Устройство для классификации дискретных случайных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИДЛИСТИЧЕСИИРЕСПУБЛИК 9) ( 16043 рц С 06 Р ИЕ БР ТЕНИЯ ЕЛЬСТ АВТОРСКОМУ С У а еп-йэлементйства.УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О 1 НРЫТ(71) Ленинградский институт авиационного приборостроения(56) Авторское свидетельство СССРУ 418859, кл. С 06 Р 7/00, 1972.Авторское свидетельство СССРУ 771673, кл. С 06 Р 15/36, 1978(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ,КЛАССИфИКАЦИИ ДИСКРЕТНЫХ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ,содержащее блок линий задержки,вход которого является входом устройства, К индентичных каналов (гдеК - число классов сигналов), каждьиз которых содержит весовой сумматор, блок вычитания, сумматор иамплитудный дискриминатор, опорныевходы амплитудных дискриминатороввсех К каналов подключены соответственно к выходам блока задания пороговых напряжений, а выходы амплитудныхдискриминаторов всех К каналов соединены соответственно с входамиблока сравнения, выход которогоподключен к входу блока индикации,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности, оно содержит генератор тактовых импульсов,первый и второй регистры сдвига,коммутатор входных сигналов и каждыйиз К каналов (К - число классов сиг, налов) содержит квадратор, коммутатор сигнала ошибки с в выходами,(где в - число накапливаемых сигна.лов ошибки) и (ю) элементов памяти, выходы которых в каждом канале подключены соответственно к входам сумматора своего канала, выход которога соединен с информационным входом амплитудного дискриминатора своего канала, выходы блокалиний задержки подключены соответственно к информационным входам коммутатора входных сигналов, каждый выход которого подключен к одноименным входам весовых сумматоров всех каналов, выход весового сумматора каждого канала соединен с первым входом блока вычитания своего канала, а выход ,блока вычитания через квадратор свое. го канала подключен к информационно" му входу коммутатора сигнала ошибки своего канала, (в) выходов которого соединены с информационными входами (е) элементов памяти своего канала,.а е-й выход - с соответствующим входом сумматора своего канала, остальные входы сумматора подключеныфа к выходам (т) элементов памятиевй своего канала, входы первого и второго регистров сдвига объединены и подключены к вькоду генератора4 ь тактовых импульсов, вход которого объединен а вторыми входами блоков вычитания всех каналов и входом блока линий задержки, выход первого регистра сдвига подключен к упрввлпощему входу коммутатора Ьф входных сигналов, е. выходов . второго регистра сдвига подключены к управляющим входам соответственно коммутаторов сигнала ошибки, выход - к управляющая входам тов памяти. всех каналов устро3 1160 порядка математической модели Б. С блока 1 сигналы поступают на сигнальный вход (управляемого) коммутатора 6 входных сигналов. Коммутатор 6 входных сигналов необходим для одновременного подключения выходов блока 1 к линии задержки к входам весовых сумматоров 7. Время подключения определяется заданным . порядком математической модели вход ц ного случайного процесса. На управляющий вход коммутатора 6 входных сигналов поступает сигнал с выхода первого сдвигового регистра Э. Сигнал с регистра Э подается на управля ющий вход коммутатора 6 входных сигналов, который подключает отводы блока 1 линий задержки к входам весовых сумматоров 7. Входным сигналом для коммутатора 6 входных сигналов являются импульсы на выходе генератора 2 прямоугольных импульсов (ГПИ). Длительность импульса на выходе ГПИ равна максимальной длитель-, ности входного сигнала. С приходом каждого входного сигнала ГПИ формирует импульс, который подается на первый регистр Э сдвига, На выходе весовых сумматоров 7.1-7.К имеем прогнозируемое значение входного сигнала. Уп+11. Весовые коэффициенты а- выбираются исходя из уравнения (3) оптимального прогноза. Резисторы сумматора 7 использует, заданные весовые коэффициенты а, в выраже 35 нии (3). Для определения принадлежности входного случайного процесса одному из К классов в предлагаемом устройстве используется ошибкапрогноза, которая равна разности49 между пришедшим сигналом и прогноззируемым значением процесса уп 1 Ь. уп+1 - уп+11. Сигнал ошйбки прогноза получен 4% на выходе блока 8.1-8.