АДАПТИВНЫЙ ОБРАЩАЮЩИЙ ФИЛЬТР Российский патент 1997 года по МПК G01S7/36 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в адаптивных системах обнаружения сигналов на фоне коррелированных помех различной природы.

Известен адаптивный обращающий фильтр в составе n канального адаптивного обнаружителя с обратной связью [1] содержащий блок векторно-матричного перемножения, блок матричного перемножения векторов, блок вычитания, интегратор, блок скалярного перемножения, причем выход блока векторно-матричного перемножения подключен ко входам блока матричного перемножения векторов, выход которого соединен с первым входом блока вычитания, выход блока вычитания соединен со входом интегратора, выход которого соединен со входом блока вычитания и со входом блока векторно-матричного перемножения, первый вход блока векторно-матричного перемножения является входом устройства, а выход блока векторно матричного перемножения выходом устройства.

В процессе оценивания матрицы, обратной корреляционной в известном устройстве происходит накопление погрешностей вычислений, приводящее к ухудшению оценки матрицы [2]
Недостатком этого устройства является низкая численная устойчивость.

Наиболее близким техническим решением является адаптивный обращающий фильтр [ 3 который и выбран в качестве прототипа.

Прототип содержит n(n-1) решетчатых фильтров, n сумматоров, n(n-1) блоков вычисления коэффициентов, n блоков оценки нормировки (БОН), n блоков нормировки (БН), n входов, n выходов. В прототипе n решетчатых фильтров составляют v-й каскад обращения (v=1,n-1).

Первый вход устройства подключен к первому входу первого и второму входу n-го решетчатых фильтров первого каскада обращения, а также к первому входу блока вычисления коэффициентов и ко второму входу n-го блока вычисления коэффициентов первого каскада обращения, (v+1)-й вход устройства подключен ко второму входу v-го и первому входу (v+1)-го решетчатых фильтров первого каскада обращения, а также ко второму входу v-го и первому входу (i+1)-го блоков вычисления коэффициентов первого каскада обращения. В v-том каскаде обращения первый и второй выход i-го БВК (i=1,n) подключены соответственно к первому и второму весовым входам i-го решетчатого фильтра (РФ).

Первый выход первого решетчатого фильтра м-го каскада обращения (здесь м= 1, n-2) подключен ко второму входу n-го решетчатого фильтра (м+1)-го каскада обращения и ко второму входу n-го блока вычисления коэффициентов (м+1)-го каскада обращения. Второй выход i-го решетчатого фильтра м-го каскада обращения соединен с первым входом i-го решетчатого фильтра (м+1)-го каскада обращения и с первым входом i-го блока вычисления коэффициентов (м+1)-го каскада обращения. Первый выход j-го решетчатого фильтра (j=2n) м-го каскада обращения подключен ко второму выходу j-го решетчатого фильтра (м+1)-го каскада обращения и ко второму входу j-го блока вычисления коэффициентов (м+1)-го каскада обращения.

Первый выход первого решетчатого фильтра (n-1)-го каскада обращения подключен ко второму входу n-го сумматора. Первый выход j-го решетчатого фильтра подключен ко второму входу (j-1)-го сумматора. Второй выход i-го решетчатого фильтра (n-1)-го каскада обращения подключен к первому входу i-го сумматора.

Выход i-го сумматора подключен к входу i-го блока оценки нормировки и к первому входу блока нормировки. Выход блока оценки нормировки подключен ко второму входу блока нормировки, выход которого является i-ым выходом устройства.

Элементы решетчатого фильтра соединены следующим образом. Вход второго блока задержки является вторым входом решетчатого фильтра. Выход первого блока задержки соединен с первыми входами перемножителя и второго сумматора. Выход второго блока задержки соединен с первыми входами второго перемножителя и первого сумматора. Вторые входы первого и второго перемножителя соответственно являются первым и вторым весовыми входами решетчатого фильтра. Выход первого перемножителя подключен ко второму входу первого сумматора, выход которого является первым выходом решетчатого фильтра. Выход второго перемножителя подключен к второму входу второго сумматора, выход которого является вторым выходом решетчатого фильтра.

