Способ и устройство для измерения и подавления физических процессов (полей) окружающей среды самонастраивающимся опорным процессом (полем)

Способ и устройство для измерения и подавления физических процессов (полей) окружающей среды самонастраивающимся опорным процессом (полем)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение «Способ и устройство для измерения и подавления физических процессов (полей) окружающей среды самонастраивающимся опорным процессом (полем)» относится к измерительной технике и технической кибернетике и может быть использовано для измерения параметров и формы физического процесса (поля) окружающей среды, а также для компенсации энергии физического процесса (поля) окружающей среды, посредствам компенсационного воздействия на физический процесс (поле) окружающей среды синтезируемым по результатам измерения эквивалентным (опорным) физическим процессом (полем). Изобретение может быть также использовано: для маскирования объекта, обнаружение которого может быть осуществлено по эхо-сигналу от целенаправленного воздействия на объект физическим процессом или зондирующим сигналом, например, ультразвуковым или электромагнитным излучением; для определения факта появления внешнего объекта и его координат, по изменению физического процесса (поля) окружающей среды в контролируемой зоне по сравнению с исходным его состоянием; для распознавания объектов, по искажению энергии внешнего физического процесса (поля) в контролируемой зоне.

Известен способ измерения с опорным случайным процессом (см., например, Тихонов Э.П. Адаптивные методы, алгоритмы и структуры в вероятностных измерениях с опорным случайным процессом. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Ленинград 1983. Тихонов Э.П. Измерения с опорным случайным процессом, Метрология, 1985, №10, с.20-29. Тихонов Э.П. Адаптивный метод измерения с использованием в качестве меры опорного случайного процесса - В кн.: Проблемы метрологического обеспечения систем обработки измерительной информации: Тез. Докл. IV Всесоюзн. конф. М., 1982, с 61-62 и др.), заключающейся в сравнении параметров или характеристик входного сигнала с соответствующими параметрами или характеристиками опорного случайного сигнала с последующей итеративной корректировкой этих параметров или характеристик до достижения результата измерения. При этом результат измерения фиксируется по факту уравновешивания измеряемых параметров или характеристик входного и опорного сигналов. Ни форма, ни вероятностные характеристики (кроме отдельных параметров) опорного сигнала не подстраиваются к форме измеряемого сигнала. Поэтому недостатки известного способа заключается в том, что по результатам сравнения параметров или характеристик входного и опорного сигнала с априорно известными характеристиками, измеряются только вероятностные характеристики и параметры входного сигнала без учета его изменяющейся во времени формы. Процесс измерения выбранной вероятностной характеристики входного сигнала достигается за счет уравновешивания ее параметра (аргумента) до достижения равенства значений измеряемой вероятностной характеристики и априорно известной аналогичной вероятностной характеристики опорного случайного процесса без самонастройки формы опорного сигнала. Отметим, что известный способ был экспериментально апробирован и внедрен в промышленных образцах (Ф-790, К-741), что подтверждено документально.

Вероятностные характеристики и тем более параметры представляют только необратимую сжатую информацию о сигнале. Поэтому измерение вероятностных характеристик и параметров в известном способе ограничивает сферу его применения для решения таких задач, как распознавание, определение координат объекта и не может быть в принципе использован для компенсации (подавления) энергии выделенного физического процесса окружающей среды, а также для маскирования объектов при попытке их обнаружения по эхо-сигналу посредствам специально сформированных, например, ультразвуковых или электромагнитных зондирующих сигналов.

В качестве признаков, описывающих сигнал, можно использовать значения его вероятностных характеристик и параметров. Однако эти признаки недостаточно информативны и могут быть использованы только для решения задачи классификации и ограниченного круга задач распознавания. Решение задачи распознавания можно осуществить по множеству признаков, связанных непосредственно с формой сигнала. К таким признакам можно, например, отнести амплитудно-частотный и фазо-частотный спектр сигнала, по которым в соответствии с обратным преобразованием Фурье можно восстановить форму сигнала. Однако измерение указанных характеристик сигнала в реальном масштабе времени достаточно сложно при реализации и связано со значительными аппаратными и временными затратами, что затрудняет распознавание и практически не решет задачу подавления энергии окружающей среды в реальном масштабе времени, например, акустического шума, путем использования обратного преобразования Фурье с последующей экстраполяцией синтезированного сигнала.

