Устройство для распознавания сигналов

 

Изобретение относится к оптической обработке сигналов и может быть использовано в устройствах обработки и анализа низкочастотных сигналов, в том числе речевых. Цель изобретения - повышение точности устройства путем использования временной нормализации спектрограммы исследуемого сигнала. Использование в устройстве N+1-канального акустооптического модулятора 3 света в сочетании с блоком 2 фильтрации и усиления мощности сигнала, N-канальным фотоприемником 5, блоком 6 формирования пучков и матричным источником излучения 7 позволяет осуществлять обработку исследуемого сигнала посредством формирования его спектрограммы и ее нелинейных деформаций в режиме динамического программирования, а также обеспечивает возможность формирования функций корреляции спектрограммы исследуемых сигналов и рассматриваемых эталонов, что позволяет значительно повысить точность обработки сигналов. 1 ил.

союз советских социо листичесних

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1597889

1) с 06 К 9/74, 9/82

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4390315/24-24 (22) 01.02.88 (46) 07.10.90. Бал. 37 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. И.А. БончБруевича (72) А.В. Воробьев, Э.И. Крупицкий, В.l0.Пелевин и Т.Н.Сергеенко (53) 681.335.65:621.383 (,088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 399908, . G 06 К 9/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

И 278229, кл. G 06 7 15/46, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ

СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к оптической обработке сигналов и может быть использовано в устройствах обработки и анализа низкочастотных сигналов, в том числе речевых. Цель изобрете2 ния — повышение точности устройства путем использования временной нормализации спектрограммы исследуемого сигнала. Использование в устройстве

N + 1-канального акустооптического . модулятора 3 света в сочетании с блоком 2 фильтрации и усиления, мощности сигнала, N-канальным фотоприемником 5, блоком 6 формирования пучков и матричным источником 7 излучения позволяет осуществлять обработку исследуемого сигнала посредством формирования его спектрограммы и ее нелинейных деформаций в режиме динамического программирования, а также обеспечивает возможность формирования функций корреляции спектрограммы исследуемых сигналов и рассматриваемых эталонов, что позволяет занчительно повысить точность обработки сигналов. 1 ил.

1597889

Изобретение относится к области оптической обработки сигналов и может быть использовано в устройствах обработки и анализе низкочастотных сигналов, в том числе речевых.

Целью изобретения является повышение точности устройства за счет использования временной нормализации спектрограммы исследуемого сигнала.

На чертеже приведена структурная схема устройства для распознавания сигналов.

Устройство содержит блок 1 предварительной обработки сигнала, блок

2 фильтрации и усиления мощности сигнала, (N + 1)-канальный акустооптический модулятор 3 света, где

N = 1, . ° ., 2 ТР, T — длительность обрабатываемого устройства кадра спектрограммы, Рц — верхняя частота исследуемого сигнала, блок 4 сопряжения, N-канальный фотоприемник 5, блок 6 формирования пучков, матричный источник 7 излучения, содержащий N столбцов по M 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, вычислительный блок 12, коллиматор 13.

Вход блока предварительной обработки исследуемого сигнала является входом устройства, первый выход блока 1 соединен с первым входом блока

2 фильтрации и усиления мощности сигнала, а последующие N входов блока 2 подключены к соответствующим выходам N-канального фотоприемника

5. Выходы блока 5 Фильтрации и усиления мощности сигнала соединены с электрическими входами (N + 1)-канального акустооптического модулятора 3 света. Каждый К-й (К = 1,...,N) столбец матричного источника 7 излучения оптически связан через слой 6 формирования пучков с вторым оптическим входом К-го канала (М + 1)-канального акустооптического модулятора 3 света, второй оптический выход

К-ro канала (N + 1)-канального акустооптического модулятора 3 света оптически связан через слой 4 сопряжения с К-ым фотоприемником N-канального фотоприемника 5 ° Первый оптический выход (М + 1)-канального акустооптического модулятора 3 света

5 связан с оптическим входом блока 8

Формирования мгновенных спектров, оптически связанного с многоканальным оптическим коррелятором 9, с фотоэлектрическими преобразователями на его выходе, связанными с сотответствующими входами вычислитель" ного блока 12. Источник 11 света оптически связан через коллиматор

13 с первым оптическим входом (N+1)Kaнального акустооптического модулятора 3 света ° Информационный входвыход вычислительного блока 12 связан с информационным входом-выходом блока 10 управления, первый выход которого 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 информационному входу блока 10 управления, третий выход которого связан с входом управления матричного источника 7 изЗ0 лучения.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал поступает на вход устройства для распознавания

35 си г на лов, которым я вля ется вход бло ка 1 предварительной обработки сигнала. В зависимости от установленного режима работы и исследуемой полосы частот сигнала осуществляется

40 перевод сигнала в полосу Рабочих частот (N + 1)-канального акустооптического модулятора 3 света компрессией и балансной модуляцией гармонического сигнала с частотой, равной

