Пространственный фильтр Советский патент 1990 года по МПК H03H17/00 

СП

4ь 00 Q1 4ъ

Изобретение относится к специальным средствам вычислительной техники | может быть использовано при пространственной обработке радиолокацией- йых сигналов, обработке сейсмических Данных, гравитационных, магнитных и Температурных полей.

Цель изобретения - увеличение точности фильтрации.

На чертеже приведена электрическая схема пространственного фильтра.

Пространственный фильтр содержит лервый алгебраический сумматор 1, первый и второй умножители 2 и 3, второй алгебраический сумматор 4, первый блок 5 задержки, четвертый умножитель 6, третий алгебраический суматор 7, второй блок 8 задержки, многоотводную линию 9 задержки, блок 10 умножителей, четвертый алгебраический сумматор 11, третий блок 12 задержки, блок 13 экстраполяции, бло 14 памяти и третий умножитель 15.

Пространственный фильтр работает следующим образом.

На первый вход первого алгебраического сумматора 1 поступает смесь измеряемого процесса и белого шума наблюдения в соответствии с выражени ем

Z(ix,iu) X (i,c,iu)

xq(in,ijj)

где Z(i,fu) - H(i4,i) X(i

V

40

А .А

Чф (ix-1 ,i /iy-1 ,iu) q(ix-1,iu/

/4-2,13) + l - P (,Ц, )Pm/ix-1,iu, ix-1,iu)

Г(Л/

/ix-1,i)

L

n-мерный вектор наблюдаемого процесса, m-n-мерная матрица измерений,

tn-мерный вектор белого нормального шума наб- людения с заданной ин- реализуется на ВЬ1ходе второго алгеб.

тенсивностью гЧ

не коррелированной с раического сумматора 4, оценка ин45 терполяции q ( (ijt-1 Дч 1-и определяемая уравнением

(3)

не коррелированной порождающим шумом w ()t

i«

на второй вход - оценка экстраполяи, приведенная к размерности векто- ,-п

наблюдения:

л

q(i,iu)Lx - 1,iu) 9(i

A33

1 1 4

)

+ R(ix,i + N(iҐ ,i.

V

- 1

j r. ljir

)q(i ,i - 1/iy - 1,i) +

-1/ix- (2)

55

)qU1(i,- 1Д

де q(i,-1fi /ix-1,i)

q(i

ji.i -l/ijj-l ,i)

оценка фильтрации, полученная на предыдущем шаге по всем наблюдениям, включая последнее в точке

ix-1 ,iy, оценка интерполяциив точке

5 0

5

Q

-X

ij-1,

,r1 ifl-1/it-1,i)

5

построенная на основе всех наблюдений, включая последнее в точке

оценка интерполяциив точке ix-1,iy1,

построенная на основе всех наблюдений, включая последнее в точке iy-1,i.

0

Оценка фильтрации

А .А

Чф (ix-1 ,i /iy-1 ,iu) q(ix-1,iu/

/4-2,13) + l - P (,Ц, )Pm/ix-1,iu, ix-1,iu)

Г(Л/

/ix-1,i)

L

реализуется на ВЬ1ходе второго алгеб.

(3)

терполяции q ( (ijt-1 Дч 1-и определяемая уравнением

i«

х Р

,v

(iy-1,i -1/ix-1,i) q(ix-1, i-u-1/ix-2 iy)

3 ,о

(ix-1,i,

i4.,,i)HT(ix-1,i) B(iy-1,

x

LU J-ц Ч 11 4i

iu)-fzCijt-1 ,iu) - H(ix-1,iu)

X1

q(ix-1 .iu/ix-Z.in).

(4)

реализуется на выходе третьего алгебраического сумматора 7. Оптимальная

51543541-.6

по критерию минимума среднего квадра-A((ix,iu) H(ix-1До) та ошибки интерполяционная оценка „- ... , . . л ч f -ч

Tt(ixiiu-1/i,i-1 Ли) описывается урав- ,. . . 1 -

нением «

Ст (ix,i,j),(13)

q(ix,i(,-1/i4-1 ,1ц Ч (1Х,Ц-1/i i -П + 4- a i i -1 Fa(

I 1X 14 X Чл V.1 I ,.oT0 J

« -Jx C -I ff1Q(

jx, () + 5lq(i,-o + p fi i -i-i i W о a .-r. / + . Z- J x. 14-

ia-1,jx,i4) (Jx,iu), J (5) T g 3

3 3 3x H (j,ij-U-qJ (jx,i|-1i

где q(i,,,jx,j ) - коэффициентj i.-l) + P,(ix ,i,-1 ;

0 ° передачи 15-,, d т x J

3())H (j,iu)-q (ix. iu

цесса, кото-,. ,1/Л

1 J x ч v.14;

рыи равен}

20AU () P9((V1

q(ix,,j/,j) -P.yi; ,+ Ј P ( -r,j Ј 1)r

т -|/ -. i.1 Т о d

ч J-u

JX Ju O, Jx Ju Jjt Jq L

- P: (jx,j«,,j,,ju)-p (

Jn ix

V vjjt.j,o;y

HT(jx,iu-1)-qI (ix,, a.-i Э

( 6 У1)+ -fr 4(

Коэффициенты, входящие в матрицу (i)H (j Ґ ,iu )q,(i,(

V

ошибок экстраполяции /ч ел

J x ill U

,1г1хду) -ф a,,,,).A,(ix,iu) р5(м-1дч) 30

riVLK l- l

Ul/i,,) + К(1х,)Наах,) + At(ix,i,) - Н4(ч-Г,1,).

