Способ обобщенного порядкового препарирования сигнала и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЗМ 1/(5 ОПИС ИЯ ИЕ ИЗОБРЕТ К ПАТЕНТ разности его дискретизированных значений, корреляция которых убывает с ростом порядка препарирования пропорционально номеру порядка препарирования, и адаптации к последующей корреляционной обработке путем выбора оптимальных значений положительных, нулевых и отрицательных перепадов сигнала в формируемых препарированных сигналах, Способ реализуется в устройстве, содержащем группы по е элементов вычитания 1, элементов задержки 2 и 23, делителей 3, дискретизаторов 4 и 24, компараторов 5 и 6, элементов ИЛИ-НЕ 9, элементов И 1013, коммутаторов 14, 15, 16, сумматоров 20, источники положительного и отрицательного опорных сигналов 7, 8 и источники опорных сигналов с регулиру- з емой амплитудой и полярностью 17, 18 и 19.Входы 25 и 26 являются информационным и тактовым входами устройства, а т выходов 27 - информационными выходами устройства для выхода препарированных сигналов 1-го порядка препарирования, где = 1п 1.2 с. и 1 3 и. ф лы, 2 ил.ееааЪ ОО инение нулевых и отрицательных перепадов сигнала в формируемых препарированных сигналах применительно к сущности информационной задачи, решаемой в ходе выполнения последующей корреляционной обработки.На фиг,1 приведена блок-схема уста, реализующего заявляемый спосо .2 - временные диаграммы сигналов.Устройство, реализующее способ. содержит группы по (и элементов вычитания 1, элементов задержки 2, делителей 3, дискретизаторов 4, первую и вторую группы по гл компараторов 5 и 6, источники положительного и отрицательного опорных сигналов 7 ройб;на ств фиг ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ ОБОБЩЕННОГО ПОРЯДКОВОГО ПРЕПАРИРОВАНИЯ СИГНАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к предобработке сигналов корреляционных систем, и позволяет повысить достоверность предобработки и расширить возможности применения в корреляционных системах за счет исключения из препарирования искажаемых при изменениях фона граничных перепадов между сигналами реального фо на и объекта, ослабления препарирования Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения, в корреляционных устройствах работотехнических систем и систем распознавания образцов.Цель изобретения - повышение достоверности, за счет исключения из преобразования ранговой дельта-модуляцией перепадов между сигналом фона нулевого значения и сигналом объекта и уменьшения влияния разностных сигналов высоких порядков (рангов), и расширение функциональных возможностей за счет значений вэрьируемости значений положительных,1804697 АЗи 8 соответственно, группу по в элементов ИЛИ-НЕ 9, первую, вторую и третью группы по в элементов И 10, 11 и 12 соответственно, первую, вторую, третью и четвертую группы по в коммутаторов 13, 14, 15 и 16 соответственно, источникидополнительных опорных сигналов и регулируемой амплитудой и полярностью 17, 18 и 19, группу по в сумматоров 20, источник сигнала порога 21, дополнительный компаратор 22, дополнительные группы по гп элементов задержки 23 и дискретизаторов 24. Входы 25 и 26 являются информационным и тактовым входами устройства соответственно, а группа по в выходов 27 - группой информационных выходов устройства,Заявляемый способ вклочает задержку входного сигнала х(т) (фиг,2 а) на 1 периодов дискретизации Т, где 1 = 1в,(в - число порядков), осуществляемую элементами за- ДЕРжКИ 212 п (ЗаДЕРжКа ВХОДНОГО ИНфОР- мационного сигнала нэ 1, период дискретизации представлена на фиг,2 в); формирование в разностных сигналов Ьс(1) = х(1) - х(т - 1 Т) в элементах вычитания 11,-,1 п (фИГ.2 Г); ДЕЛЕНИЕ 1-ГО раЗНОСтНОГО сигнала 1-ым делителем 3 в С раз(С = 1 либо С = 1); дискретизацию выходного сигнала 1-го делителя в 1-м дискретизаторе, на тактовый вход которого поступают тактовые импульсы (фиг,2 б) с тактового входа 26 устройства, каждое 1-е дискретизированное значение запоминается в 1;м дискретизаторе на период дискретизации Т, сравнение выходного сигнала 1-го дискретизатора (фиг,2 г для 1= 1) в компараторах 5 и 6 с положительным и отрицательным опорными сигналами Ооп+ и Ооп. соответственно (Ооп+ = /Ооп-,l), если значение выходного сигнала 1-го дискретизатора больше амплитуды сигнала Ооп+ источника 17 или меньше амплитуды сигнала Ооп- источника 18 на выходах компараторов 5 и 6; формируются положительные сигналы единичного уровня О, в противном случае Оо (фиг,2 д и 2 ж для 1 = 1), если значение выходного сигнала 1-го дискретизатора не больше амплитуды сигнала Ооп+ и не меньше амплитуды сигнала Ооп-, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 формируется сигнал единичного уровня О, в противном случае О (фиг,2 е для=-1); двухградационное квантование входного сигнала в дополнительном компараторе 22 путем сравнения с сигналом порога источника 21, формируя при превьшении амплитуды