Многоканальный фильтр случайных процессов
Союз Соввтсних
Социапистичваних республик
ОП ИСААКИЕ
ИЗО6РЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (н)924?23 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04,08. 80 (21) 2983673/18-24 с присоединением заявки,% (51)M. Кл.
0 06 С 7/19
Гаеудеретеенный каинтет
СССР во лелем нзебретееие и атхрытий (23) Приоритет
Опубликовано 30 ° 04 ° 82 Бюллетень Ж 16 (53) УДК 681 333 (088. 8) Дата опубликования описания 30. 04 . 82 (72) Автор изобретения
В.А.Блинов
Лаборатория аэрометодов Всесоюзного аэрогеологического научно-производственного обьединения "Аэрогеология" (7l ) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ФИЛЬТР СЛУЧАЙНЫХ
ПРОЦЕССОВ
Изобретение относится к устройствам обработки сигналов и может быть использовано в системах переработки информации, в частности для решения задач распознавания образов напри«
5 мер геологогеографических объектов на снимках.
Известны многоканальные фильтры случайных сигналов, предназначенные для выделения на фоне помех многомер- 1„ ных сигналов, являющихся случайными векторными функциями. Такие фильтры содержат многоканальные сумматоры и интеграторы, а также матричные блоки и представляют собой многомерные динамические системы с отрицательной обратной связью, осуществляе" мой через матричный блок. В этих системах выходной векторный. сигнал формирует на выходе многоканального интегратора, охваченного местной обратной связью из сигнала рассогласования, предварительно преобразованного другим блоком 1g.
Недостатком данных фильтров является неограниченная и неуправляемая длительность переходного процесса, а значит и памяти фильтра, что может приводить к ухудшению качества выделения сигналов в результате устаре.вания информации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является, многоканальный фильтр случайных сигналов, содержащий m-канальный и и-канальный сумматоры (n > m), суммирующие входы первого из которых являются входами фильтра, и-канальный интегратор, входы которого соединены с выходами второго сумматора,а выходы являются выходами фильтра, первый матричный блок с m входами, L подключенными к выходам первого сумматора, и и, выходами подключенными к первым и суммирующим входам второго сумматора, второй матричный блок с и входами, соединенными с выходами интегратора, и и вы3 924723 ф ходами, соединенными с вторыми сум- циентов сФ входами, подключенными к мирующими входами второго суммато" выходам первого сумматора соответра, третий матричный блок с и вхо- ственно, и п выходами,. подключенными дами, подключенными к вычитающим к суммирующим входам первой группы входам первого сумматора. 5 второго сумматора соответственно, Первый сумматор вырабатывает раз- второй матричный блок формирования веность между входным и преобразованным совых коэффициентов с и входами, соепосредством третьего матричного бло" диненными с выходами интегратора сока выходным векторными сигналами tlo- ответственно, и п выходами, соединенлученный m-мерный сигнал рассогласова iO ными соответственно с суммирующими ния подается на вход первого матрич входами второго сумматора, третий ного блока, где он преобразуется в матричный блок формирования весовых и-мерный сигнал. Этот сигнал поступа- коэффициентов с и входами, подключенет во второй сумматор, где складыва ными к выходам интегратора соответется с сигналом местной обратной ственно и m выходами, подключенными к высвязи, формируемым вторым матричным .ч1итающим входам первого сумматора, блоком. Выходной сигнал второго сум" введены четвертый матричный блок фор матора покомпонентно интегрируется мирования весовых коэффициентов и интегРатоРом, после чего он подаетсЯ Ф-канальный 6ëîê задержки, входы на вхоДы втоРого и третьего матРич- О которого соединены с выходами первого ных блоков, которые реализуют соот- сумматора соответственно, а выходы . ветственно местную и общую обратные подключены к входам четвертого матсвязи (2 1. ричного блока формирования весовых
Недостатком известного фильтра яв- коэффициентов соответственно, и Bblляется. то,что его выходной сигнал 5 ходов которого соединены с вычитающизависит от всех значений входного ми входами второго сумматора. сигнала начиная с,момента начала ра— На фиг.l приведена структурная схеботы. Однако во многих случаях зна- ма фильтра; на фиг.2 - схема матриччения входного сигнала в прошедшие ного блока формирования весовых коэфмоменты аре еН далеко orстоящие оТ фициентов; на фиг.3 - структурная данного момента времени, не несут ни схема блока переменного коэффициента. какой информации о полезном сигнале, Многоканальный фильтр случайных соответствующем данному моменту процессов содержит m-входовый 1 и
Более того, эти значения входного сиг- и-входовый 2 сумматоры, и -канальный нала могут содержать неправильную интегратор 3, а»канальный блок 4 заинформацию о полезном сигнале и бу держки и четыре матричных блока 5-8
35 дут только мешать измерению пара- формирования весовых коэффициентов. метров, выделяемых в данный момент Матричный блок формирования весовремени. Таким образом, неограничен- вых коэффициентов в общем случае именая память фильтра, вообще говоря, . ет d. входов и ф выходов и содержит ф
40 является его недостатком, которыи сумматоров 9, а также fb групп по с может быть устранен путем ограниче- блоков 10 переменного коэффициента ния длительности его импульсной Реак- (БПК), причем выходы каждого БПК из ции. i-й группы подключены к входам i-го
Цель изобретениЯ - повышение точ- сумматора 9 (i=1,...,f5), j-å БПК 10 ности фильтрации за счет обеспече- каждой иэ р групп имеют общий вход, ния заданной конечной длительности который является j-м входом матричпамяти фильтра. ного блока (j=l *).
