Цифровой сглаживающий фильтр

(23) Приоритет по делам изобретений и открытийОпубликовано 23,01.81. Бюллетень3 Дата опубликования описания 23,01 81(51) ЦИФ 0 В 0 й СГЛЛЖИВЛОИИй ФИЛБГР Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено для определения вероятностных характеристик случайного процесса (законов распределения, корреляционных и спектральных функций, различных числовых характерис 5тик и т.д.).Известен сглаживающий фильтр, который позволяет проводить косвенные измерения с помощью известных математичес 10 ких зависимостей, рассчитываемых экспериментальным путем 1 .Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому явпяется цифровой сглаживающий фильтр, содержащий комму 15 татор, выход которого подключен к входу анапого-цифрового преобразователя, первый выход которого соединен с входом регистра ввода, второй выход аналогоцифрового преобразователя подключен к входу блока управления, первый выход которого соединен с вторым входом регистра ввода и с первыми входами блока элементов И и выходного регистра, выход которого является выходом цифрового сглаживающего фильтра, первый выход регистра ввода подключен к входу постоянного запоминающего блока, выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к второму выходу регистра ввода, выход блока умножения соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управ- пения, третий выход которого подключен к первому входу регистра, второй вход которого соединен с выходом:умматора, третий вход которого подключен к первому выходу регистра, второй выход регистра соединен с вторым входом блока элементов И, первый выход которого подкпйчен к второму входу выходного регистра, второй выход блока элементов И соединен с третьим входом блока умножения, вход коммутатора является первым входом цифрового сглаживающего фипьтра 2Недостатком цифрового фильтре является отсутствие возможности одновремен798865 ф где т )у) С (а)у)1-век-параметры моденого получения зависимой переменной известной функции и ее вероятностных характеристик, представленных в виде мультипликативного соотношения, а также определения коэффициента пропорциональности такой связи.Цепь изобретения - расширение функциональных возможностей известного цифрового фильтра за счет косвенного определения вероятностных характеристик в реальном масштабе времени,Поставленная цель достигается тем,что в цифровой сглаживающий фильтр введены дополнительный регистр, блок вычисления математического ожидания и блоквычисления обратной величины дисперсии,при атом первый выход дополнительногорегистра нодкпючен к первому входу блока вычислении математического ожидания,первый выход которого соединен с четвер- щотым входом блока умножения, пятый входкоторого подключен к выходу блока вычисления обратной величины дисперсии,первый вход которого объединен с вторымвходом блока вычисления математическо- рго ожидания, с первым входом дополнительного регистра и соединен с первымвыходом блока управления, второй выходблока вычисления математического ожидания подключен к второму входу блока вы- Зочисления обратной величины дисперсии,.третий вход которого соединен с вторымвыходом дополнительного регистра, второй вход которого является вторым входом цифрового сглаживающего фильтра.На чертеже представлена блок-схемасглаживающего фильтра.Цифровой сглаживающий фильтр содержит блок 1 элементов И, выходной регистр 2, регистр 3, сумматор 4, блок 5умножения, блок 6 вычиспения обратнойвеличины дисперсии, блок 7 вычисления математического ожидания, дополнительный регистр 8, регистр 9 ввода, анапого-цифровой преобразователь 10, коммутатор 11, постоянный запоминающийблок 12, блок 13 управления,Цифровой сглаживающий Фильтр обеспечивает цопучение численных значений, необходимых ь -составляющих вероятностных характеристик в соответствии . с системой уравненийб ю=м 4 че 1 1 х) =Ф в 1 1 х)6%х),(д (У) =% У 6 Х(х)=% 6 %СХ)9, Р(Х)йЖ ф 18 ЕХ) Ч В СКЕ к) тор составляющих вероятностных характеристик входного сигнала у; ф = - - коэффициент связи,о з.