Устройство для контроля сигналов с импульсной модуляцией

Устройство для контроля сигналов с импульсной модуляцией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехнике . Цель изобретения - повьппение точности контроля при воздействии негауссовских нестационарных нормальных и аномальных помех. Устройство содержит формирователь разностного сигнала (ФРС) 1, блок сравнения сигналов 2, формирователь порогового сигнала 3, два ключа 4 и 9, два формирователя сигнала текущего среднего модуля (ФСТСМ) 5 и 12, умножитель 6, сумматор 7, формирователь прогнозированного сигнала (ФПС) 8, два преобразователя разностного сигнала (ПРС) 10 и 11, счетчик аномальных помех (САП) 13, блок деления 14, формирователь сигнавход Выход (Л с 2 &0 СО 00 Ч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (sg 4: Н 04 В 3/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3800860/24-09 (22) 08.10.84 (46) 23.06.86. Бюл. У 23 (71) Московский лесотехнический ин-- ститут (72) О.Н ° Новоселов, А.Ф.Фомин, А.В.Пзпощев, О.А.Чемоданова, Н.С.Гуров и Т.В.Чекулаева (53) 621.396.664(088;8) (56) Медич Дж. Статические оптимальные линейные оценки и управление.-М.:

Энергия, 1973, с.123.

Авторское свидетельство СССР

В 1029419, кл. Н 04 В 3/46,. l981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СИГНАЛОВ,,С ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

„.SU„, 1239871 А 1 (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — повышение точности контроля при воздействии негауссовских нестационарных нормальных и аномальных помех. Устройство содержит формирователь разностного сигнала (ФРС) 1, блок сравнения сигналов 2, формирователь порогового сигнала 3, два ключа 4 и 9, два формирователя сигнала текущего среднего модуля (ФСТСМ) 5 и 12, умножитель 6, сумматор

7, формирователь прогнозированного сигнала (ФПС) 8, два преобразователя разностного сигнала (ПРС) 10 и 11, счетчик аномальных помех (САП) 13, И блок деления 14, формирователь сигна- щ

1239871 ла пороговой весовой функции (ФСПВФ)

15, блок логического сложения 16 и формирователь управляющих сигналов

17. Если контролируемый сигнал содержит нормальную помеху, то сигнал с

ФРС1 через ключ 4 поступает на ФСТСМ

5 и ПРС 10, если смесь аномальных и нормальных помех, то сигнал с ФРС 1 дополнительно поступает через ключ 9 на ФСТСМ 12., и ПРС 11, где соответственно формируются сигналы текущего модуля нормальных помех и текущего среднего модуля смеси аномальных и нормальных помех, а также сигналы преобразовываются по нелинейному закону в цифровом коде с учетом знака проиэ4 . Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах измерения, передачи и обработки сообщений в условиях воздействия нормальных и аномальных помех проиэволь- 5 ного вида .

Цель изобретения — повьппение точности контроля при воздействии нега-. уссовских нестационарных нормальных и аномальных помех. 16

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства для контроля сигналов с импульсной моду- . ляцией; на фиг.2 — временные диаграммы управляющих сигналов. 15

Устройство содержит формирователь .1. раэностного сигйала, блок 2 сравнения сигналов, формирователь 3 порогового сигнала, первый ключ 4, второй формирователь 5 сигнала текущего 20 среднего модуля, умножитель 6, сумматор 7, формирователь 8 прогнозированного сигнала, второй ключ 9, первый преобразователь 10 разностного сигнала, второй преобразователь 11 раэ- 25 постного сигнала, первый формирователь 12 сигнала текущего срецнего модуля, счетчик 13 аномальных помех, блок 14 деления, формирователь 15 сигнала пороговой весовой функции, 30 блок 16 логического сложения и формирователь 17 управляющих сигналов.

Каждый преобразователь 10 и !1 раэностного сигнала содержит в кажводной. Сигналы с выходов ФСГСМ 5 и

12, пройдя блок деления 14, ФСПВФ 15, формирователь порогового сигнала 3 и блок сравнения сигналов 2, поступают на управляющие входы ключей 4 и- 9, а сигналы с ПРС 10 и 11, пройдя блок логического сложения 16, умножитель

6 и сумматор 7, формируются в сигнал, корректирующий прогнозируемый сигнал при воздействии негауссовских и нестационарных помех, который поступает на ФПС 8 и на выход устройства. Даны варианты выполнения ФСТСМ 5 и 12 и формирователя сигнала плотности вероятности 18, содержащегося в ПРС 10 и 11. 2 з и. флы, 2 ил.