Элементы блока вычисления коэффициентов соединены следующим образом. Первый вход первого перемножителя, вход первого блока комплексного сопряжения и первый вход третьего перемножителя соединены и образуют первый вход блока вычисления коэффициентов. Первый вход второго перемножителя, вход второго блока комплексного сопряжения соединены и образуют второй вход блока вычисления коэффициентов. Выход первого блока комплексного сопряжения подключен ко второму входу первого перемножителя, выход второго блока комплексного сопряжения соединен со вторыми входами и третьего перемножителей, выходы первого, второго и третьего перемножителей подключены соответственно к входам первого, второго и третьего накапливающих сумматоров, выходы первого и второго накапливающих сумматоров подключены к входам делителей соответственно первого и второго блоков деления, выход третьего накапливающего сумматора через инвертор знака соединен с входом делимого второго блока деления и через инвертор знака и третий блок комплексного сопряжения соединен с входом делимого первого и второго блоков деления, выходы первого и второго блоков деления являются соответственно первым и вторым выходами блока вычисления коэффициентов.

Блок оценки нормировки содержит перемножитель, блок комплексного сопряжения, накапливающий сумматор, блок деления. Элементы блока оценки нормировки соединены следующим образом. Вход блока оценки нормировки подключен к первому входу перемножителя и через блок комплексного сопряжения к второму входу перемножителя. Выход перемножителя подключен к входу накапливающего сумматора, выход которого подключен к входу делителя блока деления, выход которого является выходом блока оценки нормировки.

Блок нормировки содержит блок задержки и перемножитель. Элементы блока нормировки соединены следующим образом. Первый вход блока нормировки подключен к входу блока задержки, выход которого подключен к первому входу перемножителя. Второй вход блока нормировки подключен ко второму входу перемножителя. Выход перемножителя является выходом блока нормировки. Входы делимого блоков деления всех блоков оценки нормировки устройства соединены и образуют вход константы устройства (на фигурах не показано).

Входы установки в нуль всех накапливающихся сумматоров устройства соединены и являются входом установки в нуль устройства.

Прототип работает следующим образом.

В исходном состоянии на вход установки в нуль устройства подается управляющий сигнал, обеспечивающий установку в нуль всех накапливающихся сумматоров. Затем управляющий сигнал снимается. На входы устройства подается входной сигнал Y, который для удобства последующего описания представлены в виде блочного вектора

где вектор комплексных амплитуд сигнала на i-том входе устройства (i=1, 2, n);
n число входов устройства;
k количество дискрет обрабатываемого сигнала на каждом входе устройства (объем выборки).

На вход константы устройства подается константа, равная k объему выборки.

Обозначим сигналы на первом входе i-го адаптированного решетчатого фильтра v-го каскада обращения (v=1, 2, n-1) через вектор

сигнал на втором входе i-го адаптивного решетчатого фильтра обозначим через вектор

тогда

Сигналы p(v)i

и q(v)i поступают соответственно на первый и второй входы i-го решетчатого фильтра и на первый и второй входы i-го БВК v-го каскада обращения.

В i-том решетчатом фильтре v-го каскада обращения сигнал, поступающий на его первый вход, после задержки в первом блоке задержки проходит на второй выход решетчатого фильтра, суммируясь во втором сумматоре с сигналом, поступившим на второй вход и умноженным в перемножителе на весовой коэффициент, поступивший на первый весовой вход РФ. Аналогично сигнал, поступивший на второй вход решетчатого фильтра, после задержки во втором блоке задержки проходит на первый выход решетчатого фильтра, суммируясь с сигналом, поступившим на первый вход и умноженным в первом перемножителе на весовой коэффициент

где pΔ(v)i

сигнал на втором выходе, а qΔ(v)i сигнал на первом выходе i-го решетчатого фильтра v-го каскада обращения.

При этом q(v+1)n

= qΔ(v)1;q(v+1)i-1= qΔ(v)i;p(v+1)i= pΔ(v+1)i.
Весовые коэффициенты α и β вычисляются в блоке вычисления коэффициентов. В первом перемножителе и первом накапливающем сумматоре формируется сумма квадратов модулей дискрет сигнала p(v)i, поступающего на первый вход блока вычисления коэффициентов. Во втором перемножителе и втором накапливающем сумматоре формируется сумма квадратов модулей дискрет сигнала q(v)i, поступающего на второй вход блока вычисления коэффициентов. В третьем перемножителе и третьем накапливающем сумматоре формируется скалярное произведение вектора p(v)i на вектор q(v)i В первом блоке деления выполняется деление сформированного скалярного произведения, взятого с обратным знаком и комплексно сопряженного на сумму квадратов модулей дискрет сигнала p(v)i таким образом формируется весовой коэффициент

Блоки комплексного сопряжения выполняют комплексное сопряжение числа и представляют собой инвертор знакового разряда мнимой части числа. Инвертор знака выполняет умножение комплексного числа на минус единицу и представляет собой инверторы знаковых разрядов реальной и мнимой части числа. Во втором блоке деления выполняется деление сформированного в третьем перемножителе и третьем накапливающем сумматоре скалярного произведения, взятого с обратным знаком, на сумму квадратов модулей дискрет сигнала q(v)i и таким образом формируется весовой коэффициент

поступающий на второй весовой вход i-го РФ v-го каскада обращения.

