Устройство для приема и обработки информации Советский патент 1981 года по МПК G08C19/28 

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

.Изобретение относится к области передачи данных, обработки.информации и определения характеристик случайных процессов и предназначено дпя выделения импульсных сигналов из помех с контролем достоверности принятого сообщения.

Известны устройства, решающие задачу выде тения импульсных сигналов.

Известно устройство для защиты от импульсных помех, позволяющее избежать их путем запирания приемного тракта на время их действия,содержащее соединенный со входом устройства злемент задержки,выход которого через прерыватель соединен со входом усилителя мощности, выход которого соеоединен с выходомстройства, импульсный детектор, подключенный ко второму входу щ)ерывателя через формирователь уровня, между входом элемента задерж-; ки и входом импульсного детектора включен усилитель-ограничитель АРУ 1.

Недостатками устройства являются: I. Невозможность подавления непрерывных помех и шумов, заменявшихся в полезный сигнал при прохождении Через радиолинию.

15 порога срабатывания формирователя управлякнцего импульса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для выделения импульсных

30 сигналов, содержащее последовательно соединенные усилитель, первый злемент задержки, инвертор, первый сумматор, амплитудный различитель, вто3рой элёмет задержки, второй сумматор, блок дифференцирования, пороговый блок и формирователь импульсов стандартной дпительности, второй вход первого сумматора соединен с выходом усилителя, а второй вход второго сумматора - со вторым выходо амплитудного различителя Г23 Однако устройство имеет низкую помехоустойчивость к воздействию флуктуационных. помех. Воздействие таких помех на импульсные сигналы приводит к модуляции их по длительно ти по случайному закону и, следовательно, информационные импульсы буДут отфильтрованы устройством как помеховые. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства. Поставленная цель достигается тем что в Устройство для приема и обработки информации, содержащее усилитель, вход которого соединен со входом устройства, выход - со входом блока задержки, формирователь импуль сов, выход которого соединен с выходом устройства, и канал обработки информации, включающий формирователь импульсных последовательност сумматор, блок дифференцирования, ам плитудный селектор и элемент задерж первый выход формирователя импульсных последовательностей соединен не посредственно с первым входом сумма тора, второй выход через элемент задержки - со вторым входом суммато выход которого через блок дифференцирования соединен со входом амплитудного селектора, введены блок управления, элемента ИЛИ, блок реЕистрации, дополнительные каналы обработки информации, в каждай канал обработки информации введены блок вычитания и счетчик, выход бло ка вычитания соединен со входом форм рователя импульсных последовательностей, выход амплитудного селекто соединен с первым входом счетчика и соответствующим входом первого элем та ИЛИ, выход которого через формирователь импульсов соединен со вхо дом блока управления, выход которог соединен са вторыми входами счетчик всех каналов обработки информации, выходы которых соединены с соответствукяцими входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом блока регистрации, первый вход блока вычитания каждого канала обработки информации соединен с выходом усилителя, второй вход - с соответствуняцим выходом блока задержки. На фиг. приведена функциональная схема устройства для приема и обработки информации; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняницие работу стройства. Устройство (фиг.1) содержит усиитель } с АРУ, блок 2 задержки,блок 3 управления, форьшрователь 4 импульсов, элементы ИЛИ 5 и 6, блок 7 регистрации в каждом канале 8к об-. работки информации, блок 9 - 9 вычитания, формирователь 10 импульсных последовательностей, сумматор 11 , блок 12 дифференцирования, амплитудный селектор 13х,- 13 , счетчик 14 и элемент 1514 задержки. На вход 16 устройства поступают последовательности видеоимпульсов, длительность которых априорно известна, но изменяется от импульса к импульсу по случайному закону из-за воздействия аддитивного шума. Усилитель с АРУ обеспечивает постоянство уровня сигнала на его выходе при изменении его на входе усилителя. Постоянство амплитуд импульсов с выхода усилителя 1 (фиг.2 а) позволяет использовать в амплитудных селекторах 13 неизменный уровень ограничения А (фиг.