Устройство для рапознавания сигналов звукового диапазона

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик

О П И С:А;,N-..И"Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<>723613 (6 . :) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 270378 (21) 2596297/18-24 (5 ) М.

G 06 К 9/00 с присоединением заявки Чо (23) Приоритет-—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 250330. Бюллетень д 11

Дата опубликования описания 280380 (53) УДК 681. 327. .12(088.8) (72) Авторы изобретения

А.-Р. В. Гудонавичюс, Ю, K. Корнеев и A. Б. Читавичюс

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ СИГНАЛОВ

ЗВУКОВОГО ДИАПАЗОНА

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для распознавания сигналов звукового диапазона, и может быть использовано при диагностике различных видов технического состояния объектов.

Известно устройство для распознавания сигналов, которое содержит последовательно соединенные входной блок, блок выделения признаков, классификатор, блок принятия решения и блок формирования интервала анализа, вход которого соединен через блок обнаружения с входным блоком, а выход — с блоком выделения признаков (1).

Это устройство является аппаратурно сложным и недостаточно распознает входные сигналы вследствие того, что в нем выделяются признаки по контурным свойствам сигнала, которые характеризуют некоторые особенности случайных сигналов в сттектральной или временной картине.

Вскрыть информативные признаки, характеризующие сигнал, с помощью известного устройства на основе конгурных свойств случайных сигналов затруднительно.

Наиболее близко по техническому решению к изобретению устройство, содержащее последовательно соеди ненные блок ввода, усилитель и полосовой фильтр, блок формирования временных интервалов, вход которого подключен к блоку обнаружения сигнала, соединенному со входом полосового фильтра, а выход — co вхо О дом блока вьщеления признаков, блок сравнения с эталоном, выход. которого соединен со входом блока принятия решения, а выход — с блоком вьщеления признаков (21.

Его недостаток заключается в недостаточно достоверном распознавании поступающих сигналов звукового диапазона.

Цель изобретения — повышение дос2Q товерности распознавания сигналов звукового диапазона.

Это достигается тем, что в устройство вводится блок формирования импульсов фазового предствле25 ния сигналов, включающий первый сумматор, входы которого подключены ко входу элемента дифференцирования, а выход — к первому усилителю-органичителю, второй усилител> органичитель, вход которого под723613 ключен к выходу элемента дифференцирования, второй сумматор, входы которого подключены к выходам элемента дифференцирования и инвертора а выход — ко входу третьего уси лителя- ограничителя, четвертый усилчтель-ограничитель, вход которого соеди:Bt» с выходом полосового фильтра, подключенного ко входам параллельно соединенных элемента дифференцирования и инвертора, выходы усилителей-ограничителей соединены со входом блока выделения признаков.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 фазовое изображение координат. устройство содержит последователь 1 но соединенные блок 1 ввода, усилитель 2, полосовой фильтр 3, блок

4 формирования импульсов фазового представления сигналов, блок 5 выделения признаков, состоящий из пос†щ ледовательно соединенных логических элементов И б и интегрирования 7, блок 8 сравнения с.-эталоном, блок

9 принятия решения и блок 10 формирования временных интервалов, выход которого подключен к соответствую— щим входам логических элементов И б блока. 5 выделения признаков, а вход к блоку 11 обнаружения сигнала, вход которого соединен с выходом усилителя 2. Блок 4 содержит элемент Зо дифференцирования 12, первый сумматор 13, инвертор 14, второй сумматор 15 и усилители-ограничители 1619.

Устройство работает следующим 35 образом.

Сигнал, характеризующий состоя— ние технического объекта, воспринимается блоком 1, которым может быть антенна, микрофон или магнито- 40 фон, и через усилитель 2 поступает на полосовой фильтр 3 с частотой г:ропускания до 10 кГц и на вход блока 11 обнаружения сигнала, на выходе ко-орого появляется импульс, формирующий интервал длительности анализа, который нужен для распознавания состояния исследуемого объекта в блоке 10 формирования интервалов. Из полосового фильтра поступает сигнал исследуемого объекта 5G на блок 4 .

Основная новизна предлагаемого устройства заключена в отображении,исходного сигнала на фазовую плоскость и извлечении информации 55 из нее. Траекторию движущейся изображающей точки на фазовой плоскости принято называть фазовым изображением. Для этого нужны две координаты, С помощью элемента дифференцирования

l2 получаем первую производную сигнала. Таким образом, в блоке 4 имеются напряжения двух фазовых координат.

Из двух фазовых координат получаем фазовое изображение Х(У) (см. фиг.2).

Это изображение пересекаем прямыми на восемь областей (в общем случае может бытьем) и подсчитываем, сколько времени движется изображающая точка в этих областях.