В известном методе и способе сравнения с мерой и в его модификациях, таких как методы противопоставления, дифференциальный, нулевой или компенсационный, при реализации предусматривается наличие устройства, воспроизводящего априорно установленную величину меры, и специально введенного устройства сравнения (дискриминатора, нуль-органа). Известные компенсационные методы и способы измерений, как для постоянных, так и для переменных электрических сигналов основаны на компенсации измеряемого электрического сигнала, сигналом, создаваемым тем или иным способом, например на образцовом сопротивлении (см., например, Маликов С.Ф., Тюрин Н.И., Введение в метрологию, - 2 изд., М., 1966, а также Карандеев К.Б., Специальные методы электрических измерений, - М. - Л., 1963). При этом компенсационный метод измерений является одним из вариантов метода сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин посредствам прибора сравнения доводят до нуля (добиваются нулевого показания устройства сравнения). Известно, что компенсационный метод и способ измерений отличается высокой точностью. Он зависит от чувствительности нуль-органа, контролирующего процесс осуществления компенсации, и от точности определения величины априорно установленной меры, компенсирующей измеряемую величину. Однако техническое выполнение функции компенсации при измерении известными способами посредствам устройства, воспроизводящего априорно установленную величину меры, и специально введенного устройства сравнения (дискриминатора, нуль-органа) с высокой точностью для случайно изменяющихся во времени сигналов одновременно по нескольким параметрам практически невозможно. Для этого требуется решение задачи для создания в реальном масштабе времени многомерной, высокоточной меры и алгоритма для последующей экстраполяции компенсирующего сигнала, фактически идентичного компенсируемому входному сигналу.

Известны также устройства, реализующие способ измерения с опорным случайным процессом (см., например, а.с. №235412, кл. 42m⁴, 7/52, «Устройство для измерения функции распределения случайных сигналов» автора Тихонова Э.П. Дата опубликования 16.01.1969, БИ №5). В это устройство, содержащее усилитель, модулятор, амплитудный дискриминатор, реверсивный счетчик, регулятор уровня выборки, логическую схему «исключительно-ИЛИ», введен генератор импульсов случайной амплитуды, выход которого через второй амплитудный дискриминатор соединен с одним из входов логической схемы «исключительно-ИЛИ». Раздельные входы логической схемы соединены с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, параллельные выходы которого через введенный преобразователь код-аналог подключены к входу первого амплитудного дискриминатора. В результате такого подключения сравниваются между собой выходы первого и второго дискриминатора, то есть соответствующее преобразование входного и опорного случайного сигнала. По результатам сравнения регулируется по цепи отрицательной обратной связи, посредством регулятора уровня выборки, состоящего из реверсивного счетчика и преобразователя код-аналог, порог срабатывания первого дискриминатора до достижения равенства частоты превышения входным сигналом регулируемого порога, частоте превышения опорным случайным сигналом априорно установленного порога второго дискриминатора. Таким образом, в данном устройстве измеряются значения функции распределения вероятностей входного сигнала по априорно установленным значениям функции распределения опорного случайного сигнала без учета его формы, что не позволяет решать задачи активного подавления шума и другие перечисленные выше задачи.