Подставив (3) и (4) в (2) и (1) можно убедиться, что

то есть сигналы на первом выходе и первом входе и сигналы на втором выходе и втором входе решетчатого фильтра попарно некоррелированы (ортогональны).

В результате такой обработки в решетчатых фильтрах сигналы pΔ(n-1)v

и qΔ(n-1)v+1 соответственно на втором выходе v-го и на первом выходе (v+1)-го решетчатых фильтров (n-1)-го каскада обращения некоррелированы со всеми входными сигналами устройства кроме Y_v, а сигналы qΔ(n-1)1 и pΔ(n-1)n соответственно на первом выходе первого и втором выходе n-го решетчатых фильтров (n-1)-го каскада обращения, некоррелированы со всеми входными сигналами кроме Y_n. Сигналы pΔ(n-1)v и qΔ(n-1)v суммируются в v-том сумматоре, а сигналы pΔ(n-1)1 и qΔ(n-1)n суммируются в n-ом сумматоре. В i-том блоке нормировки выполняется нормировка сигнала, поступающего на его вход с выхода i-го сумматора.

В результате нормировки сигнал на i-том выходе устройства V_i становится не только некоррелированным со всеми входными сигналами, кроме i-го, но и коэффициент корреляции его с сигналами на i-том входе устройства V равен единице, т.е.

где V=[V₁, V₂, V_n]^t; V_i=[V_i1, V_i2, V_ik]^t;
I единичная матрица.

Поскольку выходной сигнал устройства V получен путем линейного преобразования входного сигнала Y, связь между ними описывается отношением
V=BY (6)
где B матрица преобразования данного устройства, обеспечивающая выполнение (5). Эта матрица в силу равенства (5) и (6) есть

Корреляционная матрица выходного сигнала V при этом обратна корреляционной матрице входного сигнала

Таким образом прототип преобразует входной сигнал Y с произвольной корреляционной матрицей в выходной сигнал V с корреляционной матрицей обратной корреляционной матрице входного сигнала. Из описания устройства и работы прототипа следует, что импульсной характеристикой адаптивного обращающего фильтра в результате его настройки по входному сигналу Y является матрица Φ^-1 обратная максимально правдоподобной оценке корреляционной матрицы входного сигнала Y [4] при отсутствии каких-либо априорных данных о структуре матрицы, кроме ее эрмитовости. При наличии центральной симметрии в пространственном или временном расположении датчиков, с которых снимаются сигналы Y, поступающие на вход адаптивного обращающего фильтра, корреляционная матрица входного сигнала Y будет персимметричной [5] Максимально правдоподобная оценка для такой матрицы определяется следующим образом [5]

где

Оценка корреляционной матрицы (либо ей обратной) в соответствии с (8) в случае центральной симметрии пространственных или временных выборок эквивалентна оценке (7), но по выборке удвоенного объема [5] Следовательно, для получения оценки корреляционной матрицы, по качеству эквивалентной (8), в прототипе требуется подача на вход устройства вдвое большего количества отсчетов сигнала.

Таким образом, недостатком прототипа является низкое быстродействие устройства при наличии центральной симметрии в пространственном или временном расположении датчиков сигналов (персимметрии в истинной корреляционной матрице входных сигналов устройства).

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее n(n-1) решетчатых фильтров, n сумматоров, n блоков вычисления коэффициентов, n блоков оценки нормировки, n блоков нормировки, n выходов, дополнительно введено n(n-2)/2, если n четно, либо (n(n-2)+1)/2, если n нечетно, блоков усреднения коэффициентов и n/2, если n четно, либо (n-1)/2, если n нечетно, блоков усреднения нормировок. Причем n решетчатых фильтров и n блоков вычисления коэффициентов составляют v-й каскад обращения
Первый вход первого и второй вход n-го решетчатых фильтров, а также первый вход первого и второй вход n-го блоков вычисления коэффициентов (БВК) первого каскада обращения объединены и образуют первый вход устройства. Первый вход j-го и второй вход (j-1)-го решетчатых фильтров, а также первый вход j-го и второй вход (j-1)-го БВК первого каскада обращения объединены и образуют j-й вход устройства
Первый выход первого РФ μ -го каскада обращения соединен со вторыми входами n-го РФ и n-го БВК ( m +1)-го каскада обращения Второй выход i-го РФ μ -го каскада обращения соединен с первыми входами i-го РФ и i-го БВК m каскада обращения . Первый выход j-го РФ μ -го каскада обращения соединен со вторыми входами (j-1)-го РФ и (j-1)-го БВК (μ+1) -го каскада обращения.