Указанная цель достигается тем, БПК 10 содержит постоянное започто в многоканальный фильтР слУчайных минающее устройство (ПЯУ)11, суммапроцессов, содержащий п -канальный торы 12,первые входы которых подклюи и-канальный сумматоры (n ) m), сум- цены к выходам ПЗУ соответственно, мирующие входы первого из которых интеграторы 13, выходы которых соеявляются входами Фильтра и -канальный динены с вторыми входами сумматоров интегратор, входы которого соединены 12 соответственно, выход k-го сумсоответственно с выходами второ 55 матора (k 1,...,р-l) соединен с
ro сумматора, а выходы являются входом k+1 интегратора, выход последвыходами фильтра, первый матричный него р-ro сумматора подключен к блок формирования весовых коэффи- первому входу узла 14 умножения, втоФормула изобретения
5 Э247 рой вход которого является входом блока, а выходом блока является выход узла 14 умножения, вход первого интегратора соединен с дополнительным выходом ПЗУ 11.
5 фильтр работает следующим образом.
Сумматор 1 вырабатывает разность между векторным входным сигналом и сигналом, вырабатываемым матричным блоком 7. Поэтому для матричного !а блока 7Р =m. На его вход же поступает выходной векторный сигнал, имеющий размерность n . .В соответствии с этим для блока 7d. =n. j-я компонента выходного сигнала (j=l,..., d.) поступает на вход БПК !0 ij каждой
i-й группы. Выходные сигналы БПК
i-й группы суммируются в соответствующем сумматоре 9, вырабатывая 1-ю ,компоненту выходного сигнала матрйчно- о го блока. БПК 10, входящий в состав матричных блоков, в том числе и блока 7, осуществляет умножение сигнала, : поступающего на вход, на заданную функцию времени посредством узла 14 25 умножения. Учитывая, что любая непрерывная функция сколь угодно точно ,может быть аппроксимирована полиномом остаточно высокой степени, сигнал, .соответствующий упомянутой заданной зо функции времени, может быть сформирован следующим образом. Выходные сигналы ПЗУ 11 соответствуют (р+1) коэффициентам аппроксимирующего полинома, которые заносятся в ПЗУ 11 перед началом работы фильтра. (р+1)-й сигнал после интегрирования в интеграторе 13„ поступает на второй вход сумматора i2 где он складывается с первым выходным сигналом ПЗУ 11, после чего выходной сигнал сумматора
12 „ подается в интегратор 13 з и т.д.
Выходной сигнал сумматора 12 подается на первый вход узла 14 умножения, где в результате умножения íà 45 входной сигнал и вырабатывается выходной сигнал БПК 10.
m-мерный сигнал рассогласования с выхода сумматора 1 поступает в матричный блок 5, для которого d =m
1 =п, где он преобразуется в и-мерный сигнал. Все матричные блоки ра" ботают одинаково.
Одновременно выходной сигнал сумматора 1 подается в блок 4 запазды-вания, в котором осуществляется временной сдвиг на величину заданной длительности памяти фильтра. Полу" ченный сигнал с выхода блока 4 задержки поступает а блок 8, где он также преобразуется а и-мерный сигнал (с =m,(3 =n). В сумматоре 2, куда поступают сигналы U и U с выходов блоков 5 и 8, а также сигнал
06 с местной обратной связи. формируемый блоком О, вырабатывается сигнал равный (U " U + U„). Этот сигнал покомпонентно интегрируется интегратором 3, после чего подается на входы блоков б и 7, которые реализуют соответственно местную и общую обратные связи в многоканальном фильтре случайных процессов.
Техническое преимущество изобретения перед аналогичными известными решениями состоит в том, что применение данного фильтра позволяет улучшить качество обработки сигналов за счет устранения мешающего влияния устаревшей информации при перехо. де к новым, выделяемым на фоне шумов объектами.
Многоканальный фильтр случайных процессов, содержащий m-канальный и и-канальный (п yj m) сумматоры, суммирующие входы первого из которых являются входами фильтра, и-канальный интегратор, входы которого соединены соответственно с выходами второго сумматора, а выходы являются выходами фильтра, первый матричный блок формирования весовых коэффициентов с
m входами, подключенными к выходам первого сумматора соответственно, и а и выходами, подключенными к суммирующим входам первой группы аторого сумматора соответственно, второй матричный блок формирования весовых коэффициентов с и входами, соединенными с выходами интегратора соответственно и и выходами, соединенными соответственно с суммирующими входами второго сумматора, третий матричный блок формирования весовых коэффициентов с и входами, подключенными к выходам интегратора соответственно и m выходами, подключенными к вычитающим входам первого сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фильтрации за счет обеспечения заданной конечной длительности памяти фильтра, он содержит четвертый матричный
7 9247 блок формирования весовых коэффициен- . тов и m-канальный блок задержки, входы которого соединены с выходами первого сумматора соответственно, а выходы подключены к входам четвертого матричного блока формирования весовых коэффициентов соответственно, и выходов которого соединены соответственно с вычитающими входами второго сумматора.
23 8
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
Luenberger D.G. An introduction to obsepvers, ТЕЕЕ Trans. an
Automatic. Control Vol. АС-16, w 6, December, 1971.
2. Солодов А.В. Методы теории систем в задаче непрерывной линейной фильтрации. M., "Наука", 1976, с. 219 (прототип). 24723 фигЗ
Составитель В. Фукалов
Редактор В. Пилипенко Техред Е. Харитончик Корректор Г. Решетник
Заказ 2821/68 Тираж 732 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по едлам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4