В соответствии с рассмотренным принципом измерения с опорным случайным процессом предложено изобретение «Установка для поверки измерительных четырехполюсников» в а.с. SU №1594461 A1, G01R 31/28 авторов Призенко С.В., Тихонова Э.П., Якушенко Е.А. с датой опубликования 23.09.1990, БИ №35. В данной установке за счет компенсации амплитудного и фазового отклонения выходного сигнала поверяемого четырехполюсника относительно образцового измеряется степень их неидентичности и тем самым осуществляется поверка измерительного четырехполюсника. В данном устройстве по существу реализуется тот же способ измерения с опорным случайным процессом, который формируется из случайного испытательного сигнала на выходе образцового измерительного четырехполюсника. Подключенные к соответствующим выходам образцового и поверяемого измерительных четырехполюсников два триггера, два инвертера, сумматор по модулю два и две схемы «И» выполняют функцию сравнения степени неидентичности выходных сигналов данных четырехполюсников, по которой измеряется отклонение соответствующих характеристик образцового и поверяемого четырехполюсника. Недостатком данного устройства, реализующего фактически тот же способ измерения с опорным случайным процессом, является его существенная специализация, так как оно измеряет путем компенсации только ошибку отклонения соответствующих частотных характеристик для установленных единичных измерительных четырехполюсников и, таким образом, не решает задачу их классификации, например, по типу и тем более задачу распознавания вида четырехполюсника и другие, перечисленные выше задачи. Известны и другие подобные устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является а.с. №354431, кл. G06g 7/52 «Устройство для измерения функции распределения случайных сигналов» автора Тихонова Э.П. с датой опубликования 09.10.1972, БИ №30. Данное устройство содержит регулятор уровня выборки, последовательно соединенные усилитель, модулятор, амплитудный дискриминатор входного сигнала, логическую схему «Исключительно-ИЛИ», генератор стробирующих импульсов, генератор образцового случайного сигнала, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, аналоговый сумматор, регистратор. В данном устройстве, предназначенном для измерения вероятностной характеристики случайных процессов, а именно функции распределения вероятностей, генератор образцового случайного сигнала и дискриминатор в совокупности фактически образуют блок генератора опорного сигнала в виде двоичной последовательности с регулируемой частотой и, следовательно, вероятностью появления единицы. А реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и дополнительно введенные аналоговый сумматор напряжения и накапливающий сумматор по существу образуют блок самонастройки параметров генератора опорного сигнала в виде двоичной последовательности. Действительно, вероятность появления единицы, равная значению функции распределения случайных импульсов на выходе дискриминатора, изменяется регулировкой уровня выборки по принципу отрицательной обратной связи, которая осуществляется на входе дискриминатора, связанного по одному из входов с выходом аналогового сумматора напряжения. Первый и второй входы аналогового сумматора напряжения соединены соответственно с выходами регулятора уровня выборки и цифроаналогового преобразователя. При этом вход цифроаналогового преобразователя соединен с параллельными выходами реверсивного счетчика, суммирующий и вычитающий вход которого соединен с раздельными выходами схемы «Исключительно-ИЛИ». На выходах схемы «Исключительно-ИЛИ», которая выполняет функцию сравнения входной и опорной (образцовой) двоичной последовательностей, формируемых на выходах соответствующих дискриминаторов, образуется сигнал разбаланса (ошибки) по частоте появления единицы во входной и опорной двоичной последовательности. Схема «Исключительно-ИЛИ» суммированием по модулю два выполняет функцию сравнения двоичных последовательностей за счет суперпозиции опорного и входного сигнала и по существу является смесителем. Усилитель входного сигнала, модулятор, генератор стробирующих импульсов и дискриминатор образуют схему преобразования входного непрерывного электрического сигнала в электрический сигнал другой формы - сигнал в виде двоичной последовательности.

Результат работы данного устройства заключается в том, что измеряется только функция распределения случайного входного сигнала путем его сравнения с априорно заданной функцией распределения опорного случайного сигнала. При этом осуществляется компенсационный метод измерения, так как за счет компенсации уровней выборки (аргумента) функций распределения доводят до нуля отклонение значений функций распределения входного и опорного сигнала в заданной точке ее аргумента в виде частот появления единиц и нулей на выходах дискриминаторов. Недостаток данного устройства заключается в том, что найденное отклонение измеряемой функции распределения от функции распределения образцового случайного сигнала не используется для измерения и соответственно для компенсации формы входного сигнала, а величина ее отклонения только фиксируется на накапливающем сумматоре.

Таким образом, указанные известные способы и устройства принципиально не обеспечивают совмещение функции измерения параметров и характеристик входного сигнала, эквивалентного энергии изменяющегося физического процесса окружающей среды, с измерением его формы и, тем более, не могут использовать результаты измерения для самонастройки формы опорного сигнала, идентичной форме входного сигнала. Тем самым, известные способ и устройства не могут обеспечить решение задачи активного подавления энергии, изменяющегося физического процесса (поля) окружающей среды, путем воздействия на него преобразованным в эквивалентный физический процесс (поле) опорным сигналом, так как они не могут обеспечить функцию самонастройки формы опорного сигнала по форме входного сигнала. Поэтому известные способ и соответствующие устройства не обеспечивают также решение задачи маскирования объекта, обнаружение которого осуществляется последующей специальной обработкой дистанционно принимаемой отраженной от объекта доли энергии - эхо-сигнала, по результатам воздействия на этот объект определенным физическим процессом (полем), сформированным зондирующим сигналом. Известные способ и соответствующие устройства из-за ограничений на измеряемые вероятностные характеристики не могут с достаточной достоверностью осуществить распознавание объекта, отражающего по результатам воздействия на него физическим процессом энергию, функционально зависящую от конфигурации (формы) объекта. Известные способ и соответствующие устройства не могут по той же причине обнаружить с достаточной достоверностью факт присутствия иного объекта и, тем более, определить его координаты по искажению физического процесса (поля) окружающей среды относительно его первоначальной формы. В качестве воздействующего физического процесса (поля) при решении задачи обнаружения и распознавания могут быть использованы, например, ультразвуковые, электромагнитные или иные излучения, преобразование которых возможно в электрический сигнал.