В μ -том каскаде обращения первый и второй выходы r-го РФ и первый и второй выходы (n-μ-r+1) -го БВК если (n-μ) -четно и r=1,(n-μ-1)/2, если (n-μ) -нечетно) подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам r-го блока усреднения коэффициентов (БУК), первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму весовым входам r-го и первому и второму весовым входам (n-μ-r+1) -го решетчатых фильтров.

В l-том каскаде обращения первый и второй выходы (n-l+s)-го и первый и второй выходы (n-s+1)-го БВК если l четно и если l нечетно) подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам s-го БУК, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму весовым входам (n-l+s)-го и (n-s+1)-го РФ.

Первый выход первого РФ (n-1)-го каскада обращения соединен со вторым входом n-го сумматора. Второй выход i-го РФ (n-1)-го каскада обращения соединен с первым входом i-го сумматора. Первый выход j-го РФ (n-1)-го каскада обращения подключен к первому входу j-го сумматора.

Выход i-го сумматора подключен к входу i-го блока оценки нормировки и к первому входу i-го блока нормировки. Выход s-го блока оценки нормировки соединен с первым входом s-го если n четно и если n нечетно) блока усреднения нормировок, выход которого соединен со вторыми входами s-го и ((n+1)-s)-го блока нормировок (если n нечетно). Выход i-го блока нормировки является i-ым выходом устройства.

Блок усреднения коэффициентов содержит первый и второй сумматоры, первый и второй блоки деления на два.

Элементы блока усреднения коэффициентов соединены следующим образом. Первый и второй входы первого сумматора и первый и второй входы второго сумматора являются соответственно первым, третьим, вторым и четвертым входами блока усреднения коэффициентов. Выход первого и второго сумматора подключены соответственно к входам первого и второго блоков деления два, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока усреднения коэффициентов.

Блок усреднения нормировки содержит сумматор и последовательно соединенный с ним блок деления на два. Входы сумматора являются входами блока усреднения нормировок, выход блока деления на два является выходом блока усреднения нормировок.

Технических решений с признаками, сходными с отличительными признаками предлагаемого устройства в результате анализа известных из научно-технической литературы и патентной документации технических решений, не обнаружено. Поэтому можно сделать вывод, что предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями по сравнению с прототипом.

Кроме этого, следует указать, что отличительные признаки предлагаемого устройства в совокупности обеспечивают достижение поставленной цели, заключающейся в повышении быстродействия устройства.

На фиг. 1 изображен адаптивный обращающий фильтр; на фиг. 2 решетчатый фильтр; на фиг. 3 блок вычисления коэффициентов; на фиг. 4 блок усреднения коэффициентов; на фиг. 5 блок усреднения нормировки; на фиг. 6 блок оценки нормировки; на фиг. 7 блок нормировки.

Устройство (фиг. 1) содержит (n-1)n решетчатых фильтров 1, (n-1)n блоков вычисления коэффициентов 2, n(n-2)/2, если n четно, либо (n(n-2)+1)/2, если n нечетно, блоков усреднения коэффициентов 3, n сумматоров 4, n блоков оценки нормировок 5, n/2, если n четно, либо n-1)/2, если n нечетно блоков усреднения нормировок 6, n блоков нормировки 7, n входов 8, n выходов 9. Решетчатый фильтр 1 (фиг. 2) содержит первый 10 и второй 11 перемножители, первый 12 и второй 13 сумматоры, первый 14 и второй 15 блоки задержки.

Элементы решетчатого фильтра 1 (фиг. 2) соединены следующим образом. Вход первого блока задержки 14 является первым входом решетчатого фильтра 1. Вход второго блока задержки 15 является вторым входом решетчатого фильтра 1. Выход первого блока задержки 15 соединен с первыми входами первого перемножителя 10 и второго сумматора 13. Выход второго блока задержки 15 соединен с первыми входами второго перемножителя 11 и первого сумматора 12. Вторые входы первого 10 и второго 11 перемножителей соответственно являются первым и вторым весовыми входами решетчатого фильтра 1. Выход первого перемножителя 10 подключен ко второму входу первого сумматора 3, выход которого является первым выходом решетчатого фильтра 1. Выход второго перемножителя 11 подключен к второму входу второго сумматора 13, выход которого является вторым выходом решетчатого фильтра.