Полученное изображение и являетется структурной связью между сигналом и его производной в совпадающие моменты времени.

Для получения напряжений, характеризующих время пребывания точки в областях, достаточно из аналогов, эквивалентных фазовым координатам, сформировать прямоугольные импульсы, соответствующие выполнению условий пребывания изображающей точки в областях фазовой плоскости, и потом проинтегрировать их. Поэтому к нервому 13 и второму 15 сумматорам подводятся напряжения исходного сигнала к его производной для формирования соответственных сигналов: у = х+кх и у х-кх, где к— коэффициент усиления. Усилители-ограничители 16 — 19 вырабатывают прямоугольные импульсы, соответствующие выполнению условий: у = х+кх)(0« х)(О и у = х — кх)(0, х)(0. С помощью логических элементов И б в блоке 5 создаются импульсы, эквивалентные условиям, при которых изображающая точка находится в соответствующих областях фазовой плоскости.

Эти условия записываются следующим образом . для 1 области «) (t)

l (t )-= 2 — % — — «) «

3 — — Ч

Ф « lj@ «1 для 9 области n (t)=

1, если у х-Кхс0 х)0

О, в других случаях, 1, если у=х-кх> О, х>0

О, в других случаях, 1, если у=х-Nx >0 х <0

О, в других случаях, 1, если

y=x+Kx (О, х)0

О, в других случаях, 1, если

В у--х-кх >О, х СО

О, в других случаях, 1, если у=х-кх < О, хсО

О, в других случаях, 1, если у=х+кх > О, х >0

О, в других случаях, 723613

1, если. у=х+ кх <О

I х(0

О, в других случаях. где Г),(1)- )з(1} - меандровые функции, характеризующие время пребывания изображающей точки фазового иэображения в соответствующих областях фазовой плоскости Х(x) .

Элементы интегрирования 7 блока

5 интегрируют полученные импульсы (1 ), таким образом получаем восемь напряжений за интервал времени анализа сигнала, поступающего из блока 10 формирования интервалов, 15 кбторые характеризуют время пребывания точки фазового изображения в соответствующих областях фазовой плоскости х (х) и отражающие структурные связи между входным и продифферен- 2О цированным сигналами в реальном масштабе времени.

Полученные напряжения используются в качестве признаков. Блок 5 подает эти напряжения на блок 8, в котором с помощью пороговых логических элементов эти напряжения - признаки сравниваются с напряжениями-признаками эталонных образцов возможных состояний исследуемых объектов..4В блоке 9 принимается решение о конйретном входом сигнале и, тем самым, о состоянии исследуемого объекта.

Использование новых элементов- дифференцирования, первого и второго сумматоров, инвертора и четырех усилителей-ограничителей в блоке формирования импульсов фазового пред- 40 ставления сигналов позволяет извлечь информатйвные признаки из фазового изображения на фазовой плоскости х(Х) и, тем самым, повысить достоверность распознавания состояний исследуемых технических объектов в реальном масштабе времени.

Результаты моделирования распоз,навания пяти состояний по признакамнапряжениям, пропорциональным времени пребывания изображающей точки в секторе фазовой плоскости x(Х), представлены в таблице.

93,4

100,0

96,7

90,0

96,7

Формула изобретения

Устройство для распознавания сигналов звукового диапазона, содержащее последовательно соединенные блок ввода, усилитель и полосовой фильтр, блок формирования временнйх интервалов, вход которого подключен к блоку обнаружения сигнала, соединенному со входом полосового фильтра, а выход — со входом блока выделе= ния признаков, блок сравнения с эталоном, выход которого соединен со входом блока принятия решения, а вход — c блоком выделения признаков; о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности распознавания, в него введен блок формирования импульсов фазового представления сигналов, включающий первый сумматор, выходы которого подключены ко входу и выходу. элемейта дифференцирования, а выход — к первому усилителю-ограничителю, второй усилитель-ограничитель, вход которого подключен к выходу элемента дифференцирования, второй сумматор, входы которого подключены к выходам элемента .дифференцирования и инвертора, а выход — ко входу третьего усилителя-ограничителя, четвертый усилитель-ограничитель, вход которого соединен с выходом полосового фильтра, подключенного ко входам параллельно соединенных элемента дифференцирования и инвертора, выходы усилителей-.ограничителей соединены со входом блока выделения признаков.

Источники информации, инятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 355621, кл. G 06 F 15/36, 1970.

2. Патент США Р 3686669, кл. З4 3-55 А, 1972 (прототип) .

723613

Г5 1

Составитель О. Постников

Редактор С. лыкова Техред H.Кузьма Корректор A. Гриценко Заказ 930/1б тираж Подписное

ЦЙИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4