Устройство для распознавания сигналов

Изобретение относится к областиоптической обработки сигналов и может быть использовано в устройствахобработки и анализе низкочастотныхсигналов, в том числе речевых,Целью изобретения является повышение точности устройства за счетиспользования временной нормализацииспектрограммы исследуемого сигнала.На чертеже приведена структурнаясхема устройства для распознаваниясигналов,Устройство содержит блок 1 предварительной обработки сигнала, блок2 фильтрации и усиления мощностисигнала, (М + 1)-канальный акустооптический модулятор 3 света, гдеИ = 1, .., 2 ТР , Т - длительностьобрабатываемого устройства кадраспектрограммы, Рц - верхняя частотаисследуемого сигнала, блок 4 сопряжения, Б-канальный фотоприемник 5,блок 6 Формирования пучков, матричный источник 7 излучения, содержащий И столбцов по М лазеров в каждом,где И = 1, , В, где В - произведение ширины полосы частот исследуемого сигнала на длительность временного интервала формирования мгновенного спектра исследуемого сигнала,блок 8 Формирования мгновенных спектров, многоканальный оптический коррелятор 9, блок 10 управления, источники 11 света, вычислительныйблок 12, коллиматор 13.Вход блока предварительной обработки исследуемого сигнала являетсявходом устройства, первый выход блока 1 соединен с первым входом блока2 фильтрации и усиления мощностисигнала, а последующие И входовблока 2 подключены к соответствующимвыходам И-канального фотоприемника5. Выходы блока 5 Фильтрации и усиления мощности сигнала соединены сэлектрическими входами (И + 1)-канального акустооптического модулятора 3 света. Каждый К-й (К = 1 И)столбец матричного источника 7 излучения оптически связан через слой 6формирования пучков с вторым оптическим входом К-го канала (М + 1)-ка.нального акустооптического модулятора 3 света, второй оптический выходК-го канала (М + 1)-канального акустооптического модулятора 3 светаоптически связан через слой 4 сопряжения с К-ым фотоприемником Я-канального фотоприемника 5Первый оптический выход (М + 1)-канальногоакустооптического модулятора 3 света 5связан с оптическим входом блока 8формирования мгновенных спектров,оптически связанного с многоканальным оптическим коррелятором 9, сфотоэлектрическими преобразователями на его выходе, связанными с сотответствующими входами вычислитель"ного блока 12. Источник 11 светаоптически связан через коллиматор13 с первым оптическим входом (И+1)- канального акустооптического модулятора 3 светаИнформационный входвыход вычислительного блока 12 связан с информационным входом-выходомблока 1 О управления, первый выходкоторого подключен к входу управления многоканального оптического кор-релятора 9, его второй выход подключен к входу управления блока 1 предварительной обработки исследуемого 25 сигнала, а второй выход блока 1 подключен к второму информационномувходу блока 10 управления, третийвыход которого связан с входом управления матричного источника 7 из- ЗО лучения.Устройство работает следующимобразом.Исследуемый сигнал поступает навход устройства для распознаваниясигналов, которым является вход блока 1 предварительной обработки сигнала, В зависимости от установленного режима работы и исследуемой полосы частот сигнала осуществляется 40 перевод сигнала в полосу рабочихчастот (М + 1)-канального акустооптического модулятора 3 света компрессией и балансной модуляцией гармонического сигнала с частотой, равной 45 центральной частоте полосы рабочихчастот (И + 1)-канального акустооптического модулятора 3 света, выполняемой блоком 1 предварительной обработки. Из блока 1 предварительнойобработки исследуемого сигнала сигнал поступает на первый вход блока2 фильтрации и усиления мощностисигнала, с первого выхода которогоусиленный сигнал поступает на элект" 55рический вход первого канала (И+1)- канального акустооптического модулятора 3 света. В соответствии с установленным режимом работы, определяемым вычислительным блоком 12, блок 10 управления вырабатывает сигналы управления, осуществляющие вы" бор режима работы матричного источ ника 7 излучения, которые представляют собой совокупность электрических