Блок вычисления коэффициентов 2 (фиг. 3) содержит первый 16 второй 17 и третий 18 перемножители, первый 19 и второй 20 и третий 21 блоки комплексного сопряжения, первый 22, второй и третий 24 накапливающие сумматоры, первый 25 и второй 26 блоки деления, инвертор знака 27.

Элементы блока вычисления коэффициентов 2 (фиг. 3) соединены следующим образом. Первый вход первого перемножителя 16, вход первого блока комплексного сопряжения 19 и первый вход третьего перемножителя 18 соединены и образуют первый вход блока вычисления коэффициентов 2. Первый вход второго перемножителя 17, вход второго блока комплексного сопряжения 20 соединены и образуют второй вход блока вычисления коэффициентов 2. Выход первого блока омплексного сопряжения 19 подключен к второму входу первого перемножителя 16, выход второго блока комплексного сопряжения 20 соединен со вторыми входами второго 17 и третьего 18 перемножителей, выходы первого 16, второго 17 и третьего 18 перемножителей подключены соответственно к входам первого 22, второго 23 и третьего 24 накапливающих сумматоров, выходы первого 22 и второго 23 накапливающих сумматоров подключены к входам делителей соответственно первого 25 и второго 26 блоков деления, выход третьего накапливающего сумматора 24 через инвертор знака 27 соединен с входом делимого второго блока деления 26 и с входом третьего блока комплексного сопряжения 21, выход которого соединен с входом делимого первого блока деления 25, выходы первого 25 и второго 26 блоков деления являются соответственно первым и вторым выходами блока вычисления коэффициентов 2.

Блок усреднения коэффициентов 3 (фиг. 4) содержит первый 28 и второй 29 сумматоры, первый 30 и второй 31 блоки деления на два.

Элементы блока усреднения коэффициентов 3 (фиг. 4) соединены следующим образом. Первый и второй входы первого сумматора 28 и первый и второй входы второго сумматора 29 являются соответственно первым, третьим, вторым и четвертым входами блока усреднения коэффициентов. Выход первого 28 и второго 29 сумматоров подключены соответственно к входам первого 30 и второго 31 блоков деления на два, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходом блока усреднения коэффициентов.

Блок усреднения нормировок 6 (фиг. 5) содержит сумматор 32 и последовательно соединенный с ним блок деления на два 33. Входы сумматора 32 являются входами блока усреднения нормировок, выход блока деления на два является выходом блока усреднения нормировок 6.

Блок оценки нормировок 5 (фиг. 6) содержит умножитель 34, накапливающий сумматор 35, блок деления на два 36 и блок комплексного сопряжения 37.

Элементы блока оценки нормировки 5 соединены следующим образом. Первый вход умножителя 34 и блока комплексного сопряжения 37 соединены и образуют вход блока оценки нормировки. Выход блока комплексного сопряжения 37 подключен к второму входу перемножителя 34, выход которого соединен с входом накапливающего сумматора 35, выход которого подключен к входу делителя блока деления 36, выход которого и является выходом блока оценки нормировки 5.

Блок нормировки 7 (фиг. 7) содержит блок задержки 38 и умножитель 39. Элементы блока нормировки соединены следующим образом. Вход блока задержки 38 является первым входом блока нормировки, второй вход перемножителя 39 является вторым входом блока нормировки, выход блока задержки 38 соединен с первым входом умножителя 39, выход которого и является выходом блока нормировки.

Входы делимого блоков деления всех блоков оценки нормировки устройства соединены и образуют вход константы устройства (на фигурах не показано).

Входы установки в нуль всех накапливающих сумматоров устройства соединены и являются входом установки в нуль устройства (на фигурах не показано).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на вход установки в нуль устройства подается управляющий сигнал, обеспечивающий установку в нуль всех накапливающих сумматоров. Затем управляющий сигнал снимается. На входы устройства подается входной сигнал Y, который для удобства последующего описания представим в виде блочного вектора

где вектор комплексных амплитуд сигнала на i-ом входе устройства (i=1,2,n);
n число входов устройства;
k количество дискрет обрабатываемого сигнала на каждом входе устройства (объем выработки).

На вход константы устройства подается константа, равная k объему выработки.

Обозначим сигналы на первом входе i-го решетчатого фильтра 1 v-го каскада обращения (v 1,2,n-1) через вектор

сигнал на втором входе i-го решетчатого фильтра 1 обозначим через вектор

тогда

Сигналы p(v)i

и q(v)i поступают соответственно на первый и второй входы i-го решетчатого фильтра v-го каскада обращения.