сигнала порога или равенстве с ней сигнал единичного значения О . в противном случае - нулевого значения О (фиг.2 з); задержку выходного сигнала дополнительного компараторэ х(1) напериодов дискретизации Т, где=1,.,в,с помощью дополнительной группы по в элементов задеРжки 231,.,23 п фиг.2 и длЯ 1= 1); сравнение сигналов х(т) и х(1 - 1 Т), где 1= 1,.,в, осуществляемое первой группой 5 ИЗ ГП ЭЛЕМЕНТОВ И 131,13 п; дИСКрвтИЗацию выходного сигнала 1-го элемента И 131 (фиг,2 к для 1 = 1) в 1-м дискретизаторе 24 дополнительной группы из в дискретизаторов и запоминание в этом дискретизаторе 10 дискретизированного значения на периоддискретизации; сравнение выходных сигналов 1-х компараторов 5 и 6 и 1-го элемента ИЛИ-НЕ 9 с выходным сигналом 1-го дополнительного дискретизатора 24 в элементах 15 И 10, 12 и 11 второй, третьей и четвертойгрупп элементов И (при этом отсекаются искаженные при ненулевом фоне граничные перепады между сигналами объекта и фона); коммутацию вьходными,сигналами 1-х эле ментов И 10 ь 12 и 11 (фиг.2 л, 2 н и 2 м соответственно) дополнительных опорных сигналов источников 17, 19 и 18 в коммутаторах 14 ь 16 и 15 соответственно, используя выходные сигналы 1-х элементов И в 25 качестве сигналов управления; суммирование выходных сигналов 1-х коммутаторов 14;, 15 и 16; в сумматоре 201, на выходе которого формируется препарированный сигнал 1-порядка, На фиг.2 о и 2 п в качестве 30 примера приведены временные диаграммывыходного сигнала сумматора 201 для случая Одоп 1 = О Одоп 2 = О = О, Одопз = -О иоОдоп 1 =О = О, Одоп 2 = О, Одопз = О соответо 1 оСтВЕННО, ГДЕ Одоп 1, Одоп 2 И ОдопЗ - ЭМПЛИтУ ды дополнительных опорных сигналовисточников 17, 18 и 19 соответственно, 0 и О - сигналы единичного и нулевого значеония. Вторая комбинация дополнительных опорных сигналов предпочтительна при 40 препарировании для обнаружения сигналах(1) (фиг,2 а) на фоне узких положительных иотрицательных импульсов, Теоретически возможно 3 = 27 сочетаний опорных сигна- ЛОВ Одоп 1, Одоп 2 И ОдопЗ, ЕСЛИ КЭЖ/ЬЙ ИЗ КИХ 45 может принимать три значения: О, ОО и -О,что объясняет высокие адаптационные свойства заявляемого способа и информационному содержанию решаемой последующей корреляционной обработкой 50 информационной задачи,.расширяя тем самым функциональные возможности способа-прототипа, т,е. применение заявляемого способа способствует повышению эффективности корреляционной обработки (на пример, повышения амплитуды истинного и.уменьшения амплитуды максимального ложного корреляционнЫх пиков за счет оптимального выбора значений сигналов Одоп 1, Одоп 2 и Одопэ, СОвОкупности 1) порЯД" ков препарирования и коэффициентов деления соответствующих делителей). Очевидно, способ-прототип реализуется как частный случай заявляемого способа при коэффициенте деления делителей 33 и,оравном 1 и Одол 1 = О, Одоп 2 = О и Одопэ =1=-О,Исключение из препарирования наиболее искаженных при изменениях фона граничных перепадов между сигналом фона и объекта, а также сглаживание разностных сигналов высоких порядков путем их ослабления (коэффициент ослабления равен номеру порядка) обеспечивает большую достоверность преобразования по сравнению со способом-прототипом,Таким образом, заявляемое решение по сравнению с прототипом обеспечивает повышение достоверности и расширение функциональных возможностей,Формула изобретения1. Способ обобщенного порядкового препарирования сигнала, заключающийся в том, что входной сигнал задерживают на 1 лп периодов дискретизации, где а - порядок препарирования, одновременно в каждом периоде формируют а разностных сигналов между входным сигналом и каждым из гп задержанных входных сигналов; дискретизируют с периодом дискретизации . сформированные раэностные сигналы и запоминают их на период дискретизации, сравнивают каждое из запомненных значений с положительным иотрицательным опорными сигналами и формируют щ пер вых сигналов сравнения, каждый из которых выбирают либо единичного значения с длительностью, равной периоду дискретизации, если запомненное значение соответствующего разностного сигнала превышает амплитуду положительного опорного сигнала, либо нулевого значения той же длительности, осуществляют формирование щ препарированных сигналов по результатам суммирования соответствующих сигналов, о т л и ч а ю щ и й с я тем; что, с целью повышения достоверности и расширения области применения за счет возможности обнаружения широкого импульсного сигнала на фоне узких импульсных сигналов, одновременно сформированием в каждом периоде дискретизации разностных сигналов осуществляют сравнение входного сигнала с сигналом порога. по равенству или превышению которого входным сигналом формируют сигнал первого дополнительного сравнения единичного значения, в противном случае - нулевого значения, одновременно с задержкой входного сигнала осуществляют задержку сигнала первого дополнительного сравнения на 1.