З к, м, nj. Блок 2 задержки осуществляет задержку в интервале времени, определяемом выражением i,-ft.f, С) где 1 - длительность (априорная) информационного импульса; Л - максимальное значение отклонения длителности импульсов от априорно известного. Значение величины ас определяется путем статической обработки результатов предыду1Щ1Х измерений или задается в соответствии с ожидаемым значением флуктуации длительности импульсов. Отводы в блок 2 задержки выполнены с дискретностью значений интервалов времени задержки. Величина интервала времени д выбирается так, чтобы при дифференцировании двух импульсов следующих через такой интервал, обеспечивалось получение неискаженных и хорошо различимых импульсов результата дифференцирования. 5 Существование указанного иитерва ла времени объясняется отличием характеристик блоков 12 дифференцирования от характеристик идеальных устройств дифференцирования. Таким образом, время задержки входных сигналов с усилителя 1 от выхода к выходу блока 2 задержки меняется согласно выражению: Ч,. -и..,.,п -It-i I irn,n+1,...,i2n где At- единичный интервал времени задержки; 1 1,2,,.п- номера отвода блока 2 задержки, блок задержки при этом имеет2п отводо причем п.Н дГ,() где йч. - величина, определенная в выражении (1) . Числом 2п определяется количество к налов 8 обработки инф мации; Задержанный и незадержанный сигн лы вычитаются в блоках 9i-9( вычита ния. В результате этой операции взаимокомпенсируются перекрывающиеся части информационных импульсов и спектральные составляющие шумов, вр мя корреляции, которых больше времен задержки в блоке 2, а также некоторые импульсы помех, случайно совпавшие по временному положению в прямом и задержанных процессах (фиг.2 д,ж,з Формирователи 10 производят разделение сигналов с выхода блоков вычитания по нулевому уровню на последовательности импульсов положительной и отрицательной полярности. Импульсы положительной полярности задерживаются элементами 15 -15|4 задержки. Время задержки этих импульсов элементами N каждого 1-го каняпа 8 обработки равно времени задержки сигналов в блоке 2, соответствующего данному значению i.Суммирование в сумматоре 11 задержанных положительных и незадержанных отрицательных импульсов, снимаемых с выходов формирователя 10, приводит к полному подавлению шумов и импульсов помех, за исключением небольшой их части, расположенной со стороны заднего и переднего фронтов импульсо 9 в интервале времени, равном задержке процесса для данного канала обработ-1 кя (фиг.З и , л, н). Эадаше и передаие 4Фонты псюскительных и отрицательных импул1С«в& этих последовательностей соваедаяп по времени только в тех канапяос, дщя которых длительность искажв|аюго информшщонного икшульса исходного процесса с выхода усилителя 1 оказались равной удв сдцвсту значе1ШЮ времени задержки виоке 2 и элементах 8. Диффере1в91|йОтив1е таких перепадов в блоках 12 12 дает импульс с удвоеиньм по амплитуде зца еинем в отличие от результатов дафференциро вания Ьстапьиых импульсов, временное положение задних и передних фрОнтов которых не совпало. Амшш удная сёлекция, осуществляемая ам ЕШйтуд1Шми селекторами позволяет выделить из импульсов результата дифференцирования фиг 3-к, м| только импульсы с удвоенной амплитудой, обеспечив тем самым окончательное выделение информационного импульса onpei деленной длительности на фойе щумов и.помех, Таким образом, каж;9|1й канал обработки настроен на выделе1шё «hp-. пульсов только определенной дгижтельности, величина которой задаете лременем задержки в блок 2 задерж1ф. Поскольку число каналов обработга выбрано так, что охватывает все возможные значения длительностей искаженных шумами информационных импульсов, то обеспечивается качественное выделение переданного, импульсного сообщения. Элемент ИЛИ 5 сводит выделенные амплитудными селекто| ами 13 - 13(ц импульсы в еданый поток 1фиг.З ф) . Формирователь 4 импульсов вырабатывает импульсы требуемой длительности, поступакидае на выход , 17 устройства. Число импульсов на выходах амплитудных селекторов 13,, подсчитанное за о.пределенный интервал време1Ш счетчиками lA(i , несет инормацию о количестве информационных мпульсов с длительностью, на котоую настроен тот или иной канал об-, аботки. Дискретность различаемых начений длительностей составляет еличину ь1 согласно (2) . Поэтому ожно считать, что каждое значение лительности импульса, выделенного том или ином канале обработки, наблщцапось во входной реализации слу чайного процесса в промежуток времен равный At . Подсчет числа импульсов потоков (фиг.З р,с,т) на некотором интервале времени, задаваемом блоком

3управления, позволяет реализовать измерение плотности распределения флуктуации длительности информационных импульсов методом дискретных ш |борок.