В i-том решетчатом фильтре 1 v-го каскада обращения сигнал, поступающий на его первый вход, после задержки в первом блоке задержки 14 проходит на второй выход решетчатого фильтра 1, суммируясь во втором сумматоре 13 с сигналом, поступившим на второй вход решетчатого фильтра 1 и умноженным в перемножителе 11 на весовой коэффициент β(v)i

. Аналогично сигнал, поступивший на второй вход решетчатого фильтра 1, после задержки во втором блоке задержки 15 проходит на первый выход решетчатого фильтра 1, суммируясь с сигналом, поступившим на первый вход и умноженным в первом перемножителе 10 на весовой коэффициент α(v)i, поступившим на первый весовой вход решетчатого фильтра 1,

где pΔ(v)i сигнал на втором выходе, а qΔ(v)i сигнал на первом выходе i-го решетчатого фильтра v-го каскада обращения.

При этом

Весовые коэффициенты α(v)i

и β(v)i вычисляются в блоке вычисления коэффициентов 2. В первом перемножителе 16 и первом накапливающем сумматоре 22 формируется сумма квадратов модулей дискрет сигнала p(v)i, , поступающего на первый вход блока вычисления коэффициентов 2. Во втором перемножителе 17 и втором накапливающем сумматоре 23 формируется сумма квадратов модулей дискрет сигнала q(v)i, поступившего на второй вход блока вычисления коэффициентов 2. В третьем перемножителе 18 и третьем накапливающем сумматоре 24 формируется скалярное произведение вектора p(v)i на вектор q(v)i В первом блоке деления 25 выполняется деление сформированного скалярного приведения, взятого с обратным знаком и комплексно сопряженного на сумму квадратов модулей дискрет сигнала p(v)i, и таким образом формируется весовой коэффициент

Блоки комплексного сопряжения 19, 20 и 21 выполняют комплексное сопряжение числа и представляют собой инверторы знакового разряда мнимой части числа. Инвертор знака 27 выполняет умножение комплексного числа на минус единицу и представляет собой инверторы знаковых разрядов реальной и мнимой части числа. Во втором блоке деления 26 выполняется деление сформированного в третьем перемножителе 18 и третьем накапливающем сумматоре 24 скалярного произведения, взятого с обратным знаком на сумму квадратов модулей дискрет сигнала q(v)i и таким образом формируется весовой коэффициент

Блоки усреднения коэффициентов выполняют усреднение значений весовых коэффициентов α и β
Усреднение коэффициентов производится в верхней и нижней треугольных частях устройства. Верхний "треугольник" образуют (n-k) первых РФ и БВК к-го каскада обращения Остальные РФ и БВК составляют нижний "треугольник". Усреднение коэффициентов α и β в каскаде "треугольника" производится между центрально симметричными БВК каждого каскада:
а) в m -ом каскаде (μ=1,n-2) верхнего "треугольника":


коэффициенты на выходах r-го блока усреднения коэффициентов μ -го каскада обращения.

б) в 1-ом каскаде нижнего "треугольника":


Выходные сигналы решетчатых фильтров 1 (n-1)-го каскада обращения попарно суммируются в соответствующих сумматорах 4, а затем нормируются и поступают на выходы устройства 9. Нормировочные коэффициенты, оцененные в блоках оценки нормировки 5, попарно усредняются в соответствующих блоках усреднения нормировки 6 и поступают на вторые входы блоков нормировок 7.

Из описания работы устройства следует, что вычисляемые коэффициенты α и β., определяющие импульсную характеристику устройства, не соответствуют попарным корреляциям входных сигналов Y, то есть корреляционный матрице а соответствуют попарно корреляциям сигнала имеющего корреляционную матрицу.

Такой эффект достигается за счет усреднения коэффициентов α и b в блоках усреднения коэффициентов 3 в соответствии с (13), (14), (15), (16).

Импульсной характеристикой устройства является, таким образом, матрица.

Матрица Ф (17) является максимально правдоподобной оценкой персимметричной корреляционной матрицы входного сигнала Y [5]
Предлагаемое техническое решение направлено на повышение быстродействия. Поэтому сопоставительный анализ с базовым объектом, в качестве которого выбран прототип, проведен по увеличению быстродействия.

Импульсной характеристикой адаптивного обращающего фильтра прототипа- в результате его настройки по входному сигналу Y является, как следует из описания устройства и работы прототипа, матрица обратная максимально правдоподобной оценке корреляционной матрицы входного сигнала Y при отсутствии каких-либо априорных данных о структуре матрицы[4] В случае центральной симметрии пространственных или временных выборок корреляционная матрица является персимметричной и максимально правдоподобная оценка такой матрицы по сигналу Y определяется выражением (17) [5] а ей обратная, которая и оценивается в заявленном устройстве, выражением (18). Для получения эквивалентной по качеству оценки в прототипе необходимо подать на входы вдвое большее количество сигналов [5] вследствие чего удваивается время настройки адаптивного обращающего фильтра.