+ N(ix,iy)H3(ix,i) + Bw(iI,i,)f(7),P(ix-1J3;ix-1,)x

где 35 ХНГ (ix-1 ,Ј,).(16)

Ј

I i.1

Jn ix

o;y

HT(jx,iu-1)-qI (ix,, a.-i Э

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение точности фильтрации. Фильтр содержит алгебраические сумматоры 1,4,7 и 11, умножители 2,3,6 и 15, блоки задержки 5,8 и 12, блок экстраполяции 13 и блок памяти 14. Цель достигается путем получения оптимального алгоритма вычисления интерполяционной оценки с помощью введенных многоотводной линии задержки 9 и блока умножителей 10. Эти интерполяционные оценки необходимы для формирования выходного рекуррентного алгоритма построения оценок экстраполяции. 1 ил.

H,(iy,iu) CTi (ix ,iu) (;pT(ix,iu)+Матрицы ошибок экстраполяции; вхос oтr1 А с- дящие в уравнения (11) - (16) и в.

+ ,Ux,iyR Ux, + A(ix,i xуравнения для коэффициентов (5), (ix,iy) (8)40 сываются выражениями

Hft(ix,ij) CTa(ix,i)9T(ix,i) +

ч- Fa(ix,ia)RT(ix,i.) + AaXix,(i« + 1.Vi;Jx.-D

NT(ix,J, (9)« -PT(.V1.J,+1.VD

3 т(J,i + D + Р(1х + 1. 1

H5(ix,iy) CT3((ix,)+jx,ir2)RT(j,,ir1) + P(ix+1,

+ F3(iXjilJ)RT(i,,ia) + A3(ix,i)«-. + 2) NT(jr,irt) -.

). do)so a Jx+,

3 ,- I Z- Р(1х+1.)х

для пространственного фильтра имеют х «+

видх HT(k%,in-1)q (jy,iu-2jkx,

CTj(i,,i) P,(ix-1,isiiu-D NT(jx,i,-1) (17)

(11). . Г . 4

т- с г I- Для 1 e: J x lx, J ц 1,.- 1 ,

Ст2(1Х 1) «

.iu.i/.iu-l), (12)Р(Јх + 1,Ц-1-,1;1ч) Pcp.Ux + f,

i%-1 j«-1fiu) 9 (Jx.i) + + .iy-liJx.)

T(jK,i) + р(ц+1,

j,(,)NT(j)(,i) -

1,iu-i;k,

,yn

HT(k

V

V)r

XC4

Ox

Jt-1

It, И

,in-r,kv,it,-1) + Р 1Х-МГ,-ГД

НТ(Ц,1) .qT} (,k,,i)

V - fX.

3 ,-« T

x.iyO

RT(J

iv-i;kx;ii,-i) HT(k

15435418

устанавливается равным нулю, еспи этот -процесс не участвует плфор- миропании оценки интерполяции q(i, 5 iu-1/iy-1yi) и равным q$(i,iu-1, jyjju) если он используется в уравнении (5). На выходе четвертого алгебраического сумматора 11 реализуется полное уравнение оценки (5), причем с выхода блока 14 памяти поступает оценка фильтрации (111,1и- -1/iy,iu-1) , полученная на предыдущей строке. В блоках 5, 8 и 12 задержки происходит задержка оценок на один дискрет по оси ОХ для формирования рекуррентного алгоритма построения оценок экстраполяции.

10

15

20

Формула

з о

4

бретения

Чл ( ,1и-1;Ц,Ц-1)

Vl

V i

P(i + r,,kK,i)

Klfdc i.qJ jx-1,,kx

для 1

NT)V,)

J x ё i, j ,

p(ix+i,i,-i;i;i) pjpCin-H.i -niji -i). R(i,jy

для

J x A J V

Таким образом, получен оптимальный алгоритм вычисления интерполяционной оценки q(i, , 1 )

Уравнение (5) реализовано на линии 9 задержки, блоке 10 умножителей и четвертом алгебраическом Сумматоре 11. -процесс с выхода первого алгебраического сумматора 1 поступает на вход линии 9 задержки длиной 2-IK - дискретов, причем

перед записью -} (ix-1,iu.) происходит сдвиг ранее записанной информации и крайние значения (в данном случае (i-fk-1 Да- теряются. В бло- KIE 10 умножителей v -процессы умно- ж.йются на соответствующие коэффициенты, причем значение каждого коэффициента устандвпигыетгя в соответствии с уравненном (5) Коэффициент

0

5

0

5

0

5

0

5

Формула

з о

4

бретения

Пространственный фильтр, содержащий последовательно соединенные первый алгебраический сумматор, вход которого является входом пространственного фильтра, первый умножитель, второй алгебраический сумматор, пер- вый блок задержки, блок экстраполяции и третий умножитель, вход и выход которого соединены с вторыми входами второго и первого алгебраических сумматоров соответственно, последовательно соединенные четвертый умножитель, третий алгебраический сумматор и второй блок задержки, выход которого соединен с вторым входом блока экстраполяции, последовательно соединенные блок памяти, четвертый алгебраический сумматрр и третий блок задержки,выход которого соединен с третьим входом блока экстраполяции и вторым входом третьего алгебраического сумматора, причем выход второго алгебраического сумматора является выходом пространственного фильтра и соединен с входом блока памяти, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения точности фильтрации, введены блок умножителей и многоотводная линия задержки,. i-й -отвод которой, где

i 1,(21у- 2), , соединен с i-м входом блока умножитеней, 1-й выход которого соединен с (i + 1)-м входом четвертого ачгебрлчческого сумматора, причем вход многоотводной динии задержки соелинен с входом четвертого умножителя и нихо/юм первого алгебраического сумм.пора.