Устройство для сглаживания сигналов Советский патент 1988 года по МПК G06F17/17 

СР

сзо

-

1

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, предназначено преимущественно для исполь эования в устройствах обработки цифт ровой информации в цифровых измерительных приборах и других устройства при сглаживании сигналов в шумах и импульсньк помехах

Цель .изобретения - повьш1ение точности сглаживания сигналов в скользящем, режиме обработки за счет одновременного подавления импульсных помех и тума.

На чертеже представлена структурная схема устройства для сглаживания сигналов.

Устройство содержит генератор I импульсов5 триггер 2, коммутатор 3, первый сумматор 4, первый 5 и второй

6 регистры,.элемент НЕ 7, первый 8 и

второй 9 элементы И, генератор Ю случайных чисел, блок 11 определения порядковой статистики, второй сумматор 12, группу I3 коммутаторов из N коммутаторов, группу 14 регистров из И регистров, элемент ИЛИ 15, вход 16 задания разрядности устройства.

Коммутаторы группы 3 коммутаторо .пропускают на первые выходы без изме- нения m старших разрядов и с обнулением n-m младших разрядов информационного кода с их входов, причем п есть разрядность элементов анализируемой выборки, а m определяется информацией с п-разрядного входа 16 усройства. При этом на выход первого коммутатора группы 13 поступают m старших разрядов входного кода с обнулением и n-m младших разрядов вход кого кода без изменения, а на второй выход последнего коммутатора группы 13 поступает код, полученный путем инвертирования кода, состоящего из m старших нулевых разрядов входного кода и n-m младших разрядов входного кода. Вход 16 устройства предназначе для выбора соотношения между количесвом m старших разрядов, элементов выборки, используемых для подавления импульсных помехJ и количеством n-m младншх разрядов, используемых для подавления шума. Второй 6 регистр, ргистры группы 14 регистров, коммутатры группы 13 коммутаторов, блок 11 определения порядковой статистики и элемент 15 ИЛИ являются п-разрядными коммутатор 3 и второй сумматор 12 являются п+1 разрядными (К - опреде

0

.5

5

0

5

О о з Qс

ляется из соотношения ), а первый 5 регистр и первый сумматор 4 являются п -К-разрядньп- и.

В устройстве операция деления на число реализуется за счет отбрасывания К младших разрядов кода делимого.

Устройство работает следующим образом.

На входе 16 устройства выставляется п-разрядный код, при этом m старших разрядов имеют 1. уровень, а nm младших разрядов - О уровень. В резул.ьтате в соответствии с управляющим кодом на входе 16 устройства ко; мутаторы группы 13 коммутаторов пропускают На первые выходы без изменения Л1 старших разрядов и с обнулением nm младишх разрядов информационного кода с их входов. При этом на выход старших разрядов первого ког- мутатора группы 13 поступают m старггих разрядов входного кода с обнулением и n-m младргих разрядов входного кода без изменения, а на выход младших разрядов последнего коммутатора группы 13 поступает код, полученный путем инвертирования кода, состоящего из m старших разрядов входного кода с обнулением и n-m младших разрядов входного кода без .изменения. По 1 уровню сигнала с прямого выхода триггера 2 в блоке 1 1 происходит упорядочивгакие элементов анализируемой выборки, поступающих на ее входы с соответствующих выходов группы 13 коммутаторов, в порядке их возрастания. Так как 1Ч четное число, то для формирования псевдомедианы с первого и второго вькодов блока 1 1 сни: -1аются К/2-й и N/2+I элементы упорядоченной выборки, которые суммируются в п+1- разрядном втором сумматоре 12, За счет отбрасывания одного младшего разряда кода на-выходе сумматора 12 осугцествляется деление полученной суммы на два. По заднему фронту импульса с прямого выхода триггера 2 происходит запись сформированного на выходе сумматора 12 кода псевдомедианы во второй регистр 6. Скользящее среднее выборки формируется при сдвиге окна усреднения на один элемент путем вычитания из кода скользящей суммы на предыдущем шаге кода выбывшего элемента выборки и сложения полученной разности с кодом поступившего элемента. Инвертированный п-разрядный код

.выбывшего элемента снимается с выхода последнего коммутатора группы 13 коммутаторов , а с выхода первого коммутатора группы 13 коммутаторов снимается п-разрядный код поступившего элемента. По сигналу с инверсного выхода триггера 2 на выход п+1-разрядного коммутатора 3 поступает либо инвертированный п-разрядный код выбывшего элемента, либо п-разрядный код поступившегЪ элемента. При этом n+1-й разряд коммутатора 3 соединен однопроводной связью с К старшими разрядами второго инфорходится по окончании очередного такта в следующем состоянии. В регистрах группы 14 регистров записаны кодат элементов анализируемой выборки а с выхода элемента 15 ИЛИ унимается параллельно код сглаженного сигнала, Триггер 2 находится в состоянии О. Б соответствии с сигналом логической 1 на инверсном выходе триггера 2 на выходе сумматора 4 сформирован код разности кода скользящей суммы элементов окна на завершившемся такте работы устройства и кода

национного входа п+К-разрядного перво-15 элемента окна, выбывающего на следуюго сумматора 4 и с него снимается сигнал логической 1 для кода выбывшего элемента и сигнал логического О для кода поступившего элемента. Вычитание

щем такте работы устройства. По переднему фронту нечетного импульса следующего такта генерируется на выходе генератора 10 случайных чисел

