Адаптивный цифровой фильтр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И 9) (11)51)5 Н 03 Н 21/ БРЕТЕНИ ЛЬСТВ в,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕ(57) Изобретение относитсятехнике. Цель изобретения -точности фильтрации. фильтрблоки 1,5.и 19 эл-тов И, ре16,и 20, триггер 3, эл-ты о СССР1985. ИЛЬТР к радиоповьппени содержит гистры 2, ИЛИ 4 и 8,вычитатель 6, блок усреднения 7, г-р 9тактовых импульсов, счетчик 10, блок 11 сравнения, формирователь 12 импульсов, блок 13 памяти, умножитель 14, сумматор 15, матричные умножители 17 и 21 и блок 18 эл-тов задержки. В данном фильтре используются оценки измерений быстрого темпа для получения оценок измерений на момент време%ни, формируемый на передающей стороне. Цель изобретения достигается путем обеспечения получения оценок измерений при более медленном темге их поступления. 2 ип,1543542Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для,фильтрации результатов измерений физического параметра.5Цель изобретения - повышение точности фильтрации.На фиг. 1 приведена электрическаяструктурная схема адаптивного цифро.вого фильтра; на фиг. 2 - временныедиаграммы, поясняющие его работу.Адаптивный цифровой, фильтр содер,жиТ первый блок 1 элементов И, первыйрегистр 2, триггер 3, первый элементИЛИ 4 второй блок 5 элементов И, вычитатель 6, блок 7 усреднения, второйэлемент ИЛИ 8, генератор 9 тактовыхимпульсов, счетчик 10, блок 1 1 сравнения, формирователь 12 импульсов,,матор 15 второй регистр 16, первыйматричный умножитель 17, блок 18 элементов задержки, третий блок 19 элементов И, третий регистр 20 и второйматричный умножитель 21. 25Для получения алгоритма работыадаптивного цифрового фильтра используется следующее выражение:у (е) = у (с ) + К( )И(е ), (1)+где у (С ) - значение оцениваемого3параметра на момент времениу ( ) - величина корректирующегоосигнала; 35К(г. ) - коэффициент усиленияадаптивного цифровогофильтра на момент времениЬЕ,( ) - сигнал ошибки между оцен кой текущего наблюденияи фактическим наблюдением,причем 45Е 2,(с) = К- у (г.,;, ,),где Е(г.) = 11/шУ (."; г)входной сигнал адаптив, .50ного цифрового фильтра;ш - любое, число усредняемых,.значений сигнала;Е(Т ) - последовательность наблюдений (измерений), усредняемых на передающей55стороне, причем . = 1,п,а момент усреднения крафтен ;, т.е. = ш 1 у(Е1 - ф) =щ(1 ;,) - усредненная оценка текущего наблюденияИз выражений (1) и (2) видно, что в адаптивном цифровом фильтре используются оценки измерений быстрого темпа (С,) для получения оценок измере-. ний на момент времени , формируе 1 эмый на передающей стороне.Адаптивный цифровой фильтр работает следующим образом.Первоначально на прямом выходе триггера 3 устанавливается "0", тогда второй блок 5 закрыт, а первый блок 1 открыт. Входной сигнал Е(С) в параллельном двоичном коде есть последовательность посылок, первая из которых является кодовой (фиг. 2 а), соответствующей числу усредненных измерений темпа, поэтому она вначале записывается в первый регистр 2, затем следуют измерительные сигналы, По заполнении первого регистра 2 через первый элемент ИЛИ 4 на вход установки триггера Э поступает сигнал, перебрасывающий его в "1", после чего первый блок 1 закрывается, а второй блок 5 открывается, обеспечивая поступление следующих групп импульсов 2 на первый вход вычитателя.6, а через второй элемент ИЛИ 8 на вход запуска генератора 9, который начинает вырабатывать тактовые импульсы с периодом соответствующим темпу работы модели двйжения.Выход генератора 9 подключен к входам записи регистров 16 и 20 и к счетному входу счетчика 10. При совпадении кодов на выходах первого регистра 2.и счетчика 10 на выходе блока 11 сравнения появляется импульс, который поступает на вход формирователя 12, сбрасывает в "0" счетчик 10, закрывает третий блок 19 и поступает на вход останова генератора 9, В блоке 7 усреднения вычисляется сигнал у ( , ,)ФНа выходе вычитателя 6 формируется сигнал ошибки (2), который действует на первый вход умножителя 14, на второй вход которого поступают значения К(1) на момент временис выхода блока 13 памяти, которые перед началом работы записываются в блок 13 накаждый 1-й Ц =1,п) момент времени, аснимаются с его выхода под действиемсигналов с выхода блока 11 сравнения,Ф42 Адаптивный цифровой фильтр, содержащий вычитатель, умножитель, сумматор, первый матричный умножитель,выходы которого соединены с первыми.