Таким образом, совокупность проанализированных новых отличительных признаков из известного уровня техники не выявлена, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Техническим результатом предлагаемого способа является выполнение в реальном масштабе времени функции измерения в динамике параметров (амплитуды, фазы и размерности сетки частот) косинусных составляющих и за счет их суперпозиции формирования по результатам измерения конфигурации процесса (поля) окружающей среды в широком динамическом диапазоне с получением нового качества, расширяющего функциональные возможности способа. К расширению функциональных возможностей способа относятся: компенсация (подавление) энергии окружающей среды; распознавание внешнего объекта, доля искажения энергии от которого попадает в область окружающей среды, находящуюся под воздействием опорного случайного процесса (поля); обнаружение и определение местонахождения (т.е. координат) по величине и форме искажения исходного, не искаженного физического процесса (поля) окружающей среды; маскирование объекта-излучателя опорного сигнала подавлением энергии окружающей среды, включая долю отраженной энергии в виде эхо-сигнала.

Техническим результатом устройства для измерения, активного подавления и распознавания формы физических процессов (полей) окружающей среды, реализующего способ, является измерение совокупности параметров и формы физического процесса (поля) окружающей среды в широком динамическом диапазоне в реальном масштабе времени при расширении функциональных возможностей устройства, а именно: компенсации (подавления) энергии окружающей среды; распознавания внешнего объекта; обнаружения и определения местонахождения объекта; активное маскирование объекта-излучателя опорного сигнала (поля) при снижении погрешности измерения формы физических процессов (полей) окружающей среды.

Сущность предлагаемой группы изобретений для достижения технического результата заключается в следующем. В соответствии со способом измерения и подавления физических процессов (полей) окружающей среды посредством самонастраивающегося опорного процесса (поля), по установленному начальному значению числа членов ряда частот (размерности сетки частот), фаз и амплитуд формируют конечное начальное число исходных косинусных гармонических составляющих, из которых суммированием синтезируют опорный электрический сигнал и преобразуют его в опорный физический процесс (поле). Излучением в окружающую среду преобразованным в опорный физический процесс (поле) синтезированным опорным электрическим сигналом воздействуют на физический процесс (поле) окружающей среды и в реальном масштабе времени осуществляют обратное преобразование результата взаимодействия опорного физического процесса (поля) с физическим процессом (полем) окружающей среды в электрический композиционный сигнал. Полученный электрический композиционный сигнал умножают раздельно по каждой частоте на косинусные и полученные из него дополнительные синусные гармонические составляющие с единичными амплитудами и фазами, сдвинутыми на 180° или π рад относительно исходных косинусных составляющих опорного электрического сигнала. По результатам умножения раздельно по каждой косинусной и дополнительной синусной составляющим (квадратурной демодуляции) корректируют в соответствии с выбранным итерационным алгоритмом усреднения, например, экспоненциальным сглаживанием, начальные значения амплитуд и фаз исходных косинусных гармонических составляющих и, тем самым, осуществляют для установленной размерности сетки частот на основе принципа отрицательной обратной связи самонастройку для каждой косинусной составляющей опорного сигнала начальные значения параметров - амплитуды и фазы. По полученным косинусным гармоническим составляющим со скорректированными параметрами вновь суммированием синтезируют на следующем временном такте уже скорректированный опорный сигнал и соответственно физический процесс (поле), которым излучением воздействуют на физический процесс (поле) окружающей среды. По результатам скорректированного воздействия на текущем такте и последующих тактах итерации непрерывно повторяют описанные выше действия и, после переходного процесса, осуществляют за счет самонастройки параметров составляющих косинусных сигналов компенсацию энергии физического процесса (поля) окружающей среды, преобразованным в эквивалентную энергию физического процесса (поля) синтезированным опорным процессом (полем). В результате самонастройки параметров косинусных составляющих опорного сигнала, получают в реальном масштабе времени измеренные значения фаз и амплитуд косинусных составляющих и форму изменения физического процесса (поля) окружающей среды и, тем самым, энергию окружающей среды в динамике, которой компенсационно подавляют энергию физических процессов (полей) окружающей среды.

