Устройство для рапознавания сигналов звукового диапазона

Союз Советскии Социалистических Республик(22) Заявлено 270378 (21) 2596297/18-24 151) М2 Я 06 К 9/00 с присоединением заявки Чо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А,-Р.В. Гудонавичюс, Ю,К. Корнеев и А.Б. Читавичюс Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ СИГНАЛОВ ЗВУКОВОГО ДИАПАЗОНАИзобретение относится к вычислительной технике, в частности кустройствам для распознавания сигналов звукового диапазона, и можетбыть использовано при диагностикеразличных видов технического состояния объектов.Известно устройство для распознавания сигналов, которое содержитпоследовательно соединенные входной блок, блок выделения признаков,классификатор, блокпринятия решения и блок формирования интервалаанализа, вход которого соединен через блок обнаружения с входным блоком, а выход - с блоком выделенияпризнаков 1.Это устройство является аппаратурно сложным и недостаточно распознает входные сигналы вследствиетого, что в нем выделяются признакипо контурным свойствам сигнала, которые характеризуют некоторые особенности случайных сигналов в сттектральной или временной картине.Вскрыть информативные признаки,характеризующие сигнал, с помощьюизвестного устройства на основе конгурных свойств случайных сигналовзатруднительно,Наиболее близко по техническомурешению к изобретению устройство,содержащее последовательно соеди- ненные блок ввода, усилитель и по лосовой фильтр, блок формированиявременных интервалов, вход которогоподключен к блоку обнаружения сигнала, соединенному со входом полосового фильтра, а выход - со вхо дом блока вьщеления признаков, блоксравнения с эталоном, выход. которого соединен со входом блока принятия решения, а выход - с блокомвьщеления признаков 12).15 Его недостаток заключается внедостаточно достоверном распознавании поступающих сигналов звуковогодиапазона.Цель изобретения - повышение дос О товерности распознавания сигналовзвукового диапазона.Это достигается тем, что в устройство вводится блок формирования импульсов фазового предствле ния сигналов, включающий первыйсумматор, входы которого подключены ко входу элемента дифференцирования, а выход - к первому усилителю-органичителю, второй усилител) 30 органичитель, вход которого под 723613I2 40 1 1 Я ф3 я Ь области и (1 1 ф1 другиях,лих)0,1,у=х 1): х)0О, ислуча другиях,ключен к выходу элемента дифференцирования, второй сумматор, входыкоторого подключены к выходам элемента дифференцирования и инвертора а выход - ко входу третьего усилителя- ограничителя, четвертый усилитель-ограничитель, вход которогосоединен с выходом пслосовогс Фильтра, псдкллченнсга ко входам параллельно соединенных элемента дифференцирования и инвертора, выходыусилителей-ограничителей соединенысо входом блока ныделения признаков.На Фиг. 1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства; на фиг.2фазонсе изображение координат.Устройство содержит последовательнс соединенные блок 1 нвода, усилитель 2, пслсссвой Фильтр 3, блока Формирования импульсов Фазовогопредставления сигналов, блок 5 выделения признаков, состоящий из последовательно соединенных логическихэлементов И б и интегрирования 7,блок 8 сравнения с-эталоном, блок9 принятия решения и блок 10 формирования временных интерналон, выходкоторого подключен к соответствующим входам логических элементов И бблока. 5 выделения признаков, а входк блоку 11 обнаружения сигнала,нход которого соединен с выходомусилителя 2. Блок а содержит элементдифференцирования 12, первый сумматор 13, инвертор 14, второй сумматор 15 и усилители-ограничители 1 б 19.Устройство работает следующимобразом.Сигнал, характеризующий состояние технического объекта, воспринимается блоком 1, которым можетбыть антенна, микроФон или магнитофон, и через усилитель 2 поступает на полосовой Фильтр 3 с частотой г:рспускания дс 10 кГц и на входблока 11 обнаружения сигнала, наныхсде которого появляется импульс,Формирующий интервал длительностианализа, который нужен для распознавания состояния исследуемого объекта в блоке 10 формирования интерналсн. Из пслоссногс Фильтра поступает сигнал исследуемого объектана блок а.Основная новизна предлагаемогоустройства заключена в отображении,исходного сигнала на фазовуюплоскость и извлечении информацииизнее. Траекторию движущейся изображающей точки на Фазсной плоскостипринято называть Фазоным изображением. Для этого нужны дне координаты,С помощью элемента дифференцирования12 получаем первую производную сигнала. Таким образом, н блоке а имеются напряжения двух Фазовых координатИз двух Фазовых координат получаемФазсвое изображение Х(У) (см, Фиг.2).