входами сумматора, второй матричный , умножитель и блок сравнения, о т л и ч а ю щ и й с я. тем, что, с целью, повышения точности фильтрации,введены последовательно соединенные первый блок элементов И, первый регистр, первый элемент ИЛИ и триггер,выход которого соединен с первымивходами первого блока элементов И,вторые входы которого являются входом адаптивного цифрового фильтра,второй регистр, блок элементов задержки, второй блок элементов И, первые входы которого соединены с вторыми входами первого блока элементов И, а выходы соединены через последовательно соединенные вычитатель и ум" ножитель с вторым входом сумматора,выход которого подключен к входам второго регистра, выходы которого являются выходом адаптивного цифрового фильтра и соединены через блок элементов задержки с входами. первогоматричного умножителя, выходы которого подключены к входам второго матричного умножителя, последовательносоединенные третий регистР, входы.которого соединены с выходами второгоматричного умножителя, третий блокэлементов И и блок усреднения, выход которого соединен с вторым входом вычитателя, формирователь импульсов, выход которого соединен с входом сброса триггера, выход которого соединен с вторыми входами второго блока элементов И, блок памяти, выход которого еоединен с вторым входом умножителя, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и счетчик, выход которого соединен через блок срав нения с входом формирователя импульсов, вторыми входами третьего блока элементов И, управляющими входами блоков памяти и усреднения, входом останови генератора тактовых импульсов и входом сброса счетчика, и второй элемент ИЛИ, вход которого соединен с выходами второго блока элементов 15435постУпающих на управляющий вход бло-ка 13. К(г.) определяются из выраженийк = 9 (,) н(с; ) и(г.;);56 С 1)=9(;, ;., )8(с, )Р(с;,)+н(с;)и-( )н(;), (з)где Н(Г.1)и Р(С,,) - соответственно матрицы измерений и переходная размеромпхг и гхг индексы"Т" и "-1" означаютоперацию транспониро 15вания и обращенияматрицы;И (С ) - ковариационная мат 3рица шумов измерений.С выхода умножителя 14 сигнал по 20ступает на второй вход сумматора 15,на первый вход которого подается сигнал у,(с;) = Р (;, е;,.)у (;, ),который снимается с выхода первого25матричного умножителя 17, на вход которого поступает предыдущее значениеоценки у (1;,) на иомент временидля чего используется блок 18,элементов задержки, осуществляющийзадержку на один такт. С выхода сумматора 15 сигнал поступает на входвторого регистра 16 памяти; С выходавторого регистра 16 памяти сигналпоступает на вход блока 18 элементовзадержки С выхода первого матричного З 5умножителя 17 сигнал поступает навход второго матричного умножителя 21.С выхода второго матричного умножителя 21 сигнал действует на вход третьего регистра 20, с выхода которого40информация снимается в момент при- .хода тактовых импульсов с выхода генератора 9, и поступает на первыйвход третьего блока 19, на второй45вход которого действует управляющийимпульс с выхода блока 11 сравнения.Третий блок 19 запирается на продолжительность усреднения (в аппаратурном смысле), С выхода второго регистра 16 снимается оценка уф(;), кото 50рая при= в соответствует.3Таким образом, предлагаемый адаптивный цифровой фильтр обеспечиваетполучение оценок измерений при болееФмедленном темпе их поступления. Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей устройстваза счет реализации возможности работы с усредненной входной информацией,что приводит к значительной разгрузке канала связи. Формула изобретения1543542 второго и третьего регистров, причемвторой вход блока сравнения соединенс выходом первого регистра. И, а выход подключен к входу запускагенератора тактовых импульсов, выходкоторого соединен с входами записи ннрориаицоиимй Ийо СИЖйЯ ПОСЫЛ ЙХ Музычукич. " Корректор О, Цип СоставительТехред М,Ход едактор А,8 Тираж б 51осударственного комитета по изобрет113035, Москва, Ж, Рауц 1 с и ГКНТ С я я мбинат "Патент", гУжгород, ул. Гага Производстеенно-издательский 10 Заказ ВНИИПИ Подписноеи открытиямб д. 4/5