Для повышения быстродействия и точности компенсации энергии физического процесса (поля) окружающей среды в динамике, начальное значение размерности сетки частот косинусных составляющих корректируют по принципу отрицательной обратной связи в зависимости от величины меры энергии композиционного электрического сигнала в темпе с самонастройкой параметров косинусных составляющих опорного сигнала.

Для распознавания формы физического процесса (поля) окружающей среды в качестве признаков используют измеренные значения фаз и амплитуд косинусных составляющих опорного сигнала, а также размерность сетки частот косинусных составляющих, которые сравнивают с предварительно записанными в запоминающем устройстве признаками.

Для распознавания факта преднамеренного или не преднамеренного изменения формы физического процесса (поля) окружающей среды, например, из-за вторжения иного источника энергии, используют в качестве признаков измеренные значения фаз и амплитуд косинусных составляющих опорного сигнала, а также размерность сетки частот, которые в реальном масштабе времени сохраняют на предшествующих временных тактах измерения и сравнивают с результатами измерения на предшествующих или последующих тактах измерения.

Для распознавания координат и образа источника преднамеренного или не преднамеренного изменения формы физического процесса (поля) окружающей среды получают от пространственно распределенных преобразователей форм энергии физического процесса (поля) и используют в качестве признаков измеренные значения фаз и амплитуд косинусных составляющих опорного сигнала, а также размерность сетки частот, которые сравнивают в реальном масштабе времени между собой и сохраненными на предшествующих временных тактах измерения признаками исходной формы физического процесса (поля) окружающей среды.

Для упрощения алгоритма вычисления в качестве составляющих опорного сигнала устанавливают ортогональные периодические сигналы с самонастраивающимися параметрами, отличными от гармонических составляющих, например в соответствии с функцией Уолша или Хара.

В качестве опорного физического процесса (поля) и физического процесса (поля) окружающей среды используют либо акустические, либо электромагнитные, либо гидродинамические, либо другие сигналы, либо их композицию.

Для достижения технического результата в соответствии с предлагаемым способом в устройство для измерения функции распределения случайных сигналов, содержащее входной усилитель, генератор импульсов, модулятор, амплитудный дискриминатор, регулятор уровня, образующие по существу схему преобразования электрического сигнала в электрический сигнал другой формы, генератор образцового случайного сигнала, дискриминатор импульсов случайной последовательности, образующие по существу блок генератора опорного сигнала в виде двоичной последовательности с регулируемой вероятностью появления единицы, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и аналоговый сумматор напряжения, образующие по существу блок самонастройки параметров генератора опорного сигнала в виде двоичной последовательности, логическую схему «исключительно-или», образующие по существу схему сравнения, для расширения функциональных возможностей, включая измерение параметров физических процессов (полей) окружающей среды, введены прямой преобразователь электрического сигнала в физический процесс (поле) окружающей среды, обратный преобразователь физического процесса (поля) окружающей среды в электрический сигнал, блок распознавания образов и ситуаций во внешней среде, блок управления. Причем, блок генератора опорного сигнала и схема преобразования электрического сигнала в электрический сигнал другой формы выполнены в виде блока генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой, блок самонастройки параметров генератора опорного сигнала в виде двоичной последовательности выполнен в виде блока самонастройки параметров генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой. Функцию схемы сравнения выполняет окружающая среда. Блок генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой по первому выходу соединен с входом прямого преобразователя электрического сигнала в физический процесс (поле) окружающей среды, а по второму выходу соединен соответственно со вторым входом блока самонастройки параметров генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой, первый вход которого соединен с выходом обратного преобразователя физического процесса (поля) окружающей среды в электрический сигнал, а первый и второй выходы параллельно подключены к первому и второму входам блока распознавания образов и ситуаций во внешней среде и к первому и второму входам блока генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой. Третий вход блока генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой соединен с третьим выходом блока самонастройки параметров генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой. Выход и вход прямого и обратного преобразователей электрического сигнала в физический процесс (поле) окружающей среды и физического процесса (поля) окружающей среды в электрический сигнал соединены непосредственно с окружающей средой. Блок управления по управляющему входу-выходу параллельно соединен соответственно с управляющими входами-выходами генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой, блока самонастройки параметров генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой и с блоком распознавания образов и ситуаций во внешней среде. Блок генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой состоит из генератора-синтезатора сетки частот косинусных составляющих, схемы изменения фазы для сетки частот, схемы изменения амплитуды для сетки частот, синтезатора-сумматора опорного сигнала, цифроаналогового преобразователя. При этом выход генератора-синтезатора сетки частот косинусных составляющих соединен с первым входом схемы изменения фазы для сетки частот, первый выход которого соединен с входом схемы изменения амплитуды сетки частот, а второй выход соединен со вторым выходом блока генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой. Выход схемы изменения амплитуды сетки частот соединен с входом синтезатора-сумматора опорного сигнала, выход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с первым выходом блока генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой. Управляющие входы-выходы генератора-синтезатора сетки частот косинусных составляющих, схем изменения фазы и амплитуды для сетки частот, синтезатора-сумматора опорного сигнала соединены с управляющим входом-выходом блока генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой.