ходится по окончании очередного такта в следующем состоянии. В регистрах группы 14 регистров записаны кодат элементов анализируемой выборки а с выхода элемента 15 ИЛИ унимается параллельно код сглаженного сигнала, Триггер 2 находится в состоянии О. Б соответствии с сигналом логической 1 на инверсном выходе триггера 2 на выходе сумматора 4 сформирован код разности кода скользящей суммы элементов окна на завершившемся такте работы устройства и кода

щем такте работы устройства. По переднему фронту нечетного импульса следующего такта генерируется на выходе генератора 10 случайных чисел

кода выбывшего элемента из кода сколь-2о повое число, обусловленное сдвигом зящей суммы осуи ествляется путем фор- скользяп(его окна на один элемент. мирования дополнительного кода на По заднему фронту нечетного импульса основе сформированного инверсного кода выбывшего элемента и посредством подачи на вход переноса сумматора 4 сигнала логической 1 с инверсного выхода триггера 6. При этом на первый информационный вход п+К-ра рядного

происходит запись кода разности с вы хода сумматора 4 в регистр 5, а так- 25 же запись нового числа с выхода гене ратора 10 в первый регистр группы 14 регистров со сдвигом содержимого всех регистров. Число, записанное в

сумматора 4 с выхода п+К-разрядного последнем регистре группы 14, терн- первого регистра 5 поступает п+К-раз- зо ется. В регистрах группы 14 регистров

рядный код скользящей суммы. По заднему фронту тактового импульса с выхода генератора 1 сформированный на выходе сумматора 4 код разности записывается в регистр 5. После того как на выходе сумматора 4 сформирован код суммы кода полученной разности и кода поступившего элемента, по заднему фронту следую1чего тактового импульса с выхода генератора 1 в регистр 5 запишется код скользящей суммы при новом положении скользящего окна. Скользящее среднее на выходе п+К-разрядного первого регистра 5 формируется путем отбрасывания К младших разрядов. При этом п старших разрядов поступают вместе .с п- разрядами кода на выходе п-разрядно- го второго регистра 6 на соответствующие входы элемента 15 ИЛИ. Операция ИЛИ в элементе 15 осуществляется над входными кодами поразрядно. В результате на выходе элемента 15 ИЛИ формируется код сглаженного полезного сигнала.

Устройство работает также по тактам, состоящим из полутактов, определяемых импульсами (нечетным и четным). Предположим, что устройство нао повое число, обусловленное сдвигом скользяп(его окна на один элемент. По заднему фронту нечетного импульса

происходит запись кода разности с выхода сумматора 4 в регистр 5, а так- 25 же запись нового числа с выхода генератора 10 в первый регистр группы 14 регистров со сдвигом содержимого всех регистров. Число, записанное в

запоминаются коды элементов анализируемой выборки при новом положении скользящего окна. По заднему фронту

нечетного импульса происходит также

О II

смена cocTOHHfiH триггера 2 из

в 1. В результате на выходе сумматора 4 формируется код скользящей , в блоке 11 в соответствии с управляющим сигналом с прямого выхода триггера 2 происходит упорядочивание элементов выборки, а на выходе сумматора 12 формируется код псевдо- медианы для заданного положения скользящего окна. По заднему фронту

четного импульса происходит сброс триггера 2 в состояние О и запись кода скользящей суммы и кода скользящей псевдомедианы для заданного положения окна соответственно в первый 5 и второй 6 регистры. С выхода элемента ИЛИ 5 снимается код сглаженного сигнала. Такт работы устройства закончен. В следующем такте работа устройства повторяется.

55

Формула изобретения

Устройство для .сглаживания сигналов, содержащее генератор импульсов.

еыход которого подключен к счетному входу триггера и к входу приема кода первого регистра, информационный вход которого соединен с выходом пар- ноге сумматора, вход первого слагаемого которого подключен к выходу пер- вого регистра, вход второго слагаемого первого сумматора соединен с вы- ;ходом коммутатора, второй регистр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, за счет од новременного подавления импульсных ;помех и шума, устройство содержит

:элемент НЕ, два элемента И, генератор 15 группы соединены соответственно с

:случайных чисел, блок определения порядковой статистики, второй сумматор/ группу из N коммутаторов (N объем выборки, четное число), группу из N регистров и элемент ИЛИ,при этом выход .генератора импульсов подключен непосредственно и через элеп мент 1Ш к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых объединены с тактовым входом первого сумматора, с управляющим входом коммутатора и соединены с инвер- сшзш выходом триггера, прямой выход которого подключен к входу синхронизации блока определения поряхусовой статистики и к входу приема числа второго регистра, выход первого элемента И соединен с тактовыми входами регистров группы, информационные выходы i-ro регистра подключены к информационным вхоДам (i+l)-ro регистра (,N) и соответственно к даформационным входам i-ro коммута- гора группы, управляющие входы которых объединены и являются управляю- щим входом устройства, первый и вто- ;рой информационные входы коммутатора :соединены с выходами младших разрядов первого и N-ro коммутаторов группы, выходы старших разрядов коммутаторов

информацконными входами блока опреде- ления порядковой статистики, выходы N/2 и И/2+ порядковой статистики которого подключены соответственно к

входам первого и второго слагаемых второго сумматора, выход которого соединен с информационным входом второго регистра, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ,

выход первого регистра соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства, выход второго элемента И подключен к входу генератора случайных чисел,

выход которого,соединен с информационным входом первого регистра группы регистров.