сигналов, обеспечивающих включение в каждом столбце матрицы одного лазера и выключение (И - 1) лазеров каждого столбца матричного источника 7, Световой пучок от включенного в К-м столбце матричного источника 7 излучения лазера проходит через блок 6 формирования пучков, в резуль тате чего формируются два пучка (пучки нулевого и первого порядков дифракции), Укаэанные пучки, сформированные блоком 6 Формирования пучков из пучка света, включенного в К-м столбце лазера, попадают на второй оптический вход К-го канала (И + 1)-канального акустооптического модулятора 3, света под разными углами. При этом один из пучков попадает на оптический вход К-го канала акустооптического модулятора света под углом Брэгга, вследствие чего осуществляется его дифракцияна акустических волнах, распространяющихся в волноводе К-го канала (И + 1)-канального акустооптического модулятора 3 света, так что световой пучок дифрагирует в минус первой порядок. Если под углом Брэгга на оптический вход К-го канала (И + 1)- канального акустооптического модулятора 3 света попадает световой пучок образовавшийся в блоке 6 Формирования пучков как пучок плюс первого порядка дифракции, то после дифракции в этом канале рассматриваемый световой пучок и световой пучок нулевого порядка дифракции, попадающий на вход К-го канала (И + 1)-канального акустооптического модулятора 3 света под углом, отличающимся от угла Брэгга, и не испытывающий дифракции на ультразвуковом столбе, распространяющемся в волноводе К-го канала (И + 1)-канального акустооптического модулятора света, будут коллинеарны. Световое распределение от двух указанных световых пучков переносится блоком 4 сопряжения на К-й Фотоприемник И-канального фотоприемника 5, в котором осуществляется преобразование светового распределения в электрический сигнал, поступающий на (К + 1)-й вход блока 597889 62 фильтрации и усиления мощностисигнала. Таким образом, на входеблока 2 присутствует исследуемый5сигнал, задержанный на время распространения а кустичес кой волны вволноводе К-го канала (И + 1)-канального акустооптического модулятора3 света. Задержанный на величину,задаваемую вычислительным блоком 12,сигнал из К-го канала (И + 1)-канального акустооптического модулятора3 света проходит через (К + 1)-Рвход блока 2 Фильтрации и усилениямощности сигнала, в котором осуществляются выделение переменной составляющей сигнала от К го ФотоприемникаИ-канального фотоприемника 5 и усиление его по мощности, тем самым гете"20 родинный съем сигнала подается с(К + 1)-го выхода блока 2 на электрический вход (К+1) -го канала (И+1)- канального акустооптического модуля"тора 3 света, В результате осуществ 25 ляется режим полного прохождениявводимого сигнала через все каналы(И+1)-канального акустооптическогомодулятора 3 света. При этом вводимые в его соседние К-й и (К+1)-й каЗ 0 налы сигналы отличаются наличиемвременной задержки между сигналом,вводимым в К-й канал, и сигналом,вводимым в (К+1)-й канал. Указаннаявременная задержка задается управлением, поступающим от вычислитель 35ного блока 12 в блок 10 управления.С третьего выхода блока 10 управления. соответствующие сигналы поступают на вход управления матричного40 источника 7 излучения. Световой пучок от источника 11 света, проходячерез коллиматор 13, попадает напервый оптический вход (И+1)-каналь"ного акустооптического модулятора 345 света, на электрические входы которого поступают задержанные во времени друг относительно друга отсчеты исследуемого сигнала, На (И+1)- канальном акустооптическом модулято 0 ре 3 света производится амплитудно.фазовая модуляция плоской световойволны исследуемым сигналом, послечего промодулированный световой пучок с выхода модулятора 3 попадаетна оптический вход блока 8 Формирования мгновенных спектров, в котором производится Формирование прост"ранственного распределения света, .