К вычитания.На первый вход блока 8 вычитания каждого канала поступает сигнал с выхода весового сумматора 7 своего канала классификации. На второй 56 вход блока 8 вычитания поступают сигналы с входа устройства; Сигнал ошибки прогноза возводйтся в квадрат в квадраторах 9.1-9,К. Возведенный в квадрат сигнал ошибки .прог- М ноза поступает на сигнальный вход коммутатора сигнала ошибки 10. 1-10.К, управление коммутаторами в каждом 435 4из К каналов классификации осуществляется с помощью второго регистра 4 сдвига. Входными сигналами длявторого регистра 4 сдвига являютсяимпульсы ГПИ 2. Второй регистр 4формирует импульсы, с помощью которых сигнал на выходе квадраторов9.1-9.К последовательно подключаетсяк элементам 11 памяти. Число накапливаемых сигналов ш ошибки прогнозарассчитывается по заданной вероятности правильной классификации.Алгоритм накопления сигнала ошибкиосуществляется следующим образом.Сигнал ошибки прогноза с выходаквадраторов 9. 1-9.К подается накоммутатор сигнала ошибки 1 О; 1-10.К.Сигналы с швыходов коммутаторасигнала ошибки последовательно подключаются к шэлементам 11 памяти,Сигналы с швыходов элементов 11памяти подключаются к входу сумматора 12.1-12.К, а ш-й выход коммутатора 10 сигнала ошибки непосредственно поступает на вход сумматоров 12. 1-12.К. Первый сигнал, полученный на выходе квадраторов 9. 1-9.К,поступает через коммутатор 10 сигнала ошибки на первый элемент 11 памяти,второй сигнал - на второй элементпамяти и так далее. Управляемыесигналы формируются на выходе второго регистра 4 сдвига, у которогочисло триггеров соответствует числунакапливаемых сигналов. Сигнал с выхода первого триггера поступает напервый управляемый вход, со второготриггера на второй и так далее (начертеже не показано). С приходом в-госигнала сигнал с. выхода ш-го триггера поступает на вход шэлементов11 памяти и на ш-й вход коммутатора сигнала ошибки 10.1-1 О.К.Таким образом, на выходе сумматоров12. 1-12.К имеем сумму квадраторовошибки прогноза, Следует отметить,что использование накопления сигналаошибки прогноза приводит к болеевысокой вероятности правильной клас-,сификации, Для увеличения вероятнос"ти правильной классификации достаточно увеличить ш, т.е. добавить необходимое количество элементов 11 памяти ошибкиСигналы с выходов сумматоров 12, 1"12,К поступают на входьмплитудкого дискриминатора 13, науправляащий вход которого поступаютнапряжения е блока 5.задания пороговых напряжений, Величина порога определяется на основе использования известных статистических свойств входного сигнала. Как правило, плотность вероятности входного сигнала подчиняется. нормальному закону с дисперси ей Ь и математическим ожиданием, равным нулю21 а и(у) -е127 (1Так как прогноз является несмещенным, среднее значение процесса на выходе весовых сумматоров 7.1-7.К равно нуво. При вычитании с блоков ,8,1-8.К вычитания двух случайных величин с нулевьв средним значением И на выходе имеем ошибку прогноза также со средним значением, равным нулю. Плотность вероятности случайного сигнала на выходе квадраторов 9. 1-9,К; имеет вид 26Яфф 1, й),ПрИ у Ъ О ЮЬ)= при у с ЯО Очев но что ве оятность п авиль-ид Р Р ной классификации при отсутствии накопленияф Ж 1 ф,О где И величина порогового напряжения. Фактическим параметром различным для каждого из К классов при классификации сигналов в устройстве является сумма квадратов ошибки прогноза. При превышении установленного порогового напряжения величина суммы квадратов ошибки прогноза оказывается выше заданного значения и входной сигнал будет отнесен к, другому классу сигналов. В дискриминаторах 13.1-13,К сравниваются сигналы на выходе сумматоров 12 с пороговыми напряжениями. На выходе дискриминаторов 13.1-13 имеем импульсы с амплитудой, равной амплитуде сигнала на выходе амплитудного дискриминатора и длительностью, соответствующей максимальному по длительности входному сигналу. В блоке 14 сравнения выбирается максимальный по амплитуде из К классиФицируемых сигналов и на блоке 15 индикации загорается светодиод с номером, соответствующим классу входного сигнала.11 б 0435 ка 781 Н 8 Тираж 710 Подписно ЭНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам цзобрегений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5