Блок самонастройки параметров генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой состоит из аналого-цифрового преобразователя, преобразователя косинуса в синус, схемы самонастройки фазы, схемы самонастройки амплитуды, схемы контроля погрешности и размерности сетки частот. При этом первый вход блока самонастройки параметров генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой через аналого-цифровой преобразователь параллельно соединен с первыми входами схемы самонастройки фазы, схемы самонастройки амплитуды и входом схемы контроля погрешности и размерности сетки частот. Второй вход блока самонастройки параметров генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой параллельно соединен со вторым входом схемы самонастройки амплитуды и входом преобразователя косинуса в синус, выход которого подключен ко второму входу схемы самонастройки фазы. Выход схемы самонастройки фазы соединен с первым выходом блока самонастройки параметров генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой, второй и третий выходы которого соединены соответственно с выходом схемы самонастройки амплитуды и схемы контроля погрешности и размерности сетки частот. Управляющие входы-выходы схемы самонастройки фазы, схемы самонастройки амплитуды и схемы контроля погрешности и размерности сетки частот соединены с управляющим входом-выходом блока самонастройки параметров генератора опорного сигнала с самонастраивающейся формой.

Блок распознавания образов и ситуаций во внешней среде состоит из запоминающего устройства признаков (измеренных значений фаз, амплитуд, а также размерности сетки частот косинусных составляющих) и схемы принятия решения. При этом первый и второй входы схемы принятия решения соединены и запоминающего устройства признаков соединены параллельно с первым и вторым входом блока распознавания образов и ситуаций во внешней среде, а третий вход блока принятия решений соединен с выходом запоминающего устройства признаков. Управляющие входы-выходы запоминающего устройства признаков и схемы принятия решения соединены с управляющими входами-выходами блока распознавания образов и ситуаций во внешней среде.

Заявляемая группа изобретений предназначена для измерения параметров физического процесса или поля окружающей среды и его формы, путем генерации, преобразования и излучения в окружающую среду опорного процесса (поля) в эквивалентных окружающей среде физическом содержании и форме. Эквивалентность физического содержания достигается преобразованием электрического опорного сигнала в физический процесс (поле) окружающей среды. Эквивалентность формы опорного процесса (поля) обеспечивается тем, что в процессе его взаимодействия с окружающей средой в реальном масштабе времени осуществляется самонастройка параметров и характеристик составляющих опорного процесса (поля) до полной или, хотя бы частичной, компенсации опорным процессом (полем) соответствующего процесса (поля) окружающей среды. В случае изменения во времени процесса (поля) окружающей среды, соизмеримой с динамикой самонастройки параметров и характеристик опорного процесса (поля), степень компенсации опорным процессом (полем) соответствующего процесса (поля) окружающей среды зависит от динамики самонастройки характеристик и параметров его составляющих. Сам процесс самонастройки характеристик и параметров опорного сигнала является экстраполяционным (предсказывающим), поэтому по ошибке экстраполяции формы физического процесса (поля) окружающей среды опорным сигналом и, следовательно, по ошибке экстраполирующей компенсации как раз и осуществляется самонастройка характеристик и параметров опорного сигнала. В результате полной в статике или частичной в динамике экстраполяционной компенсации опорным процессом (полем) соответствующего процесса (поля) окружающей среды, предлагаемый способ и устройство выполняют:

