ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР Российский патент 2002 года по МПК H03H17/02 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для фильтрации результатов измерений физических параметров, выраженных цифровым кодом.

Известен цифровой фильтр, содержащий блок сравнения и последовательно соединенные сумматор и нерекурсивный фильтр, выход которого подключен к первым входам блока сравнения и сумматора [Авторское свидетельство СССР 499647, кл. Н 03 Н 17/02, 1976].

Недостатком устройства является недостаточная точность фильтрации при появлении "пачек" аномальных искажений измеряемого параметра.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные блок вычитания, блок задержки, ключ, сумматор и нерекурсивный фильтр, выход которого соединен со вторыми входами блока вычитания и сумматора, а также двусторонний ограничитель, вход которого соединен с выходом блока вычитания, и датчик случайных чисел, выход которого соединен с входом сумматора, при этом другой выход двустороннего ограничителя соединен с управляющим входом ключа [Авторское свидетельство СССР 807486, кл. Н 03 Н 17/02, 1979].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность фильтрации в условиях широкого диапазона видов функций физического параметра и нечетком знании вида искажений измеряемого параметра.

Требуемый технический результат заключается в повышении точности фильтрации.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные первый блок вычитания, двусторонний ограничитель, сумматор и нерекурсивный фильтр, выход которого соединен со вторыми входами первого блока вычитания и сумматора, введены последовательно соединенные блок формирования разностей обсчетов, вход которого соединен с выходом нерекурсивного фильтра, блок формирования значений функций принадлежности, блок формирования минимумов значений функций принадлежности, второй блок вычитания, блок формирования показателей достоверности, другой вход которого соединен с выходом блока формирования минимумов значений функций принадлежности, блок формирования максимума и блок оценки ситуации, выход которого соединен с управляющим входом двустороннего ограничителя, а также генератор эталонных функций, выход которого соединен со вторым входом блока формирования разностей отсчетов.

Анализ научно-технической литературы показал, что до даты подачи заявки отсутствовали устройства с указанной совокупностью признаков.

Следовательно, изобретение отвечает требованию новизны.

Кроме того, требуемый технический результат достигается всей вновь введенной совокупностью существенных признаков, в частности тем, что введены последовательно соединенные блок формирования разностей отсчетов, вход которого соединен с выходом нерекурсивного фильтра, выход которого соединен со вторыми входами блока вычитания и сумматора, блок формирования значений функций принадлежности, блок формирования минимумов значений функций принадлежности, второй блок вычитания, блок формирования показателей достоверности, другой вход которого соединен с выходом блока формирования минимумов значений функций принадлежности, блок формирования максимума и блок оценки ситуации, выход которого соединен с управляющим входом двустороннего ограничителя, а также генератор эталонных функций, выход которого соединен со вторым входом блока формирования разностей отсчетов, а также генератор эталонных функций, выход которого соединен со вторым входом блока формирования разностей отсчетов.

В известной литературе отсутствуют сведения об использовании указанной совокупности элементов для решения указанной технической задачи.

Следовательно, изобретение отвечает требованиям новизны изобретательского уровня.

При этом, как будет показано ниже, все использованные в предлагаемом устройстве элементы являются стандартными элементами цифровых радиотехнических устройств.

Следовательно, изобретение отвечает требованию промышленной применимости.

На чертеже представлена электрическая структурная схема цифрового фильтра.

Цифровой фильтр содержит последовательно соединенные первый блок 1 вычитания, двусторонний ограничитель 2, сумматор 3, нерекурсивный фильтр 4, выход которого соединен со вторыми входами сумматора 3 и первого блока вычитания 1, блок 5 формирования разностей отсчетов, блок 6 формирования значений функций принадлежности, блок 7 формирования минимумов значений функций принадлежности, второй блок 8 вычитания, блок 9 формирования показателей достоверности, другой вход которого соединен с выходом блока 7 формирования минимумов значений функций принадлежности, блок 10 формирования максимума и блок 11 оценки ситуации, выход которого соединен с другим входом двустороннего ограничителя 2, а также генератор 12 эталонных функций, выход которого соединен со вторым входом блока 5 формирования разностей отсчетов.

Блоки устройства в частном случае могут быть выполнены в виде ПЗУ, поскольку из описания устройства ясны выполняемые ими функции.

Работает цифровой фильтр следующим образом.

