УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Советский патент 1973 года по МПК G06K9/62 

1

Устройство предназначено для Иапользо:вания в аппаратуре для распознавания образов и предсказывающих устройствах, в частности, в электронных системах автоматического контроля состояния элбктро- и радиооборудования летательных аппаратов.

Известно устройство для обработки электрических сигналов, содержащее блоки выделения максимального значения /признака, блоки вычисления модулей и датчики нормализованных средних значений признаков.

Цель изобретения - повышение эффективности обработки электрических сигналов при неполной информации о признаках.

Предлагаемое устройство отличается тем, что ОБО выполнено в Виде нескольких независимых каналов по числу обрабатываемых электрических сигналов, причем каждый канал содержит суммирующий нейрон, один возбуждающий и тормозящий входы которого подключены к соответствующим .выходам блока выделения максимального значения признака, другой возбуждающий вход - ко входу блока выделения максимального значения признака и к соответствующей входной щине, синаптическую ячейку, один выход которой подключен к выходу суммирующего «ейрона, а выход - к соответствующему входу блока вычисления модуля, и блок управления синаптическим весом, состоящий из нейрона, тормозящий вход которого соединен с соответствующим выходом блока выделения максимального значения признака, а выход - с другим входом синаптической ячейки, и генератора линейного на1пряжения, вход которого подключен к выходу нейрона, а ;выход - к возбуждающему входу нейрона.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - статическая характеристика нейрона.

Устройство содержит входную щину /ь блок 2i выделения максимального значения признака и его вариаций, суммирующий нейрон 5ь блок управления синаптическим весом

4i с нейроном 5i и генератором линейного напряжения ь синаптическую ячейку 7j, блок вычисления модуля Si, датчик нормализованного среднего значения признака 9.

На фиг. 1 приняты обозначения: Xi - текущее значение признака, A;ci-вариация признака, АА:1 Х1макс -XIMHH; XiMAKC. мин - СОответственно максимальное и минимальное значения признака, х - нормализованное текущее значение признака, (г -нормализованное среднее значение признака, GI - модуль разности между нормализованными текущим и средним значениями признака. Стрелка возле нейрона обозначает возбуждающий вход, кружочек - тормозящий.

На фиг. 2 приняты следуЮ|Щие обозначения: и - 1выходное напряжение, f - частота выходного сигнала, в - оорог восприимчивости нейрона.

Устройство состоит из одинаковый независимых каналов, число которых соот(ветствует количеству -признаков.

Составными элементами устройства является входная шииа, блок .выделения максимального значения .признака -и его вариаций 2, синаптичеакая ячейка 7, блок управления синаптическим весом 4, состоящий из нейрона 5 и генератора линейного на1пря;жения 6, блок вычи1Слення модуля 8 и датчик нормализованного среднего значения признака 9.

Синаитичеокая ячейка 7 - элемент с двумя входами и одним выходом -умножает сигнал, приложенный 1К одному входу, на некоторый коэффициент, значение которого регулируется через другой вход блоком 4.

Блок управления синаитическим весом 4 состонт из нейрона и генератора линейного напряжения. Нейрон предста-вляет собой аналог-дискретный преобразователь с возбуждающими и пороговЫМи входами. Статическая характеристика нейрона приведена на фиг. 2. Сигнал, приложенный к возбуждающему входу, способствует росту частоты выходного сигнала вплоть до участ1ка насыщения. Важная особенность нейрона-наличие у него изменяемого порога 8, управляемого через пороговые входы. Чем больше суммарный сигнал на этих входах, тем выше порог восприимчивости нейрона (характеристика нейрона при этом как бы «сдвигается вправо) и наоборот.

Особенность схемы - наличие управляющего входа. Если сигнала на этом входе нет, генератор 6 вырабатывает линейно нарастающее напряжение. Когда входной сигнал становится отличным от нуля, напряжение на выходе уменьшается окачком до нуля и остается на этом уровне до тех пор, пока приложен входной сигнал.

Блок вычисления модуля 8 со:бирают на нейронах по одной из известных схем.

Каждый канал устройства обслуживает один признак и функционирует независимо от остальных, поэтому работу устройства можно рассмотреть на примере одного (первого) канала (фиг. 1).

На входную шину li поступает текущее значение признака Xi. Блок 2i из всех возможных значений Xi выбирает и запоминает две величины:

макс И ЛЛ, - Xj макс минНа суммирующем нейроне 3i шкала измерения приводится к значению Xi мин- Это значит, что порог нейрона 3i должен быть равен вз1 Х1мин. Этот порог, задаваемый в виде разности двух сигналов от блока 2i, равен:

Нз :: Х макс ( макс i мин) -- минТогда подаваемое на его возбуждающий вход текущее значение признака преобразуется на выходе в величину вида Xi-Xi ммСигнал Xi нормализируется в виде

1 мин

-

макс мин

Для ЭТОГО на пороговый вход нейрона 5i подается сигнал Дх1 с выхода блока 2i, на возбуждающий вход - линейное напряжение с генератора 6i. При незначительном превышении возбуждающего сигнала над пороговым нейрон 5i выдает пороговый импульс, который сбрасывает напряжение генератора 6i окачком до нуля, и напряжение снова нарастает.

Частота имнульсации нейрона 5i может быть записана

f,-J,

1 макс + мин

где k - коэффициент, учиты1вающий размерность.

Подавая на входы синаптической ячейки 7i сигнал частоты fi вместе с сигналом Xi-Xi an, можно нормализовать текущее значение признака Xi в виде умножения. Таким образом, сигналы в канале .принимают значения от нуля до единицы то всем предъявляемым значенням признака.

Величина р, представляет собой нормализованное среднее значение признака Хь которое может быть вычислено или измерено заранее, на основании опыта нормального функ.ционирования объекта.

Модуль разности вычисляется блоком вычисления модуля в виде

а mod (л: - i.).

.,

Предмет изобретения

Устройство для обработки электрических сигнало;в, содержащее блоки выделения максимального значения .признака и блоки вычисления модуля, к одному входу которых подключены датчики нормализованных средних значений признаков, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности обработки сигналов в условиях неполной информации, оно выполнено в виде нескольких независимых каналов по числу обрабатываемых электрических сигналов, причем каждый из каналов содержит суммирующий нейрон, один возбуждающий и тормозящий входы которого подключены к соответст1вую1щим выходам блока выделения максимального значения признака, друЛй возбуждающий вход - ко входу его и к соответствующей входной шине, синаптическую ячейку, один вход которой подключен к выходу суммирующего нейрона, а выход - к соответст1вующему входу блока вычисления модуля, и блок управления синаптичеоким весом, состоящий из нейрона, тормозящий вход которого соединен с

соответствующим выходом блока выделения максимального значения признака, а выход- с другим входом синаптичеокой ячейки, и генератора линейного напряжения, вход которого подключен к выходу нейрона, а выход -

к возбуждающему входу нейрона.

макс

On