Устройство для распознавания случайных сигналов Советский патент 1982 года по МПК G06G7/52 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использовано в устройствах распознавания случайных сигналов. Известны устройства, для распознавания случайных сигналов, содержащие линейные дискриминаторы, блоки управления и индикации fl . Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для классификации шумов с произвольной спектральной плотностью, соде{ жашее блок выделения, признаков, вход которого является входом устройстйа, а выходы соединены с входами дискриминаторов, блок перестройки структуры, блок управления и индикации Г21 . Недостатком этого устройства явля ется сложность, обусловленная сложность алгоритма распознавания. Цель изобретения - упрощение .уст.ройства. Эта цель достигается тем, что в устройство для распознавания слз айных сигналов, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобра- . зователь, вход которого является входом устройства, цифровой вычислительный блок, содержащий генератор тригономет- рических функций, узел умножения ,два сумматора, .два квадратора и узел деления, первые входы узла умножения и первого квадратора ют})ровогЬ вычислительного блока соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход узла умножения подключен к-выходу генератора тригонометрических функций, а выход соединен со входом первого сумма-, тора, выход которого через второй квадратор подключен к первому входу узла деления, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, подклк ченного входом к выходу первого квадратора, второй выход узла умножения соединен со входом запуска генератора тригонометрических функций, выход узла деления цифрового вычислительного блока подключен к информационнрму входу oneративного запоминающего блока, две схемы сравнения, первые входы которых объединены, два элемента И, блок управления, включающий узел оперативной памяти и последовательно соединенные элемент ИЛИ, счетчик импульсов и генератор TaxTOBbtiit импульбов, информахшок тлз1й вход узла оперативной памяти подключен к выходу элемента-ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с первыми выходами первой и второй схем сравнения соответственно, вторые выходы которых соединены с первыми входами элементов И соответственно, выход генератора тактовых импульсов блока у 1равления соединен с управляющим входом опёрат1шного запоминающего блока, . вторые входы схем сравнения соединены с выходом узла оперативной памяти блока управления, вторые входы элементов И соединены с шиной логической единицы, а их выходы являются выходами устройства, введены постоянно запоминающий блок, блок умножения и дополнительный сумматор, управляющий вход пострян Но-запоминающего блока соединен с выходом генератора тактовых импульлов блока управления, а выход подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого соединен с выходом оперативного (запоминающего блока, а выход через дополнительный сумматор подклю чен к первому входу первой схемы сравнениЕ,

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства ; на фиг. 2 - схема нифрового вычислительного блока ; на фиг. 3 - схема блока управления..

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, цифровой вычислительный блок 2, опе)ативный запоминающий блок 3, блок 4 умножения, постоянно запоминающий блок 5, дополнительный сумматор 6, блок 7 управления схемы 8 и 9 сравнения, элементы И Ю и 11.

Цифровой вычислительный блок 2 со-гдержит генератор 12 тригонометрически функций, узел 13 умножения, первый квадратор 14, первый и второй сумматоры 15 и 16,.второй квадратор 17, узел 18 деления.

Блок 7 управления включает элемен- Tbt ИЛИ 19, генератор 2О тактовых импульсов, счетчик 21 импульсов, узел 22 оперативной памяти.

Устройство работает следующим об{эадом. 92

-jWl

х,с

для частоты , при i 0, 1, 2, .. .М- 1.

Накопленное эначение произведений возводится в квадрат с помощью квадратора 17 и поступает на вход узла разделения. С помощью квадратора 14 и сумматора 16 происходит вычисление величины, КМ „N(1 д

12, ciw, .