Таким образом, при наличии центральной симметрии пространственных или временных выборок заявляемое устройство в 2 раза превосходит прототип по быстродействию.

Источники информации:
1. Кокин В.Н. Темеров А.В. Фединин В.В. Использование текущей оценки обратной корреляционной матрицы помех в адаптивном обнаружителе. // Радиотехника и электроника, 1980, т.25, N 7, с.1540-1542.

2. Абрамович Ю. И. Михайлюков В.Н. Стручев В.Ф. Исследование эффективности рекуррентной цифровой адаптации настройки по критерию максимума отношения сигнал /помеха. // Радиотехника и электроника, 1980, т.26, N 7, с. 1438-1443.

3. Кузин С. С. Леховицкий Д.И. Новая структура решетчатого фильтра и адаптивный алгоритм оценки и его параметров. // Радиотехника, N 6, 1989, с. 33-37.

4. Андерсон Т. Введение в многомерный статистический анализ. М. Физматгиз, 1963, с.70.

5. Зарицкий В.И. Кокин В.Н. Леховицкий Д.И. Саламатин В.В. Рекуррентные алгоритмы адаптивной обработки при центральной симметрии пространственно временных каналов приема. // Изв. вузов. Радиотехника. 1985, т.28, N 7, с. 863-871.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в адаптивных системах обнаружения сигналов на фоне помех различной природы. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства при наличии центральной симметрии в пространственном или временном расположении датчиков сигнала. Цель достигается за счет попарного усреднения соответствующих коэффициентов, оцениваемых в каждом каскаде обращения. Для этого в устройство, содержащее n(n-1) решетчатых фильтров, n сумматоров, n блоков, n входов и n выходов, дополнительно введено n(n-1)/2, если n четно, либо (n(n-2)+1)/2, если n нечетно, блоков усреднения коэффициентов и n/2, если n четно, либо (n-1)/2, если n нечетно, блоков усреднения нормировок. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Адаптивный обращающий фильтр, содержащий n(n 1) решетчатых фильтров (n-нечетное число), n сумматоров, n блоков вычисления весовых коэффициентов, n блоков оценки нормировки, n блоков нормировки, причем первый вход первого и второй вход n-го решетчатых фильтров, а также первый вход первого и второй вход n-го блока вычисления весовых коэффициентов первого каскада обращения объединены и образуют первый вход устройства, первый вход j-го и второй вход (j 1)-го блока вычисления весовых коэффициентов первого каскада обращения объединены и образуют j-й вход устройства, первый выход первого решетчатого фильтра μ-го каскада обращения соединены с вторыми входами n-го решетчатого фильтра и n-го блока вычисления весовых коэффициентов (μ+1)-20 каскада обращения, второй выход i-го решетчатого фильтра каскада обращения соединен с первыми входами i-го решетчатого фильтра и i-го блока вычисления весовых коэффициентов (μ+1)-го каскада обращения, первый выход j-го решетчатого фильтра μ-го каскада обращения соединен с вторыми входами (j 1)-го решетчатого фильтра и (j 1)-го блока вычисления весовых коэффициентов (μ+1)-20 каскада обращения, первый выход первого решетчатого фильтра (n 1)-го каскада обращения соединен с вторым входом n-го сумматора, второй выход i-го решетчатого фильтра (n 1)-го каскада обращения соединен с первым входом i-го сумматора, первый выход j-го рештчатого фильтра (n 1)-го каскада обращения подключен к первому входу (j 1)-го сумматора, выход i-го сумматора соединен с входом i-го блока оценки нормировки и с первым входом i-го блока нормировки, выход которого является i-ым выходом устройства, отличающийся тем, что в него дополнительно введено [(n (n 2) + 1]/2 блоков усреднения весовых коэффициентов (n 1)/2 блоков усреднения нормировок, причем в 2t-м каскаде обращения первый и второй выходы r-го блока вычисления весовых коэффициентов и первый и второй выходы (n 2t r + 1)-го блока вычисления весовых коэффициентов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами r-го блока усреднения весовых коэффициентов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму весовым входам r-го и первому и второму весовым входам (n 2t r + 1)-го решетчатых фильтров, в (2t 1)-м каскаде обращения первый и второй выходы f-го блока вычисления весовых коэффициентов и первый и второй выходы (n - 2t f + 1)-го блока вычисления весовых коэффициентов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами f-го блока усреднения весовых коэффициентов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму весовым входам f-го и первому и второму весовым входам (n - 2t f + 1)-го решетчатых фильтров, а в 2l-ом каскаде обращения первый и второй выходы (n 2l + S)-го и первый и второй выходы (n + S + 1)-го блока вычисления весовых коэффициентов подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам S-го блока усреднения весовых коэффициентов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму весовым входам (n + 2l + S)-го и (n S + 1)-го решетчатых фильтров, в (2l + 1)-ом каскаде обращения первый и второй выходы (n + 2l + g + 1)-го и первый и второй выходы (n g + 1)-го блока вычисления весовых коэффициентов подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам g-го блока усреднения весовых коэффициентов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму весовым входам (n 2l + g 1)-го и (n g + 1)-го решетчатых фильтров. 