соответствующего спектрограмме ис 1597889следуемого сигнала, С выхода блока 8 формирования мгновенных спектров световое распределение, соответствующее спектрограмме исследуемого сиг" нала, поступает на оптический, вход многоканального оптического коррелятора 9, в котором осуществляется формирование корреляционных интегралов между спектрограммой исследуемого сигнала и параметрическими эталонами (масками параметрических эталонов) и преобразование оптического излучения в электрические сигналы, которые поступают на соответствующие входы вычислительного блока 12, в котором происходят принятие решений по результатам измерения корреляционных интегралов от масок эталонов и спектрограммы исследуемого сигнала и выработка,знацений временных задержек для следующего шага итераций.Такой режим обработки исследуемого сигнала позволяет осуществлять произвольные деформации временной оси в представлении спектрограммы по пространственной координате, соответствующей координате "Время", а также осуществлять сканирование спектрограммы исследуемого сигнала вдоль масок эталонов в направлении, соответствующем координате "Время" в представлении спектрограммы исследуемого сигнала.Устройство позволяет .осуществить обработку исследуемого сигнала посредством Формирования его спектрограммы и ее нелинейных деформаций в режиме динамического программирования для решения задач векторного квантования сигналов при распознавании исследуемых сигналов и их классификации, а также обеспечивает возможность Формирования функций корреляции спектрограмм,исследуемых сигналов и рассматриваемых эталонов, что позволяет значительно повысить точность обработки исследуемых сигналов.Формула изобретенияУстройство для распознавания сигналов, содержащее источник света, блок модуляции, многоканальный опти. ческий коррелятор с Фотоэлектрическими преобразователями на его выходах, подключенными к соответствую 40 45 50 5 с 5 10 15 20 25 30 35 щим входам вычислительного блока, блок управления, первый выход которого подключен к входу управления многоканального оптического коррелятора, а первый информационный вход- выход блока управления соединен с информационным входом-выходом вычислительного блока, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности устройства за счет использования временной нормализации спектрограммы исследуемого сигнала, в него введены коллиматор, блок Формирования мгновенных спектров, блок предварительной обработки сигнала, блок фильтрации и усиления мощности сигнала, И-канальный фотоприемник, где И равно произведению длительности кадра синхронизации на верхнюю частоту исследуемого сигнала, блок. сопряжения, блок формирования пучков и матричный источник излучения, причем блок модуляции выполнен в виде (М + 1)-канального акустооптицеского модулятора, вход блока предварительной обработки сигнала является входом устройства, его первый выход связан с первым входом блока фильтра. ции и усиления мощности сигнала, каждый (1 с + 1)-й Ь = 1, , И) вход которого связан с Ы-м выходом И-канального фотоприемника, а каждый ш-й (ш = 1. . ., Б + 1) выход блока Фильтрации и усиления мощности сигнала связан с управляющим входомш-го канала (И + 1)-канального акустооптицеского модулятора, первыйоптицеский вход которого оптицескисвязан с выходом коллиматора, входкоторого связан с выходом источникасвета, а первый оптический выход(М + 1)-канального акустооптическогомодулятора оптически связан с входомблока Формирования мгновенных спектров, выход которого связан с оптическим входом многоканального оптического коррелятора, второй оптическийвход (И + 1)-канального акустооптицеского модулятора связан с выходом блока формирования пучков, вход которого связан с оптическим выходом матрицного источника излучения, а второй оптицеский выход (И + 1)-канального акустооптического модулятора связан с входом блока сопряжения, выход которого связан с оптическим входом И-канального Фотоприемника, при этом второй и третий выходыСОставитель С.БабкинРедактор Л.Гратилло Техред М,Дидик Корректор С.бевкун Заказ 3057 Тираж 571 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 9 1597889 10блока управления подключены соответ- а втоРой выход блока пРедваРительной ственно к входам управления блока обработки сигнала подключен к второ- предварительной обработки сигнала му информационному входу блока упи матричного источника излучения, Равления,