0

которая поступает на второй вход узла 18 деления. С его выхода снимается вьгчисленное значение оценки нормированного энергетического спектра 44 После преобразования в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем 1 распознаваемого сигнала X -(t) отсчеты сигнала поступают на вход цифрового вычислительного блока 2, который осуществляет вычисления оценки энергетического спектра QCujT с поМЬШью, например алгоритма дискретного преобразования Фуръё прбизводит нормировку оценки ,) следующим образом RH С QCL.) .L,0 для частоты U О, 1, 2, . Цифровой вычислительный блок работает следующим образом. Отсчеты распознаваемого сигнала, поступающие с аналого-цифрового преобразователя, умножаются в узАе 13 умножения на соответствующие значения тригонометрической функции ;f Tгде Ц - номер частоты, на которой производится оценка энергетического спектра сигнала; N - число отсчетов; i - номер отсчета сигналов, которые формируются в генераторе 12 значений тригонометрических функций. В сумматоре 15 происходит накопление значений произведений на частоте L, , которое поступает в оп ративный запоминающий блок 3. После вычисления G,(u) происходит вычисление оценок нормированного энергетического спектра на частоте L + 1, I, + 2 и т. д., которые также, подаются в оперативный запоминающий блок 3. Значения (5((ц)по мере вычисления поступают в оперативный запоминающий блок 3. Объем его памяти определяется на этапе обучения в зависимости от классов распознаваемых сигналов. После вычисления оценки включается Генерато 20 тактовых импульсов, находящийся в блоке управления. В темпе поступления тактовых импупьсов происходит выбор из соответствующих ячеек оперативного запоминающего блока 3 и постоянного запсэминающего блока 5 величин ц (и-) к I, и перемножение их в узле 4 умножения. Результаты перемножения накапливаются в сумматоре 6. Таким образом, происходит вычисление оценки . спектрального момента мЯ Зл # кизди). Непосредственно для распознавания испо зуются оценки спектральных моментов числовых характеристик энергетического спектра, одно;значно характеризующие энергетический спектр распознаваемого сигнала. В дальнейщем принимается рещение о принадлежности случайного сигнала распознаваемому классу объектоЁ. При расспознавании двух классов рещаюшёё правило имеет вид ,если /X. g Д-1 то /(-gE К1, если , &Ч то /Xg&Fl где д1 и Д 2 - пороги срабатывания схем 8 и 9 сравнени В узле 22 оперативной памяти- хранятся значения порогов срабатьгоания Д 1 и Д 2 пороговых элементов 8 и 9Счетчик 21 подсчитывает количество циклов распознавания, которое определяется числом спектральных моментов, участвующих в распознавании. Число спектральных моментов определяется на этапе обучения и обычно составляет 2в зависимости от заданной точности рас познавания и вида распознаваемых сйГг налов. Генератор 20 тактовых импульсо в нужном темпе управления выбором из оперативного запоминающего блока 3, . и постоянного запоминающего блока 5, соответственно значений оценок норми- ; рованного спектр а и весовых коэффиииентов. Выходные импульсы элемента ИЛИ 19 управляют работой блока 22, в котором хранятся пороговые значения Д 1 и Д2. При вьшолнении одного из условий на выходе соответствующей схемы срарнения формируется импульс, который поступает на первые входы схем элементов И Ю и 11, ко вторым входам которых подключено постоянное напряжение. На выходе элементов И будет формироваться импульс, который указывает на принадлежность сигнала X(t) тому или иному классу объектов. Выходы эле-, ментов И могут быть подключены к световым индикаторам с. указанием класса объектов. При попадании оценки // в зону неопределенности - л2с других выходов схем сравнения снимаются импульсы, которые поступают на блок 7 управления. Импульсом с выхода элемента ИЛИ 19 узел 22 оперативной памяти переключается на выдачу порогов сраб 1тывания д1 и u2, соответствующих распознаванию при спектральном Моменте 5 +1. Этот же импульс фиксируется счетчиком 21. Генератор 20 тактовых импульсов продолжает работать, вьщавая импульсы в оперативный запоминакнцвй блок 3 и постоянный запоминающий блок 5. Под действием этих импульсов происходит выбор из соответствующих ячеек оценок нормированного Энергетического спектраU О, 1, 2, ...,N/2, и весовых коэффициентов L, , L, О, 1, 2,..., N/2, которые перемножаются в блоке 4 и накапливаются в сумматоре 6. Сумматор 6 может быть выполнен таким образом, чтобы происходило обнуление после N /2 циклов суммирования. Однако результаты распознавания некоторых щумовых и импульсных случайных сигналов показали, .что оценка не пре- выщает 1% от величины оценки , так что сумматор 6 выполняется без обнуления после N/2 циклов суммирования. Процесс распознавания заканчивается при срабатывании элементов И 10 или 11, либо после заполнения счетчиков 21. По сигналам световых индикаторов, принимается решение о классе распознаваемых сигналов, либо о том, что устройств10 распознавания не отнесло сигнала ни к одному из распознаваемых классов в пределах заданной точности. При этом импульс

с выхода счетчика 21 выключает генератор тактовых импульсов.

Формулаиэобретения

Устройство для распс знавания случайных сигналов, содержащее аналогоцифровой преобразователь, Ьход которого является входом устройства, цифровой вычислительный блок, содержащий генератор тригонометрических функций, узел умножения, два сумматора, два квадратора и узел деления, первые входы узла умножения и первого квадратора цифрового вычислительного блока соединены с выходом аналого-цифрового преобра- зователя, второй вход узла умножения поключен к выходу генератора тригономет рических функций, а выход соединен со входом первого сумматора, выход которого через второй квадратор подключен к первому входу узла деления, второй вход которого .соединен с выходом второго сумматора, подключенного входом к выходу первого квадратора, второй выход узла умножения соединен со входом запуска генератора тригонометрических функций, выход узла деления цифрового вычислительного блока подключен к информационному входу оперативного запоминающего блока, две схемы сравнения, первые входы которых соединены два элемента И, блок управления, включающий узел оперативной памяти и последовательно соединенные элемент ИЛИ счетчик импульсов и генератор тактовых

импульсов, информационный вход узла оперативной памяти подключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединеиы с первыми входами первой и второй схем сравнения соответственно, вторые выходы которых соединены с первыми входами элементов И соответственно, выход генератора тактовых импульсов блока управления соединен с управляющим входом оперативного запоминающего блока, вторые входы схем сравнения подключены к выходу узла оперативной памяти блока управления, вторые входы элементов И соединены с шиной логической единицы, а их выходы являются выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит постояно-запоминающий блок, блок умножения и дополнительный сумматор кричем управляющий вход постоянно-запоминающего блока соединен с выходом генератора тактовых импульсов блока управления, а -выход подключён к первому входу блока умножения, второй БХОД которого соединен с выходом оперативного Запоминающего блока, а выход через дополнительный сумматор подключен к пер- йому входу первой схемы сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетелЕзСтво СССР

NO 371596, кл. qpe К 9/ОО, 1975. ..

2.Авторское свидетельство СССР № 595751, кл. Q06 К 3/00, 1978 (прототип).

/