45 центральной частоте полосы рабочих частот (N + 1)-канального акустооптического модулятора 3 света, выполняемой блоком 1 предварительной обработки. Из блока 1 предварительной обработки исследуемого сигнала сигнал поступает на первый вход блока

2 фильтрации и усиления мощности сигнала, с первого выхода которого усиленный сигнал поступает на элект55 рический вход первого канала (N+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-ro канала (N + 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 дифракция на акустических волнах, распространяющихся в волноводе К-го канала (N + 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 (N + 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 (N + 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 (N + 1)-канального акустооптического модулятора света, будут коллинеарны. Световое распределение от двух указанных световых пучков переносится блоком 4 сопряжения на К-й Фотоприемник N-канального фотоприемника 5, в котором осуществляется преобразование светового распределения в электрический сигнал, поступающий на (К + 1)-й вход блока

597889 6

2 фильтрации и усиления мощности сигнала. Таким образом, на входе блока 2 присутствует исследуемый

5 сигнал, задержанный на время распространения а кустичес кой волны в волноводе К-го канала (N + 1)-канального а кустооптического модулятора

3 света. Задержанный на величину, задаваемую вычислительным блоком 12, сигнал из К-го канала (N + 1)-канального акустооптического модулятора

3 света проходит через (К + 1)-й вход блока 2 Фильтрации и усиления мощности сигнала, в котором осуществляются выделение переменной составляющей сигнала от К го фотоприемника

N-канального фотоприемника 5 и усиление его по мощности, тем самым гете20 родинный съем сигнала подается с (К + 1)-ro выхода блока 2 на электрический вход (К+1) -го канала (N+1)канального акустооптического модуля" тора 3 света. В результате осуществ25 ляется режим полного прохождения вводимого сигнала через все каналы (N+1)-канального акустооптического модулятора 3 света. При этом вводимые в его соседние К-й и (К+1)-й каgp налы сигналы отличаются наличием временной задержки между сигналом, вводимым в К-й канал, и сигналом, вводимым в (К+1)-й канал. Указанная временная задержка задается управлением, поступающим от вычислитель35 ного блока 12 в блок 10 управления.

С третьего выхода блока t0 управления. соответствующие сигналы поступают на вход управления матричного

40 источника 7 излучения, Световой пу чок от источника 11 света, проходя через коллиматор 13, попадает на первый оптический вход (N+1)-каналь" ного акустооптического модулятора 3

45 света, на электрические входы которого поступают задержанные во времени друг относительно друга отсчеты исследуемого сигнала. На (N+1)канальном акустооптическом модулятоso ре 3 света производится амплитуднофазовая модуляция плоской световой волны исследуемым сигналом, после чего промодулированный световой пучок с выхода модулятора 3 попадает на оптический вход блока 8 формирования мгновенных спектров, в котором производится формирование прост" ранственного распределения света, . соответствующего спектрограмме ис1597889

5с следуемого 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, значений 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 изобретения

Устройство для распознавания сигналов, содержащее источник света, блок модуляции, многоканальный оптический коррелятор с фотоэлектрическими преобразователями на его выходах, подключенными к соот вет ст вую- .

f5

35 щим входам вычислительного блока, блок управления, первый выход которого подключен к входу управления многоканального оптического коррелятора, а первый информационный входвыход 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 N равно произведению длительности кадра синхронизации на верхнюю частоту исследуемого сигнала, блоксопряжения, блок формирования пучков и матричный источник излучения, причем блок модуляции выполнен в виде (N + 1)-канального акустооптического модулятора, вход блока предварительной обработки сигнала является входом устройства, его первый выход связан с первым входом блока фильтрации и усиления мощности сигнала, каждый (k + 1)-й (k = 1, ..., N) вход которого связан с k-м выходом

N-канального фотоприемника, а каждый

m-й (m = 1, ..., N + 1) выход блока фильтрации и усиления мощности сигнала связан с управляющим входом тп-го канала (N + 1)-канального акустооптического модулятора, первый оптический вход которого оптически связан с выходом коллиматора, вход которого связан с выходом источника света, а первый оптический выход (N + 1)-канального акустооптического модулятора оптически связан с входом блока формирования мгновенных спектров, выход которого связан с оптическим входом многоканального оптического коррелятора, второй оптический вход (N + 1)-канального акустооптического модулятора связан с выходом блока формирования пучков, вход которого связан с оптическим выходом матричного источника излучения, а второй оптический выход (N + 1)-канального акустооптического модулятора связан с входом блока сопряжения, выход которого связан с оптическим входом N-канального фотоприемника, при этом второй и третий выходы

Составитель С.Бабкин

Редактор Л.Гратилло Техред М.Дидык

1 оРРектор С.Девкун

Заказ 3057

Тираж 571

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

9 1597889 10 блока управления подключены соответ- а второй выход блока предварительной ственно к входам управления блока обработки сигнала подключен к второпредварительной обработки сигнала му информационному входу блока упи матричного источника излучения, Равления.