Устройство для рапознавания сигналов звукового диапазона Советский патент 1980 года по МПК G10L15/00 

ключей к выходу элемента дифференцирования, второй сумматор входы которого подключены к выходам элемента днфференцироваяия и инвертора а выход - ко входу третьего уси лителя-ограничителя, четвертый усилитель-ограничитель, вход которого соедикек с выходом полосового фильтра, подк.гсочённого ко входам параллельно соединенных элемента дифферендированИЯ и инвертора, выходы усилителей-ограничителей соединены со входом блока выделения признаков На фиг 1 представлена-, блок-схеМа предлагаемого устройства; на фиг.2 фазовое изображение координат.

Устройство содержит последователь но соединенные блок 1 ввода, усилитель 2, полосовой фильтр 3, блок 4 формирования импульсов фазового представления сигналов, блок 5 выделения признаков, состоящий из последовательно соединенных логических элементов И б и интегрирования 7, блок 8 сравнения с-эталоном, блок 9 принятия решения и блок 10 формирования временных интервалов, выход которого подключен к соответствующим входам логических элементов И б блока 5 выделения признаков, а вход к блоку 11 обнаружения сигнала, вход которого соединен с выходом усилителя 2. Блок4 содержит элемен дифференцирования 12, первый сумматор 137 инвертор 14, второй сумматор 15 и усилители-ограничители 1619.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал характеризующий состояние технического объекта, воспринимается блоком 1, которым может быть антенна/ микрофон или магнитофон, и через усилитель 2 поступает на полосовой фильтр 3 с частотой пропускания до 10 кГц и на вход блока 11 обнаружения сигнала, на выходе которого появляется импульс, формирующий интервал длительности анализа, который нужен для распознавания состояния исследуемого объета в блоке 10 формирования интервалов. Из полосового фильтра поступает сигнал исследуемого объекта на блок 4.

Основная новизна предлагаемого устройства заключена в отображении исходного сигнала на фазовую плоскость и извлечении информации изнее. Траекторию движущейся изображающей точки на фазовой плоскости принято называть фазовым изображением. Для этого нужны две координат С помощью элемента дифференцировани 12 получаем первую производную сигнала. Таким образом, в блоке 4 имеются напряжения двух фазовых координ Из двух фазовых координат получа фазовое .изображение X(У) (см. фиг.2 Это изображение пересекаем прямыми

на восемь областей (в общем случае может бытьМ) и подсчитываем, сколько времени движется изображающая точка в этих областях.

Полученное изображение и являетется структурной связью между сигналом и его производной в совпадающие моменты времени.

Для получения напряжений, характеризующих время пребывания точки в областях, достаточно из аналогов, эквивалентных фазовым координатам, сформировать прямоугольные импульсы соответствующие выполнению условий пребывания изображающей точки в област х фазовой плоскости, и потом проинтегрировать их. Поэтому к первому 13 и второму 15 сумматорам подводятся напряжения исходного сигнала к его производной для формирования соответственных сигналов: иу х-кх, где к коэффициент усиления. Усилители-ограничители 16 - 19 вырабатывают прямоугольные импульсы, соответствующие выполнению условий: у иу , . С помощью логических элементов И 6 в блоке 5 создаются импульсы, эквивалентные условиям, при которых изображающая точка находится в соответсвующих областях фазовой плоскости. Эти условия записываются следующим образом .

для 1 области f (1)г(1, если

1 У

1 0 о, в других случаях, - -1 - - п„ (U(l, если

У :Х-КХ о

), в других случаях,

11, если 0 X О ), в других случаях.

11, если О, л 3, в других

случаях,

11, если ,

). X 0 О, в других случаях, 1, если О, (

0,в других случаях,

1,если о,

) (t)

О, в других .случаях.

1, если. « X О,

)g(t).

X О

О, в других 1случаях,

где )-r)g(t) - меандровые функции, характеризующие время пребывания изображающей точки фазового изображения в соответствующих областях фазовой плоскости Х(х).

Элементы интегрирования 7 блока 5 интегрируют полученные импульсы 0, ( t ) / таким образом получаем восемь напряжений за интервал времени анализа сигнала, поступающего из блока 10 формирования интервалов которые характеризуют время пребывания точки фазового изображения в советствующих областях фазовой плоскости X (х) и отражающие структурны связи между входным и продифференцированным сигналами в реальном масштабе времени.

Полученные напряжения используют в качестве признаков. Блок 5 подает эти напряжения на блок 8,.в котором с помсядью пороговых логических элементов эти напряжения - признаки срниваются с напряжениями-признаками эталонных образцов возможных соетояний исследуемых объектов. ЛВ блоке 9 принимается решение о конкретном входом сигнале и, тем саК1ЫМ, о состоянии исследуемого объекИспользование новых элементов- дифференцирования, первого и второго сумматоров, инвертора и четырех усилителей-ограничителей в блоке фомирования импульсов фазового представления сигнгшов позволяет извлеч информативные признаки из фазового изображения на фазовой плоскости з((Х) и, тем самым, повысить достоверность распознавания состояний ис следуемых технических объектов в реальном масштабе времени.

Результаты моделирования распоз,навания пяти состояний по признакам напряжениям, пропорциональным времени пребывания изображающей точки в секторе фазовой плоскости X(х), представлены в таблице.

Состояние

На,дежность распознавания; для контрольной выборки, %

93,4 100,0

96,7 90.0 96,7

Формула изобретения Устройство для распознавания сигналов звукового диапазона, содержаще последовательно соединенные блок ввода, усилитель и полосовой фильтр блок формирования временныхинтервалов , вход которого подключен к блоку обнаружения сигнала, соединенному со входом полосового фильтра, а выход - со входом блока выделения признаков, блок сравнения с эталоном, выход которого соединен со входом блока принятия решения, а вход - с блоком выделения признаков-, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности распознавания, в него введен блок формирования импульсов фазового предсталения сигналов, включающий первый сумматор, выходы которого подключены ко входу и выходу- элемейта дифференцирования, а выход - к первому усилителю-ограничителю, второй усилитель-ограничитель, вход которого подключен к выходу элемента дифференцирования, второй сумматор, входы которого подключены к выходам элемента дифференцирования и инвертора, а выход - ко входу третьего усилителя-ограничителя, четвёртый усилитель-ограничитель, вход которого соединен с выходом полосового фильтра, подключенного ко входам параллельно соединенных элемента дифференцирования и инвертора, выходы усилителей-i ограничителей соединены со входом блока выделения признаков.

Источники информации, 11ьинятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 355621, кл. G 06 F 15/36, 1970.

2.Патент США 3686669, кл. 343-55 А, 1972 (прототип).

dx(t) .

-dr