Квазилинейный адаптивный экстраполятор Российский патент 2018 года по МПК G06G7/30 

Изобретение относится к области цифровой обработки информации и может быть использовано для экстраполяции положения движущихся объектов.

Известен линейный экстраполятор, содержащей ячейки памяти, блоки умножения, цифроаналоговые преобразователи, выходной сумматор (см. SU № 691882 МПК⁶ G06G7/30, опубл. 15.10.79) Это устройство имеет узкие функциональные возможности, т.к. при произвольных характеристиках блоков не всегда возможно настроить устройство для выполнения функций экстраполятора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является экстраполятор, используемый для процессов, которые аппроксимируются многочленом, имеющим конечную производную, равную нулю, и содержащий: запоминающие устройства, вход экстраполятора, сумматор, выход экстраполятора, вычислительные блоки и соответствующие связи между ними (см. SU № 415672 A1, МПК⁶ G06G7/30, опубл. 15.02.74). основу прототипа положено полиномиальное представление экстраполируемого процесса, что не отражает его истинного закона изменения, а лишь является его аппроксимацией на ограниченном участке наблюдения.

Задача изобретения - повышение точности оценки, устойчивости и снижение объема вычислительных затрат в сравнении с «альфа-бета» фильтром.

Сущность изобретения заключается в том, что квазилинейный адаптивный экстраполятор, содержащий блоки: первый запоминающий блок, вход которого является первым входом устройства, выход первого запоминающего блока соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого соединён со вторым входом второго запоминающего блока и также является выходом устройства, второй вход устройства соединен с первым входом второго запоминающего блока, выход которого соединен со вторым входом первого запоминающего блока и со вторым входом второго блока умножения, выход которого соединен со вторым входом сумматора, третий вход устройства соединён со входом третьего запоминающего блока, выход которого соединён со вторым входом первого блока умножения, четвертый вход устройства соединён со входом четвертого запоминающего блока, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения, пятый вход устройства соединён со входом пятого запоминающего блока, выход которого соединён с первым входом третьего блока умножения, выход которого соединен с третьим входом блока сумматора, шестой вход устройства соединен со вторым входом третьего блока умножения.

Техническим результатом является повышение точности оценки, устойчивости и снижение объема вычислительных затрат в сравнении с «альфа-бета» фильтром, что достигается введением в него дополнительного запоминающего устройства, которое является входом экстраполятора, выход которого соединён со вторым входом первого блока умножения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена структурная схема квазилинейного адаптивного экстраполятора.

Структурная схема квазилинейного адаптивного экстраполятора состоит из: первого входа устройства, которое соединено с запоминающим блоком 1, выход которого соединен с блоком умножения 2, выход которого соединен с сумматором 3, выход которого является выходом устройства, а также соединен с запоминающим блоком 4, выход которого соединен с запоминающим блоком 1 и блоком умножения 5, второй вход устройства соединен с запоминающим блоком 4, третий ход устройства соединен с запоминающим блоком 6, четвертый вход устройства соединен с запоминающим блоком 7, пятый вход устройства соединен с запоминающим блоком 8, выход которого соединен с блоком умножения 9, шестой вход устройства соединен с блоком умножения 9.

В основу построения изобретения положено выражение, полученное с использованием объединенного принципа максимума (см. Костоглотов А.А., Кузнецов А.А., Лазаренко С.В., Ценных Б.М. Анализ функционирования фильтра объединенного принципа максимума при сопровождении маневрирующей цели // Труды XII всероссийского совещания по проблемам управления. ВСПУ-2014, Москва ИПУ РАН, 16–19 июня 2014. С. 378-338.)

(1)

где – текущий момент времени, – результат наблюдения координаты объекта, – текущее значение оценки координаты объекта, где ^, и – постоянные коэффициенты, определяемые согласно (Костоглотов А.А., Кузнецов А.А., Лазаренко С.В., Ценных Б.М. Анализ функционирования фильтра объединенного принципа максимума при сопровождении маневрирующей цели // Труды XII всероссийского совещания по проблемам управления. ВСПУ-2014, Москва ИПУ РАН, 16–19 июня 2014. С. 378-338).

Выражение (1) получено в (Костоглотов А.А., Кузнецов А.А., Лазаренко С.В., Ценных Б.М. Анализ функционирования фильтра объединенного принципа максимума при сопровождении маневрирующей цели // Труды XII всероссийского совещания по проблемам управления. ВСПУ-2014, Москва ИПУ РАН, 16–19 июня 2014. С. 378-338).

С использованием требования соответствия любой физически реализуемой траектории движения вариационному принципу Гамильтона - Остроградского.

Квазилинейный адаптивный экстраполятор работает следующим образом. За один такт, равный шагу экстраполяции, до начала работы экстраполятора на его входы к запоминающим блокам 6, 7 и 8, с третьего, четвертого и пятого входов устройства подаются значения ^, и соответственно, на входы к запоминающим блокам 1 и 4 с первого и второго входов устройства подается значение оценки , численно равное предварительно измеренному значению . Указанные значения задерживаются в запоминающих блоках 1 и 4 на один такт, по истечении которого на выходах запоминающих блоков 1 и 4 формируются значенияи , соответственно, а на выходах запоминающих блоков 6, 7 и 8 – значения ^, и , соответственно. При этом значение поступает на второй вход блока умножения 5, и на второй вход запоминающего блока 1. На выходе блока умножения 2 формируется значение , поступающее на первый вход блока сумматора 3. С выхода блока умножения 5 значение поступает на второй вход сумматора 3. При поступлении с шестого входа устройства текущего результата измерения наблюдаемой координаты поступающего на второй вход блока умножения 9, с выхода которого формируемое значение , поступает на третий вход сумматора 3. При этом на выходе сумматора 3 формируется экстраполируемое значение , поступающее на выход устройства и на второй вход запоминающего блока 4, с выхода которого через один такт оно уже в виде значения поступает на второй вход запоминающего блока 1 и второй вход блока умножения 5. При этом значения , и подаются на входы к запоминающим блокам 7, 8 и блоку умножения 9, с четвертого, пятого и шестого входов соответственно через каждый такт, а значение на входы к запоминающим блокам 1 и 4 с первого второго входа устройства не подается.

Изобретение относится к области цифровой обработки информации и может быть использовано для экстраполяции положения движущихся объектов. Техническим результатом является повышение точности оценки, устойчивости и снижение объема вычислительных затрат. Устройство содержит пять запоминающих блоков, три блока умножения, сумматор. 1 ил.

Квазилинейный адаптивный экстраполятор, содержащий блоки: первый запоминающий блок, вход которого является первым входом устройства, выход первого запоминающего блока соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого соединён со вторым входом второго запоминающего блока и также является выходом устройства, второй вход устройства соединен с первым входом второго запоминающего блока, выход которого соединен со вторым входом первого запоминающего блока и со вторым входом второго блока умножения, выход которого соединен со вторым входом сумматора, третий вход устройства соединён со входом третьего запоминающего блока, выход которого соединён со вторым входом первого блока умножения, четвертый вход устройства соединён со входом четвертого запоминающего блока, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения, пятый вход устройства соединён со входом пятого запоминающего блока, выход которого соединён с первым входом третьего блока умножения, выход которого соединен с третьим входом блока сумматора, шестой вход устройства соединен со вторым входом третьего блока умножения.