобщенной характеристики энергетического спектра, выход 21 значениясредневзвешенного произведения частот Ш сйУстройство работает следующим об- .разом.Сигнал ЕИ), поступающий на входусилителя 1, в наиболее простом случае в этом устройстве усиливается3467 5 148разуется в электрический, если первичный сигнал иной природы, напримеракустический, или фильтруется (сглаживается), когда необходимо удалитьналожившиеся помехи или идентифицировать энергетический спектр лишь вопределенной полосе частот, или огра-ничивается по амплитуде, например дляидентификации спектра клеппированныхсигналов.Выходной усиленный сигнал передается одновременно на блоки 2 и 4.В блоке 2 дифференцирования сигнал непрерывно дифференцируется.В блоках 3 и 4, куда поступаетсоответственно продифференцированный,и первообразный сигналы, оба сигналаквадрируются.Выходные сигналы квадраторов 3 и 4передаются через интеграторы 5 и 6 навходы фильтров 8,9. В интеграторах5 и 6 квадрат производной сигнала иквадрат сигнала интегрируются за время, равное времени (интервалу) корреляции,Поскольку время интегрирования -один из операционных параметров, которые должны быть стабильны как приопределении функционалов для образцовых сигналов, так и исследуемых,то для точного ввода этого времениприменен кварцевый генератор 17,обеспечивающий стабильную частоту иделитель 18 частоты, генерирующийуправляющие импульсы включения и отключения интеграторов, а также импульсы управления делительными устройствами. В блоке генерации управляющих импульсов может быть предусмотрена регулировка (или автоматическая регулировка) времени интегрированияРезультаты интегрирования сигналовв интеграторах 5 и 6 в момент очистки интеграторов передаются в блок 7деления. В блоке 7 результат интегрирования интегратором 5 квадратапроизводной сигнала (делимое) делится на результат интегрирования квадрата сигнала интегратором 6 (делитель), а на выходе блока 7 получается среднеквадратическая частота ы(частное),Выходные величины квадраторов 3и 4, кроме того, поступают на входыфильтров 8,9, в которых из квадрированных сигналов первообраэного и проиэвапной разделителями 9 и 8 соот 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ветственно выделяются переменные составляющие соответственно формулам,В блоках 10 и 11 детектированияпеременные составляющие выпрямляются,Выпрямленные значения переменнойсоставляющей квадрата сигнала и переменной составляющей квадрата производной сигнала интегрируются соответственно интеграторами 13 и 12 завремя, равное интервалу корреляции Г,аналогично как квадрат сигнала иквадрат произвольной сигнала.Результат интегрирования выпрямленного значения переменной составляющей квадрата производной сигналав интеграторе 12 (делимое) делитсяна результат интегрирования выпрямленного значения переменной составляющейквадрата сигнала в интеграторе 13 (делитель) в блок 14 деления. В результате операции деления на выходе блока 14 получается величина, соответствующая средневзвешенному произведению корреляционных частот ь ю(частное),Выходная величина блока 14 - средневзвешенное произведение частотю;о - как делимое поступает наблок 15, а выходная величина блока 7 среднеквадратическая частота ш - какделитель также поступает на блок 15.На выходе блока 15 как частное получается функционал М энергетическогоспектра сигнала Е(С),Выходной сигнал блока 15, т,е,величина, пропорциональная функционалу М, отображается в блоке 16, например с помощью цифрового люминесцентного индикатора, или использует-.ся для управления в виде электрического сигнала 20,Выходные величины блока 7,пропорциональные серднеквадратической частоте со, и блока 14, пропорциональные средневзвешенному произведениючастот м.со, также могут быть использованы для управления или распознавания сигналов. Для идентификацииэнергетического спектра некоторогосигнала Е(с), поступившего на входпредварительно (заранее), аналогичнымобразом составляются таблицы Функционалов образцовых сигналов И. и таблицы 6 ц, М сО . Таблицы функционаловобразцовых сигналов могут пополняться по мере обследования каждого нового сигнала как в процессе обучения1483467 Составитель Л.Григорьян-ЧтенцРедактор О.Спесивых Техред Л.Сердюкова Корректор М.Васильева аказ 2835/47 ж 668 Подписноео изобретениям и открытиям и35, Раушская наб., д, 4/5 НТ СССРПроизводственно-издательский комбинат Патент , г.уж арина,101 ул. или пополнения "памяти". Полученные по данному способу функционалы для сигнала Г(С) сопоставляются с таб 1 личными, При совпадении функционала Н , полученного от неизвестного сигнала. Е/й), с некоторым табличным функционалом М; неизвестный сигнал Г(с) принимается (считается) идентичным сигналу Г;(с). Если же функ ционал Ю не совпадает ни .с одним из табличных функционалов, то по таблицам ы ф и ы ы устанавливается хаврактер его отличий и он может быть зарегистрирован как "новый" и его функционал внесен в таблицу,Для управления и самонастройки полученный функционал М,циклически. ,сопоставляется с требуемым или заданным его значением и отклонение его от 20 заданного вводится в блок формирования управляющего воздействия по критерию оптимизации, Аналогичным образом могут быть использованы и частот 2ные функционалы ю и мрд, 25 Формула изобретения,Способ идентификации энергетического спектра сигнала, включающий квадВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва,рирование сигнала и его производной,интегрирование квадрата сигнала иквадрата производной сигнала, формирование среднеквадратической частоты путем деления значения интегралаквадрата производной сигнала на значение интеграла квадрата сигнала,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности идентификации и расширения функциональныхвозможностей за счет определения распределения мощности по частотамспектра, выделяют переменную составляющую квадрата производной сигналаи квадрата сигнала, переменные составляющие детектируют и интегрируютза время интервала корреляции, результат интегрирования выпрямленногозначения переменной составляющейпроизводной сигнала делят на результат интегрирования выпрямленногозначения переменной составляющейквадрата сигнала, формируют средневзвешенное корреляционное произведение частот, которое делят на среднеквадратическую частоту, и сравниваютрезультат с заданными значениями.