ьт б-дисперсия входного сигнала ;- математическое ожидание входного сигнала; ли, построенной относительно зависимойпеременной входного сигнала 1; пл лВ "ИВ ,В В а ( - аараматры мадени, построенной относительно определяемой вероятностной характеристики б Л)с учетом параметров модели 6 входного сигнала Ч-е( Х) - система известных функцийнезависимых переменных.Параметры 6 рассчитываются по методу наименьших квадратов с весом 3 Ч- 7= ,а параметры 9 рассчитываютсятакже по методу наименьших квадратовс весомЯ= - где Х= - " -коэффициент иР Уменчивости входного сигнала ,Цифровой сглаживающий фильтр работает следующим образом.На первый и второй входы цифровогосглаживающего фильтра поступают значения 1 Ь) и 1 соответственно.Предварительно в блоке 12 записанызначения 8 и бВ начальный момент времени независимые переменные поступают на коммутатор 11, аналого-цифровой преобразователь10, регистр ввода О. Из постоянного запоминающего блока 12 осуществляетсясчитывание параметров модели 8Указанные параметры подаются совместно с независимыми переменными навход блока умножения. Затем результатыумножения поступают на сумматор 4, гдеопраются промежуточные значения1 Я) которые хранятся в регистре 3,Аналогично после этого происходит циклФт ф.расчета У,(х) С второго входа сигналпоступает на регистр 8, потом происходит расчет математического ожидания,вьдаваемого в блок 6 для последующегоопределения дисперсии входного сигналаи коэффициента %м К моменту заверф Тщения расчетов 9(у) и 8, 1) заканчивается нахождейие коаффициента связиты поступают на блок 5 умножения, а затем через блок 1 на выходной регистр 2. Полученные, таким образом, величины определяемой вероятностной характеристики поступают на выход фильтра. В другом режиме рабты фильтра, когда параметры модели бц неизвестны, вместо- -)1(1 на блок умножения поступает Ьматематическое ожидание входного сигнала с блока 7. Синхронизация операций фильтра осуществляется с помощью блока 13 управления.Использование изобретения позволяет проводить косвенные измерения вероятностных характеристик случайного процесса в реальном масштабе времени.Формула изобретенияЦифровой сглаживающий фильтр, содержащий коммутатор, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого соединен с входом регистра ввода, второй выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу блока управления, первый выход которого соединен с вторым входом регистра ввода и с первыми входами блока элементов И и выходного регистра, Выход которого является выходом цифр ого сглаживающего фильтра, первый выход регистра ввода подключен к входу постоянного запоминающего блока, выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход котороГо подключен к второму выходу регистре ввода, выход блока умножения соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, третий выход которого подключен к первому входу регистра, второй вход которого соединен с выходом сумматора, третий вход которого подключен кпервому выходу регистра, второй Выходрегистра соединен с вторым входом блока элементов И, первый выход которого5 подключен к Второму Входу ВыхОднОГОрегистра, второй выход блока элементовИ соединен с третьим входом блока умножения, вход коммутатора является первымвходом цифрового сглаживающего фильтра,О о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения вероятностных характеристик и реальном масштабевремени, в него введены дополнительный15 регистр, блок вычисления математического ожидания и блок вычисления обратнойвеличины дисперсии, при этом первый выход дополнительного регистра подключенк первому входу блока вычисления мате 20 матического ожидания, первый выход которого соединен с четвертым входом блока умноженияпятый вход которого подключен к выходу блока вычисления обратной величины дисперсии, первый вход ко 25 торого объединен с вторым входом блокавычисления математического ожидания, спервым входом дополнительного регистраи соединен с первым выходом блока управления, второй выход блока вычисления математического ожидания подключенк второму входу блока вычисления обратной величины дисперсии, третий вход которого соединен с вторым выходом дополнительного регистра, второй вход которо 35го является вторым входом цифровогосглаживающего фильтра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ивахненко А. Г, и др. Принятие решений на основе самоорганизации, М.,