2. Адаптивный обращающий фильтр, содержащий n(n 1) решетчатых фильтров (n четное число), n сумматоров, n блоков вычисления весовых коэффициентов, n блоков оценки нормировки, n блоков нормировки, причем первый вход первого и второй вход n-го решетчатых фильтров, а также первый вход первого и второй вход n-го блока вычисления весовых коэффициентов первого каскада обращения объединены и образуют первый вход устройства, первый вход j-го и второй вход (f 1)-го блока вычисления весовых коэффициентов первого каскада обращения объединены и образуют j-й вход устройства, первый выход первого решетчатого фильтра μ-го каскада обращения соединен с вторыми входами n-го решетчатого фильтра и n-го блока вычисления весовых коэффициентов (μ+1)-го каскада обращения, второй выход i-го решетчатого фильтра каскада обращения соединен с первыми входами i-го решетчатого фильтра и i-го блока вычисления весовых коэффициентов (μ+1)-го каскада обращения, первый выход j-го решетчатого фильтра μ-го каскада обращения соединен с вторыми входами (j 1)-го решетчатого фильтра и (j 1)-го блока вычисления весовых коэффициентов (μ+1)-го каскада обращения, первый выход первого решетчатого фильтра (n 1)-го каскада обращения соединен с вторым входом n-го сумматора, второй выход i-го решетчатого фильтра (n 1)-го каскада обращения соединен с первым входом i-го сумматора, первый выход j-го решетчатого фильтра (n 1)-го каскада обращения подключен к первому входу (j 1)-го сумматора, выход i-го сумматора соединен с входом i-го блока оценки нормировки и с первым входом i-го блока нормировки, выход которого является i-ым выходом устройства, отличающийся тем, что в него дополнительно введно [n(n 2) + 1]/2 блоков усреднения весовых коэффициентов, (n 1)/2 блоков усреднения нормировок, причем в 2t-м каскаде обращения первый и второй выходы r-го блока вычисления весовых коэффициентов и первый и второй выходы (n 2t r + 1)-го блока вычисления весовых коэффициентов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами r-го блока усреднения весовых коэффициентов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму весовым входам (n 2t r + 1)-го решетчатых фильтров, в (2t 1)-м каскаде обращения первый и второй выходы f-го блока вычисления весовых коэффициентов и первый и второй выходы (n 2t f 1)-го блока вычисления весовых коэффициентов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами f-го блока усреднения весовых коэффициентов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму весовым входам f-го и первому и второму весовым входами (n 2t f + 1)-го решетчатых фильтров, в 2l-ом каскаде обращения первый и второй выходы (n 2l + S)-го и первый и второй выходы (n S + 1)-го блока вычисления весовых коэффициентов подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам S-го блока усреднения весовых коэффициентов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму весовым входам (n 2l + S)-го и (n S + 1)-го решетчатых фильтров, в (2l + 1)-м каскаде обращения первый и второй выходы (n 2l + g 1)-го и первый и второй выходы (n g + 1)-го блока вычисления весовых коэффициентов подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам g-го блока усреднения весовых коэффициентов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму весовым входам (n 2l + g 1)-го и (n g + 1) решетчатых филтров. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что блок усреднения весовых коэффициентов содержит первый и второй сумматоры, первый и второй блоки деления на два, причем первый и второй входы первого сумматора и первый и второй входы второго сумматора являются соответственно первым, третьим, вторым и четвертым входами блока усреднения, выходы первого и второго сумматоров подключены к входам соответственно первого и второго блока деления на два, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока усреднения весовых коэффициентов. 4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что блок усреднения нормировки содержит последовательно соединенные сумматор и блок деления на два, входы сумматора являются входами, а выход блока деления на два выходом блока усреднения нормировки.