Устройство для выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения Советский патент 1992 года по МПК G01R23/16 

стационарной составляющей сигнала воспроизведения. Это устройство содержит также первый и второй формирователи ранжированных отсчетов, подсоединенные к блоку анализа, сумматор, выход которого подключен к блоку задержки, третий и четвертый блоки сравнения, соединенные первыми входами с блоком оперативной памяти, включенные последовательно счетчик импульсов и третий блок записи вклю- ценные последовательно дополнительный блок усреднения сигнала воспроизведения и пятый блок сравнения, дополнительный блок задержки, первый, второй, третий и четвертый дополнительные вычитающие блоки, первый и второй делители напряжения и формирователь опорных отсчетов, причем первый дополнительный вычитающий блок соединен первым входом через дополнительный блок задержки с блоком анализа, подключен первым выходом к входу дополнительного блока усреднения сигнала воспроизведения и подсоединен вторым выходом к первому входу пятого блока сравнения, первый выход которого соединен с первым входом сумматора, под-1 соединенного вторым входом к первому выходу формирователя опорных отсчетов, который подключен выходом к второму входу первого дополнительного вычитающего блока и соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков сравнения, подсоединенных вторыми выходами к счетчику импульсов, соединенному с вторым выходом пятого блока сравнения, выходы первого и второго формирователей ранжированных отсчетов соединены через второй и третий дополнительные вычитающие блоки с первыми входами соответственно первого и второго делителей напряжения, подсоединенных вторыми входами к выходу четвертого дополнительного вычитающего блока, выход которого соединен с первым формирователем ранжированных отсчетов, а выходы первого и второго делителей напряжений подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого блоков сравнения.

Недостаток этого устройства для выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения состоит в значительной погрешности выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения.

Целью изобретения является повышение точности выделения стационарной и не- стационарной составляющих сигнала воспроизведения.

С этой целью в устройство для выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения

введен блок коррекции, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом счетчика импульсов и с блоком оперативной памяти, а выход - с третьим входом сумматора.

На чертеже изображен один из возможных вариантов предлагаемого устройства для выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения.

Устройство содержит соединенные последовательно блок 1 воспроизведения, блок 2 анализа, блок 3 задержки, блок 4 последовательного сравнения и счетчик 5 количества инверсий, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков 6 и 7 сравнения,блок 8 оперативной памяти, первый и второй блоки 9 и 10 буферной памяти, блок 11 вычисления характеристик стационарной составляющей сигнала воспроизведения, блок 12 вычисления нестационарной составляющей сигнала воспроизведения, первый и второй блоки 13 и 14 записи,блок 15усреднения сигнала воспроизведения и вычитающий блок 16. Вторые входы первого и второго блоков б и 7 сравнения соединены с раздельными выходами блока 8 оперативной памяти, выход которого соединен с выходом блока 2 анализа. Первый и второй блоки 9 и 10 буферной памяти подключены входами к второму выходу блока 3 задержки и соединения управляющими входами с выходами первого и второго блоков 6 и 7 сравнения. Блок 11 вычисления характеристик стационарной составляющей сигнала воспроизведения включен между выходами первого блока 9 буферной памяти и входом первого блока 13 записи. Выход блока Т2 вычисления нестационарной составляющей сигнала воспроизведения подключен к входу второго блока 14 записи. Первый вход вычитающего блока 16 подключен к первому выходу блока 15 усреднения сигнала воспроизведения. Второй вход вычитающего блока 16 подсоединен к выходу второго блока 10 буферной памяти и к входу блока 15 усреднения сигнала воспроизведения. Выход вычитающего блока 16 соединен с информационным входом блока 12 вычисления характеристик нестационарной составляющей сигнала воспроизведения. Второй выход блока 15 усреднения сигнала воспроизведения подключен к входу блока 2 анализа. Управляющие входы первого и второго блоков 9 и 10 буферной памяти соединены с управляющими входами блока 12 вычисления характеристик нестационарной составляющей сигнала воспроизведения.