гп периодов дискретизации и сравнение в каждом изп периодов дискретизации сигнала дополнительного сравнения с каждым иэ п задер 5 жанных сигналов первого дополнительногосравнения, формируют в сигналов второгодополнительного сравнения единичногозначения, если сравниваемые сигналы имеют единичные значения, и нулевого значе 10 ния, в противных случаях запоминают напериод дискретизации сигналы второго дополнительного сравнения одновременно сзапоминанием разностных сигналов, а одновременно с формированием щ первых15 сигналов сравнения формируют гп вторыхсигналов сравнения единичного значения сдлительностью, равной периоду дискретизации, если запомненный разностный сигнал меньше амплитуды отрицательного20 опорного сигнала, и т третьих сигналовсравнения единичного значения с длительностью, равной периоду дискретизации, если запомненный разностный сигнал небольше амплитуды положительного и не25 меньше амплитуды отрицательного опорных сигналов, в противном случае формируют вторые и третьи сигналы сравнениянулевого значения той же длительности, после чего осуществляют одновременное30 сравнение каждого 1-го, где1,гп 1, первого,второго и третьего сигналов сравнения с. соответствующим сигналом второго дополнительного сравнения, по результатамсравнения формируют п сигналов соответ 35 ственно третьего, четвертого и пятого дополнительного сравнения единичногозначения, если сравниваемые сигналы единичного значения, и нулевого значения - востальных случая, а при суммировании в40 качестве соответствующих сигналов выбирают первый, второй и третий дополнительные опорные сигналы заданного значения,если соответственно сигналы третьего, четвертого и пятого дополнительного сравне 45, ния имеют единичное значение, и нулевогозначения, если последние имеют нулевоезначение,2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что амплитуду каждого разностного50 сигнала перед дискретизацией уменьшаютв 1 раз.3, Устройство для обобщенногб порядкового препарирования сигнала, содержащее блок вычитателей, первый вход55 которого объединен с входом блока элементов задержки и является входной информационной шиной, вторые входы блокавычитателей соединены с соответствующими выходами блока элементов задержки, авыходы соединены с соответствующими1804697 7первыми входами блока дискретизаторов, второй вход которого является тактовой шиной, а выходы соединены с соответствующими входами первого и второго блоков компараторов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами источников положительного и отрицательного опорного сигнала, блок сумматоров, выходы которого являются информационной выходной шиной,отл ича ющеесятем,что,с целью повышения достоверности и расширения области применения за счет возможности обнаружения широкого импульсного сигнала на фоне узких импульсов, в него введены источник порогового сигнала, три источника опорных сигналов, три группы коммутаторов, четыре блока элементов И, блок элементов ИЛИ-НЕ, дополнительный компаратор, дополнительный блок элемен-. тов задержки и дополнительный блок дискретизаторов, первый вход которого является тактбвой шиной, а вторые входы соединены с соответствующими выходами третьего блока элементов И, первый вход которого объединен с входом дополнительного блока элементов задержки и соединен с выходом дополнительного компаратора, первый вход которого является входной информационной шиной, а второй вход соединен с выходом источника порогового сигнала, причем выходы дополнительного 8блока элементов задержки соединены с соответствующими вторыми входами третьегоблока элементов И, а выходы дополнительного блока дискретизаторов соединены с5 первыми входами соответствующих элементов И четвертого, пятого и шестого блоковэлементов И, вторые входы элементов И четвертого блока элементов И обьединены ссоответствующими первыми входами блока10 элементов ИЛИ-НЕ и подключены к соответствующим выходам первого блока компара.торов, вторые входы элементов И пятогоблока элементов И объединены с соответ ствующими вторыми входами блока эле 15 ментов ИЛИ-НЕ и подключены ксоответствующим выходам второго блока.компараторов, вторые входы элементов Ишестого блока элементов И подключены ксоответствующим выходам блока элементов20 ИЛИ-НЕ, а выходы элементов И четвертого,пятого и шестого блоков элементов И соединены с соответствующими первыми входами соответствен но первой, второй и третьейгрупп коммутаторов, вторые входы которых25 соединены с выходами соответственнотретьего, четвертого и пятого источниковопорных сигналов, а выходы первой, второй .и третьей групп коммутаторов соединены ссоответствующими первыми, вторыми иЗО .третьими входами блока сумматоров соответственно,1804697Фиг 2Составитель Ю.Кутаеведактор О,Стенина Техред М.Моргентал Корректор З,С Заказ 1082 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10зводствен