3 дом иэ каналов формирователь 18 сигнала плотности вероятности, логарифмический преобразователь 19 и диффе- ренциатор 20. Формирователь 18 сигнала плотности вероятности содержит дискриминатор 21, блох 22 памяти и выходной счетчик 23 импульсов.

Каждый формирователь 5 и 12 сигнала текущего среднего модуля содержит первый блок 24 памяти, второй блок

25 памяти, инвертор 26, переключатель

27, сумматор 28.

Ус ройство для контроля сигналов с импульсной модуляцией работает следующим образом.

Сигнал контролируемого процесса поступает на один вход формирователя

1 разностного сигнала, на другой вход которого поступает сигнал с выхода фармиров ателя 8 про гн о зиров а ни ого сигнала. В этом формирователе -1 известным способом, например путем сложения инвертированных сигналов, формируется модуль разностного сигнала между сигналом контролирУемого процесса и прогнозированным сигналом. С выхода формирователя 1 разностного сигнала сигнал поступает на один вход блока 2 сравнения сигналов и на другой вход ключей 4 и 9. На другой вход блока 2 сравнения сигналов поступает сигнал с формирователя 3 порогового сигнала. Блок 2 сравнения формирует сигнал управления ключами 4 и 9.

В формирователях 5 и 12 сигнала текущего среднего модуля формируется соответственно сигнал текущего модуля нормальных помех и сигнал текущего среднего модуля смеси аномальных

55 з l 239

Если контролируемый сигнал содержит нормальную помеху, то сигнал с выхода формирователя I через ключ 4 поступает на один вход формирователя

5 сигнала текущего среднего модуля и на один вход преобразователя 10 разностного сигнала. Если контролируемый . сигнал содержит смесь аномальных и нормальных помех, то сигнал с выхода формирователя 1 поступает на один lp вход другого формирователя 12 сигнала текущего среднего модуля и на один вход другого преобразователя 11 разностного сигнала. Сигнал, преобразованный в преобразователях 10 и 11 по нелинейному закону, в цифровом коде, с учетом знака производной поступает с выходов этих преобразователей 10 и 11 на соответствующие входы блока

16 логического сложения. С цифрового выхода блока 16 сигнал поступает на вход умножителя 6. В умножителе 6 путем умножения поеобразованного разностного сигнала на весовую функцию формируется взвешенный сигнал, который с выхода умножителя 6 поступает на один вход суматора 7, на другой вход которого поступает оценка прогнозированного сигнала с выхода формирователя 8. Путем суммирования взвешенного сигнала и прогнозированного сигнала с учетом знака преобразованного разностного сигнала (поступающего на третий вход сумматора

7) формируется сигнал оценки контролируемого процесса, который поступает 5 на вход формирователя 8 прогнозированного сигнала, где известным образом формируется сигнал предсказания.

Кроме того, сигнал с дополнительных выходов преобразователя 11 раз40 ностного сигнала поступает на входы счетчика 13 аномальных помех, где формируется сигнал вероятности появления аномальных помех, который с выхода счетчика 13 поступает на один

Б вход формирователя 15 сигнала пороговой весовой функции, на другой вход которого поступает с блока 14 деления сформированное отношение сигнал/ шум. По этим сигналам в формировате50 ле 15 формируется пороговая весовая

I функция.

871 4 и нормальных помех (эти сигналы эквивалентны дисперсии разностного сигнала, содержащего нормальные и аномальные помехи). Сигнал с выхода формирователя 12 поступает на один вход блока 14 деления и на один вход формирователя 3 порогового сигнала, на другой вход которого поступает с выхода формирователя 15 сигнал пороговой весовой функции. На другой вход блока 14 деления поступает сигнал текущего среднего модуля смеси аномальных и нормальных помех. В результате операции деления формируется отношение сигнал/шум.