Входной сигнал проходит через первый блок 1, двусторонний ограничитель 2, сумматор 3 и поступает в нерекурсивный фильтр 4. Поскольку на вторые входы первого блока 1 и сумматора 3 поступает один и тот же сигнал, а аномальные искажения устраняются двусторонним ограничителем 2, то на вход нерекурсивного фильтра 4 практически поступает нормально искаженный входной сигнал, который фильтруется в нерекурсивном фильтре 4 и поступает на выход цифрового фильтра.

Для повышения точности фильтрации отчеты профильтрованного (выходного) сигнала поступают в блок 5, на другой вход которого поступают сигналы с выхода генератора 12, в котором формируются эталонные сигналы, соответствующие возможным изменениям параметра. В блоке 5 формируются разности отсчетов между эталонными и профильтрованными значениями измеряемого параметра. Эти разности отсчетов поступают в блок 6, в котором формируются значения функций принадлежности, например "примерного равенства", для этих разностей по отношению к эталонным функциям. Из сформированных значений функций принадлежностей в блоке 7 выделяются минимальные значения для каждого из последовательных отсчетов измеряемого параметра. В блоке 8 формируются разности между единицей и сформированными в блоке 7 минимальными значениями функций принадлежностей. Это позволяет сформировать в блоке 9 значения показателей достоверности для соответствующих эталонных функций. По максимальному из показателей достоверности, определяемому в блоке 10, в блоке 11 оценки ситуации формируется управляющий сигнал для двустороннего ограничителя 2.

При этом, если значение показателя достоверности относительно велико (близко к единице), то блок 11 оценки ситуации формирует сигнал на уменьшение по абсолютной величине верхней и нижней границы двустороннего ограничителя 2. Если значение показателя достоверности относительно мало (близко к нулю), то блок 11 оценки ситуации формирует сигнал на увеличение по абсолютной величине верхней и нижней границ двустороннего ограничителя 2. В обоих случаях учитывается, что относительно большое значение показателя достоверности указывает на хорошее согласование текущих и эталонных значений измеряемого параметра и, следовательно, на возможность ужесточения условий фильтрации искажений измеряемого параметра. Если значение показателя достоверности невелико, то условия фильтрации облегчаются. При значениях показателя достоверности, близких к 0,5, текущие значения верхней и нижней границ двустороннего ограничителя 2 не изменяются.

Таким образом, благодаря введенным блокам и связям между ними повышается точность фильтрации в условиях широкого диапазона изменений функций измеряемого параметра при нечетком знании вида искажений измеряемого параметра.

Изобретение предназначено для фильтрации результатов измерений, заданных цифровым кодом. Сущность изобретения - регулировка параметров фильтра и уменьшение влияния аномальных искажений обеспечивается использованием эталонных функций, задающих ожидаемые изменения фильтруемого сигнала, и формированием управляющего сигнала с использованием методик нечетких отношений. Фильтр содержит последовательно соединенные блок вычитания (В) 1, двусторонний ограничитель 2 с управляющим входом, соединенным с выходом блока 11 оценки ситуации, сумматор (С) 3, нерекурсивный фильтр 4, выход которого соединен со вторыми входами В1 и С3, блок 5 формирования разности отсчетов, второй вход которого соединен с генератором эталонных функций 12, блок 6 формирования значений функций принадлежности (ЗФП), блок 7 формирования минимумов ЗФП, второй блок В 8, блок 9 формирования показателей достоверности, блок 10 формирования максимума, выход которого соединен с блоком 11. Технический результат: повышение точности фильтрации. 1 ил.

Цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные первый блок вычитания, двусторонний ограничитель, сумматор и нерекурсивный фильтр, выход которого соединен со вторыми входами первого блока вычитания и сумматора, отличающийся тем, что введены последовательно соединенные блок формирования разностей отсчетов, вход которого соединен с выходом нерекурсивного фильтра, блок формирования значений функций принадлежности, блок формирования минимумов значений функций принадлежности, второй блок вычитания, блок формирования показателей достоверности, другой вход которого соединен с выходом блока формирования минимумов значений функций принадлежности, блок формирования максимума и блок оценки ситуации, выход которого соединен с управляющим входом двустороннего ограничителя, а также генератор эталонных функций, выход которого соединен со вторым входом блока формирования разностей отсчетов.