Устройство содержит также формирователи 17 и 18 ранжированных отсчетов, подсоединенные входами к блоку 2 анализа, сумматор 19, выход которого подключен к блоку 3 задержки, третий и четвертый блоки 20 и 21 сравнения, соединенные первыми входами с блоком 8 оперативной памяти, включенные последовательно счетчик 22 импульсов и третий блок 23 записи, включенные последовательно дополнительный блок 24 усреднения сигнала воспроизведения и пятый блок 25 сравнения, дополнительный блок 26 задержки, первый, второй, третий и четвертый дополнительные вычитающие блоки 27-30, первый и второй делители 31 и 32 напряжения и формирователь

33опорных отсчетов Первый дополнительный вычитающий блок 27 соединен первым выходом с входом дополнительного блока 24 усреднения сигнала воспроизведения и подсоединен вторым выходом к первому входу пятого блока 25 сравнения. Первый выход пятого блока 25 сравнения соединен с первым входом сумматора 19, подсоединенного вторым входом к первому выходу формирователя 33 опорных отсчетов. Формирователь 33 опорных отсчетов подключен вторым входом к второму выходу первого дополнительного вычитающего блока 27 и соединен с первыми выходами третьего и четвертого блоков 20 и 21 сравнения, подсоединенных вторыми выходами к счетчику 22 импульсов, соединенному с вторым выходом блока 25 сравнения. Выходы первого и второго формирователей 17 и 18 ранжированных отсчетов соединены через второй и третий дополнительные вычитающие блоки 28 и 29 с первыми входами соответственно первого и второго делителей 31 и 32 напряжения. Вторые входы первого и второго делителей 31 и 32 напряжения подсоединены к выходу четвертого дополнительного вычитающего блока 30, вход которого соединен с первым формирователем 17 ранжированных, отсчетов. При этом выходы первого и второго делителей 31 и 32 напряжения подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого блоков 20 и 21 сравнения.

Устройство содержит, кроме того, блок

34коррекции, выполненный в виде блока замены сигнала выброса случайными данными. При этом первый и второй выходы блока 34 коррекции соединены соответственно с выходом счетчика 22 импульсов и с блоком 8 оперативной памяти, а выход - с третьим входом сумматора 19

Устройство для выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения работает следующим образом.

При поступлении текущего отсчета из блока 1 воспроизведения в блок 2 анализа этот отсчет фиксируется в нем счетчиком количества отсчетов. Из блока 2 анализа отсчеты поступают на первый и второй формирователи 17 и 18 ранжированных отсчетов, на дополнительный блок 26 задержки, на блок 8 оперативной памяти. В первом и втором формирователях 17 и 18 ранжирован0 ных отсчетов по мере накопления опорных отсчетов осуществляется их ранжирование. При этом в первом формирователе 17 ранжированных отсчетов ранжирование идет от ми- нимума к максимуму, а во втором

5 формирователе 18 ранжированных отсчетов наоборот - от максимума к минимуму. Далее ранжированные отсчеты поступают на второй, третий и четвертый дополнительные блоки 28, 29 и 30 вычитаний, где образуются

0 текущие разности минимального и последующего отсчета, максимального и последующего отсчета и разность максимального и минимального отсчетов. Эти разности поступают на первый и второй делители 31 и

5 32 напряжения и после них на третий и четвертый блоки 20 и 21 сравнения, на вторые входы которых подаются опорные напряжения, характерные для случайных данных Если эти отношения менее исследу0 емого, анализируемый отсчет поступает через счетчик 22 импульсов на третий блок 23 записи, а в противном случае анализируемый отсчет не выделяется и дальнейший анализ отсчетов прекращается.