Каждый канал преобразователей 10 и 11 разностного сигнала работает следующим образом. Сигнал с входа преобразователя 10 и 11 поступает на вход формирователя 18 сигнала плотности вероятности каждого канала. Далее с одного выхода формирователя 18 сигнал поступает на вход цифрового логарифмического преобразователя 19, представляющего собой постоянное запоминающее устройство, в ячейках которого защиты значения логарифмов чисел в

-двоичном коде. Преобразованный по логарифмическому закону сигнал поступа ет на один вход дифференциатора 20, на другой вход которого поступает сигнал с выхода логарифмического преобразователя 19 последующего канала, а с другого выхода формирователя 18 сигнала плотности вероятности сигнал поступает на третий вход дифференциатора 20. Этот сигнал разрешает выдать результат преобразования с того канала, в уровень которого попала текущая точка контролируемого сигнала.

Сигнал в цифровом коде с учетом знака с выхода дифференциатора 20 поступает на соответствующие входы блока 16 логического сложения.

Таким образом, операция дифференцирования выполняется путем нахождения разности между преобразованными сигналами плотности вероятности двух соседних уровней сигнала. Полученный разностный сигнал с учетом разницы между двумя уровнями будет преобразованным разностным сигналом, соответствующим прогноэированному значению сигнала.

Сигнал с другого выхода формирователя 18 плотности вероятности преобразователя 1 1 поступает в счетчик 13 аномальных помех, выполненный в виде блока сумматоров. Таким образом фор1239871

25 памяти импульса Т4, сигнал среднего модуля поступает на вход блока

14 деления.

В режиме считывания, определяемом положительным импульсом сигнала Т2, сигнал с выхода блока 24 памяти через инвертор 2б и переключатель 27 поступает на вход сумматора 28 и вы10 читается из суммы модулей раэностного сигнала.

Таким образом, с началом новой выборки, размер которой контролируется номером тактового импульса Т1, сигналы плотности вероятности и среднего модуля обновляются с приходом каждого тактового импульса. Благодаря этому удается получить текущие статистические характеристики сигналов, сопровождаемых нестационарными негауссовскими помехами, и повысить точность их контроля. !

Для повышения точности контроля сигналов, в предлагаемом устройстве разностныи сигнал преобразуется в сигнал текущей плотности распределения вероятности >(и ) (k = 1,2...), где n — текущее значение раэностного сигнала (прогнозируемое. значение

30 сигнала помехи).

Полученные значения плотности вероятности далее преобразуются по оп ределенному закону мируется сигнал вероятности появления аномальных помех.

Сигнал оценки текущей плотности вероятности каждого канала преобразователей 10 и 11 формируется следующим образом. Currнал с входа формирователя 18 поступает на один вход дискриминатора 21 уровня сигнала каждого канала, на два других входа которого поданы постоянные известные уровни сигнала, ртлйчающиеся на заданную величину (на величину дифференциального коридора) . На выходе соответствующего дискриминатора 21 появляется сигнал, который поступает по соответствующему адресу, определяемому тактовым импульсом Т1 (фиг.2 а), в блок

22 памяти и на один вход выходного счетчика 23 имйульсов. С приходом отрицательного импульса записи Т2 (фиг.2 ) сигнал, сформированный дискриминатором 21, запоминается в блоке 22 памяти и одновременно сосчитывается выходным счетчиком 23. Перед записью адрес ячейки блока 22 памяти опрашивается положительным импульсом считывания Т2, который одновременно переводи выходной счетчик 23 в режим вычитания.

В этом режиме считывания на выходе блока 22 памяти появляется сигнал, которьпЪ поступает на другой вход выходного счетчика 23 и вычитается из содержимого последнего. С выхода выходного счетчика 23 сигнал поступает на один выход формирователя 18 плотности вероятности только с приходом сигнала Т4 (фиг.2z), по окончании режима записи. Сигнал ТЗ (фиг.26) обеспечивает работу выходного счет. чика,23 в режиме записи и считывания.

d Г

35 Z(n ) = — — — (— InU(n )) n = n

dn k. кэ

Формирователь 5 или 12 сигнала текущего среднего модуля работает следующим образом. Сигнал с входа формирователя 5 и 12 поступает по адресу, определяемому сигналом Т1, а блок

24 памяти и на один вход переключателя 27 и в режиме записи, определяеNoM отрицательным импульсом сигнала

Т2, запоминается в ячейке блока 24 . памяти и через переключатель 27 поступает в сумматор 28, на другой вход которого с другого блока 25 памяти

1 по сигналу импульса Т3 проходит сигнал суммы модулей разностного сигнала. По окончании режима записи, с приходом на управляемый выход блока

Формулa изобретения

1. Устройство для контроля сигналов с импульсной модуляцией, содержащее последовательно соединенные формирователь раэностного сигнала, блок сравнения сигналов, другой вход которого соединен с выходом формирователя порогового сигнала, и первый где Е(п ) — преобразованное значение к раэностного сигнала (выражение справедливо для

40 некоррелированных значений помех)

n — прогнозированное эначеkg ние помехи.