Это изображение пересекаем прямыми на восемь областей (н общем случаеможет бытьем) и подсчитываем, сколько времени движется изображающаяточка н этих областях.Полученное изображение и являетется структурной связью между сигналом и его производной в совпадающие моменты времени.Для получения напряжений, характеризующих время пребывания точкив областях, достаточно из аналогон,эквивалентных фазовым координатам,сформировать прямоугольные импульсы,соответствующие выполнению условийпребывания изображающей точки в областях фазсвой плоскости, и потомпроинтегрировать их, Поэтому к первому 13 и второму 15 сумматорамподводятся напряжения исходногосигнала к его производной для Формирования соответственных сигналов:у= х+кх и ух-кх, где к -коэффициент усиления. Усилители-ограничители 16 - 19 вырабатывают прямоугольные импульсы, соответствующие ныполнению условий: у : х+кх)0,х 0 и у: х - кхО, хО, С помощью логических элементов И б вблоке 5 создаются импульсы, эквивалентные условиям, при которых изображающая точка находится в соответствующих областях фазовой плоскости.Эти условия записываются следующимобразом, 723613IхСОО, в другихслучаях. 1 1 дгде Г),(1)-г) (1) - меандровые функции,характеризующие время пребывания изображающей точки фазовогоиэображения в соответствующих областях фазовой плоскости Х(х) . Элементы интегрирования 7 блока 5 интегрируют полученные импульсы( 1 ), таким образом получаемвосемь напряжений за интервал времени анализа сигнала, поступающего из блока 10 формирования интервалов, 15 кбторые характеризуют время пребывания точки фазового изображения в соответствующих областях фазовой плоскости х (х) и отражающие структурные связи между входным и продифферен цированным сигналами в реальноммасштабе времени,Полученные напряжения используются в качестве признаковБлок 5 подает эти напряжения на блок 8, в котором с помощью пороговых логических элементов эти напряжения - признаки сравниваются с напряжениями-признаками эталонных образцов возможных состояний исследуемых объектов. 1 В блоке 9 принимается решение о конйретном входом сигнале и, тем саМзм, о состоянии исследуемого объекта. Результаты моделирования распоз,навания пяти состояний по признакам- напряжениям, пропорциональным времени пребывания изображающей точки в секторе фазовой плоскости х(Х), представлены в таблице. Использование новых элементов.ф дифференцирования, первого и второго сумматоров, инвертора и четырех усилителей-ограничителей в блоке формирования импульсов Фазового пред О ставления сигналов позволяет извлечь информатйвные признаки из Фазового изображения на фазовой плоскости Х(Х) и, тем самым, повысить достоверность распознавания состояний исследуемых технических объектов в реальном масштабе времени.93,4100,0 96,790,096,7Формула изобретенияУстройство для распознавания сигналов звукового диапазона, содержащеепоследовательно соединенные блокввода, усилитель и полосовой фильтр,блок формирования временнйх интервалов, вход которого подключен к блоку обнаружения сигнала, соединенному со входом полосового фильтра,а выход - со входом блока выделения признаков, блок сравнения с эталоном, выход которого соединен совходом блока принятия решения, авход - с блоком выделения признаков;о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения достоверности распознавания, в него введен блок Формирования импульсов фазового представления сигналов, включающий первыйсумматор, выходы которого подключены ко входу и выходу элемейта дифференцирования, а выход - к первомуусилителю-ограничителю, второй усилитель-ограничитель, вход которогоподключен к выходу элемента дифференцирования, второй сумматор, входы которого подключены к выходамэлемента дифференцирования и инвертора, а выход - ко входу третьего усилителя-ограничителя, четвертый усилитель-ограничитель, входкоторого соединен с выходом полосового фильтра, подключенного ко входам параллельно соединенных элемента дифференцирования и инвертора,выходы усилителей;ограничителейсоединены со входом блока выделенияпризнаков.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 355621, кл. 6 06 Г 15/36 1970.2. Патент США Р 3686669,кл. 343-55 А, 1972 (прототип).723613 Составитель О. Постникоа Техред М,Кузьма Реда ектор А, Грицецк исн Заказ 1130 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,30/1 б Тираж 751 ЦЙИИПИ Государственногопо делам изобретений и 35, Москва, Ж, Раушска митета СССРткрытийнаб., д. 4/5