- измерение параметров и формы физического процесса (поля) окружающей среды, преобразованного в электрический сигнал, с погрешностью, определяемой динамикой вероятностных характеристик физического процесса (поля) окружающей среды;

- подавление энергии изменяющегося физического процесса (поля) окружающей среды по результату его компенсации преобразованным в эквивалентный физический процесс (поле) опорным сигналом, форма которого в реальном масштабе непрерывно самонастраивается к форме процесса (поля) окружающей среды в соответствии с установленным итерационным алгоритмом;

- маскирование объекта-излучателя опорного процесса (поля) при воздействии на окружающую его среду внешним источником излучения физического процесса (поля) с целью обнаружения по эхо-сигналу объекта-излучателя;

- обнаружение факта появления нового объекта в окружающей среде;

- определение координат нового объекта в окружающей среде за счет пространственного искажения первоначальной формы физического процесса (поля) окружающей среды и отраженной от объекта доли энергии;

- распознавание объекта, в том числе, за счет отраженной от объекта доли энергии и нелинейного взаимодействия собственного поля объекта с преобразованным в соответствующий физический процесс (поле) опорным сигналом.

При этом подавление энергии изменяющегося физического процесса (поля) окружающей среды и маскирование объекта-излучателя опорного процесса (поля) при воздействии на окружающую его среду внешним источником излучения физического процесса (поля) с целью обнаружения объекта-излучателя являются техническим результатом изобретения, обусловленным предложенным способом измерения параметров и формы физического процесса (поля) окружающей среды. Факт измерения в предложенном способе возможен только при компенсации соответствующего физического процесса окружающей среды, включающего воздействующую и отраженную от объекта составляющую физического процесса в виде эхо-сигнала, так как функцию нуль-органа выполняет окружающая среда. Действительно, в процессе компенсационного взаимодействия сформированного опорного физического процесса (поля) с физическим процессом (полем) окружающей среды по величине экстраполирующей ошибки компенсации осуществляют самонастройку параметров косинусных составляющих формы опорного сигнала до полной ее идентичности форме сигнала, описывающего физический процесс (поле) окружающей среды. При выполнении самонастройки компенсацией подавляют энергию окружающей среды, включая вносимую в окружающую среду долю энергии самого объекта-источника опорного сигнала, отраженную от него. В результате компенсации отраженной энергии от объекта-источника опорного сигнала, включая и долю искаженной им энергии окружающей среды, выполняют маскирование данного объекта, обнаружение которого осуществляется путем воздействия на объект-источник опорного сигнала физическим процессом, например, внешним ультразвуковым или электромагнитным излучением, сформированным специально для этого, например, в целях локации. Полученные в результате измерения, вследствие самонастройки, параметры опорного сигнала, отождествляют с существенными признаками процесса (поля) окружающей среды и используют для распознавания формы физического процесса поля окружающей среды. При этом полная идентичность формы и параметров опорного сигнала и сигнала, описывающего процесс (поле) окружающей среды, достигается в статике или для некоторой динамики характеристик окружающей среды при отсутствии эффекта нелинейного взаимодействия опорного процесса (поля) с процессом (полем) окружающей среды. В случае возникновение нелинейного эффекта взаимодействия опорного процесса (поля) с процессом (полем) окружающей среды путем введения дополнительной сетки высокочастотной сетки косинусных составляющих, согласно способу, осуществляют, во-первых, факт обнаружения данного взаимодействия и, во-вторых, определяют величину и параметры данного взаимодействия по дополнительным высокочастотным косинусным составляющим. При нелинейном взаимодействии окружающей среды с опорным физическим процессом (полем) не достигается полная компенсация энергии окружающей среды. Однако мощность не скомпенсированной высокочастотной составляющей энергии физического процесса (поля) окружающей среды, возникающей в результате нелинейного взаимодействия, существенно меньше скомпенсированной низкочастотной составляющей энергии физического процесса (поля) окружающей среды.