Таким образом, формирование сигнала текущей плотности вероятности

45 (п ) позволяет сформировать сигнал

Z(n ) — корректирующий прогнозируемый сигйал при воздействии негауссовских и нестационарных помех.

7 1 ключ, второй вход которого соединен с выходом формирователя разностного сигнала, последовательно соединенные умножитель, сумматор и формирователь, прогнозированного сигнала, выход которого подключен к второму входу сумматора и к одному из входов формирователя разностного сигнала, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля при воз, действии негауссовских нестационарных нормальных и аномальных помех, в него введены последовательно соединенные второй ключ,, первый формирователь сигнала текущего среднего модуля, блок деления и формирователь сигнала пороговой весовой функции, выход которого подключен к первому входу формирователя порогового сигнала, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя сигнала текущего среднего модуля, второй формирователь сигнала текущего среднего модуля, включенный между выходом первого ключа и вторьм входом блока деления, последовательно соединенные первый преобразователь разностного сигнала, сигнальный вход которого соединен с выходом первого ключа, и блок логического сложения, знаковый выход которого подключен к третьему .входу сумматора, а цифровой выход — к входу умножителя, второй преобразователь разностного сигнала, включенный между выходом второго ключа и другими входами блока логического сложения, счетчик аномальных помех, включенный между дополнительными выходами второго преобразователя разностного сигнала и вторым входом формирователя сигнала пороговой весовой функции, формирователь управляющих сигналов, выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго преобразователей раэностного сигнала и первого и второго формирователей сигнала текущего среднего модуля, при этом выход блока сравнения сигналов подключен к первому входу второго ключа, второй вход которого соединен с выходом формирователя разЖстного сигнала, каждый из преобразователей разностного сигнала выполнен в вида параллельных каналов, каждый иэ которых состоит из последовательно сое23987i 8 Е ся вторым выходом формирователя сигна5

tS диненных формирователя сигнала плотности вероятности, логарифмического преобразователя и дифференциатора, второй вход которого соединен с вторым выходом формирователя сигнала плотности вероятйости, а третий входс выходом логарифмического преобразователя последующего канала, причем входы формирователей сигнала плотности вероятности объединены и являются сигнальным входом преобразователя разностного сигнала, управляющие входы формирователей сигнала плотности вероятности являются соответствующими управляющими входами преобразователя разн0стного сигнала, а выходы формирователей сигнала плотности вероятности второго преобразователя раэностного сигнала — дополнительными выходами второго поеобраэователя разностного сигнала.

2. Устройство по п.1,. о т л и ч aю щ е е с я тем, что каждый формиро-: ватель сигнала плотности вероятности содержит последовательно соединенные дискриминатор, блок памяти и выходной счетчик импульсов, при этом выход дискриминатора подключен к второму входу выходного счетчика импульсов и являетла плотности вероятности, управляющими входами которого являются второй вход блока памяти, третий вход блока памяти, соединенный с третьим входом выходного счетчика импульсов, четвертый и пятый входы выходного счетчика импульсов.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что каждый формирователь сигнала текущего среднего модуля содержит последовательно соединенные первый блок памяти, инвертор, йереключатель, сумматор и второй блок памяти, при этом первый вход первого блока памяти соединен с вто» рым входом переключателя, выход второго блока памяти подключен к второму входу сумматора, второй вход первого блока памяти, третий вход блока памяти, соединенный с третьим входом переключателя, второй и третий входы второго блока памяти являются соответствующими управляющими входами формирователя сигнала текущего сред- . него модуля.

1239871

6 72

Составитель А. Сеселкин

Техред Д. Олейник Корректор В, Бутяга

Редактор А.Сабо

Заказ 3410/57 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, 4