5 По окончании выделения импульсных составляющих оставшиеся после анализа отсчеты разупорядочиваются с помощью формирователя 33 опорных отсчетов и поступают на сумматор 19 и на первый допол0 нительный вычитающий блок 27, на второй вход которого от дополнительного блока 26 задержки поступают с задержкой на время анализа ранжированных отсчетов последующие текущие значения отсчетов, а каждый

5 отсчет анализируется на принадлежность к импульсным составляющим сигнала воспроизведения, для чего находится значение первой разности этого отсчета с предыдущим, которое сравнивают со средним зна0 чением разностей всех предыдущих отсчетов. Если значение первой разности исследуемого отсчета превышает среднее значение разностей, этот отсчет классифицируется как принадлежащий импульсу и

5 фиксируется счетчиком 22 импульсов и третьим блоком 23 записи. Отсчеты, не выделенные как импульсные составляющие сигнала воспроизведения, поступают на первый вход блока 34 коррекции, на второй вход которого с блока 8 оперативной памяти

подаются случайные данные, В блоке 34 коррекции происходит замена импульса выброса на случайные данные, поступающие в этот промежуток времени с блока 8 оперативной памяти. С выхода блока 34 коррекции случайные данные подаются через сумматор 19 на блок 3 задержки, где каждый отсчет задерживается на время дискретизации и пропускается в блок 4 последовательного сравнения и в первый и второй блоки 9 и 10 буферной памяти. Затем в блок 4 последовательного сравнения поступает следующий текущий результат из блока 1 воспроизведения. В блоке 4 последовательно сравнения происходит сравнение последовательно каждого предыдущего отсчета со всеми последующими отсчетами. В результате сравнения формируется сигнал инверсии Лог.1, если предыдущий отсчет больше последующего, или сигнал инверсии Лог.О, если отсчет меньше предыдущего. Каждое значение текущей инверсии Лог. 1 нэп равляется в счетчик 5 количества инверсий, в котором расчитывается сигнал текущей инверсии.

Из блока 2 анализа в блок 8 оперативной памяти направляются текущие результаты в виде порядковых номеров и здесь же для каждого порядкового номера рассчитываются значения сигналов минимальной и максимальной инверсий и значение сигнала текущей инверсии. Если в результате сравнения получим, что сигнал текущей инверсии (сигнал стационарности) находится между значениями сигналов максимальной и минимальной инверсий, считается, что измеренная величина отсчета стационарна, Если эти условия не выполняются, формируется сигнал нестационарности по минимуму инверсии от первого блока 6 сравнения и сигнал нестационарности по максимуму инверсии от второго блока 7 сравнения. Имеется реализация с возрастающим трендом, если после сигналов стационарности идут сигналы нестационарности по максимуму инверсии, или реализация с убывающим трендом, если после сигналов стационарности идут сигналы нестационарности по минимуму инверсии. Последовательное

чередование условий появления сигналов нестационарности максимума и минимума по инверсии характеризует колебательный тренд, Наличие нескольких сигналов определяет несколько участков нестационарности реализации. По сигналам нестационарности отсчетов в первом блоке 9 буферной памяти закрывается память (ог момента поступления этого сигнала о стационарности), а все запоминаемые по сигналам нестационарности от-, счеты передаются в блок 11 вычисления характеристик стационарной составляющей. Дополнительно (при сигналах нестационарности) на блок 1.1 вычисления

характеристик стационарной составляющей поступают стационарные результаты от блока15усреднения сигнала воспроизведения. Второй блок 10 буферной памяти открывается только по сигналам о

нестационарности и закрывается по сигналам стационарности. Все запоминаемые данные с второго блока 10 буферной памяти поступают на блок 15 усреднения сигнала воспроизведения и вычитающий блок 16. С

выхода вычитающего блока 16 остатки разности поступают на блок 12 вычисления характеристик нестационарной составляющей сигнала воспроизведения. Стационаризация отсчетов в блоке 15 усреднения сигнала воепроизведения происходит до тех пор, пока не начинается выполнение условия нахождения сигнала текущей инверсии между сигна- лами максимальной и минимальной инверсий, то есть в течение времени, пока

будут присутствовать сигналы о нестационарности отсчетов.

Формула изобретения Устройство для выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения по авт.св. № 1171723, отличающееся тем, что, с целью повышения точности выделения стационарной и нестационарной составляющих сигнала воспроизведения, в него введен блок коррекции, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом счетчика импульсов и с блоком оперативной памяти, а выход-с третьим входом сумматора.