Оценка плотности распределения характеризуется соотношением

(a b:sr- (

где h - число импульсов, вьщепяемое в том или ином канале обработки; &t .- ширина дифференциального

коридора;

К - общее число выборок; I - номер канала обработки. Общее число выборок К подсчитывается блоком 3 управления путем счета сформированных формирователем

4информационных импульсов за один и тот же интервал времени, и в процессе измерений остается числом постоянным. Не изменяется также и ширина дифференциального коридора д t, поэтому значение плотности вероятности определяется числом импульсов h.. Так как анализ времени пребывания реализации случайного процесса в интервале at производится параллельно для всех интервалов д , посл окончания цикла усреднения результат тов измерений в счетчиках 14|ц записан ряд дискретных значений плотности распределения флуктуации длительности измерительных импульсов.

По сигналу с блока 3 управления дискретные значения плотности распределения выводятся из счетчиков 14 через элемент ИЛИ 6 последовательно, начиная с канала, настроенного на выделение наибольшей длительности информационного импульса.

Интервал времени между считыванием результатов измерений выбир тся кратньо4 по ширине дифференциаль-ного коридора и равным скорости вывода информации блоком 7 регистрации. Регистрация значений плотности распределения может производиться в цифровом виде или в виде точек, ордината которых соответствует измеренному значению плотности распределения. Полученное графическое |ИЗображение плотности распределения позволяет определить математическоё ожидание, среднеквадратическое отклонение и отличие закона распределения исследуемого случайного процесса от нормального, другие характеристики входного случайного процесса.

При необходамости контроля достоверности принимаемых сообщений без анализа закона распределения можно использовать результаты счета импульсов hjсчетчиков 14 канала, настроенного на априорно заданную длительность информационных сигналов. При приеме достоверной информации h() К, с ухудшением достоверности, иеравенство будет усиливаться.

При приеме телеметрической информации с ШШ, в других временных системах, вычисленное значение среднеквадратического отклонения флуктуации доительности может быть использовано для корректировки результато телеизмерений.

Предлагаемое устройство имеет пошенную помехоустойчивость к воздействию флуктуационных шумов, позволяющую уверенно вьщелять информационны импульсы из помех. Оценка и регистрация значений плотности распределения, сопутствующего приему случайного процесса, позволяют судить о достоверности принятых сообщений, создают предпосьшки для автоматизации процесса отбора информации.

Формула изобретения

Устройство для приема и обработки информации,содержащее усилитель, вход которого соединен со входом устройства,выход - со входом блока задержки,формирователь импульсов,выход которого соединен с выходом устройства, и канал обработки информации включакявдй формирователь импульсных последовательностей, сумматор, блок дифференцирования, амплитудный селектор и элемент задержки, первый выход формирователя импульсных последовательностей соединен непосредственно с первым входом сум матора, второй через элемент

задержки - со вторым входом сумматора выход которого через блок дифференцирования соединен со входом амплитудного селектора, отличающе|е с я тем, что, с целью повьшения |помехоустойчивостк устройства, в не введены блок управления, элементы ИЛИ, блок регистрации, дополнительные каналы обработки информации, в каждый канал обработки информации введены блок вычитания и счетчик, выход блока вычитания соединен со входом формирователя импульсных пос довательностей, выход амплитудного селектора соединен с первым входом счетчика и соответствующим входом первого элемента ИЛИ; выход которого через формирователь импульсов соединен со входом блока управления выход которого соединен со вторыми входами счетчиков всех -каналов об910работки информации, выходы которых соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом блока регистрации, первый вход блока вычитания каждого канала обработки информации соединен с выходом усилителя, второй вход - с соответствующим выходом блока задержки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 418984, кл. Н 04 В 1/10, 1970, 2.Авторское свидетельство СССР № 658784, кл. Н 04 Q 1/36, 1977 (прототип) .

о