SU1151988A1 - Digital filter - Google Patents

Digital filter Download PDF

Info

Publication number
SU1151988A1
SU1151988A1 SU833660744A SU3660744A SU1151988A1 SU 1151988 A1 SU1151988 A1 SU 1151988A1 SU 833660744 A SU833660744 A SU 833660744A SU 3660744 A SU3660744 A SU 3660744A SU 1151988 A1 SU1151988 A1 SU 1151988A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
input
output
adder
multiplier
block
Prior art date
Application number
SU833660744A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Федорович Николаев
Татьяна Георгиевна Макарова
Original Assignee
Предприятие П/Я В-2749
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я В-2749 filed Critical Предприятие П/Я В-2749
Priority to SU833660744A priority Critical patent/SU1151988A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1151988A1 publication Critical patent/SU1151988A1/en

Links

Abstract

ДИСКРЕТНЫЙ ФИЛЬТР, содержащий первый сумматор,выход которого подключен к входу первого умножител , выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход которого подключен к входу первого блока элементов задержки, выход которого  вл етс  информационньм выходом фильтра , второй умножитель, второй вход второго сумматора соединен с входом третьего умножител , выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого  вл етс  информационньм входом фильтра, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  точности, в него введены четвертый, п тый и шестой умножители, лини  задержки, третий, четвертый и п тый сумматоры, группа умножителей, второй блок элементов задержки, выход первого сумматора подключен к входу четвертого умножител  и входу линии задержки, -й (,N) вькод которой подключен к входу i-ro умножител  группы, выход которого подключен к i-му входу третьего сумматора, выход которого подключен к входу второго умножител , выход которого подключен к первому входу четвертого сумматора, втброй вход которого подключен к выходу п того умножител , вход которого соединен с первым входом п того сумматора (Л и подключен к виходу второго блока элементов задержки, вход которого под ключен к выходу шестого з множител , вход которого подключен к выходу п того сумматора, второй вход которого подключен к выходу четвертого умножител , выход четвертого сумматора подел ключен к входу третьего умножител , S х а выход первого блока элементов задержки - к (М+1)-му входу третьего сумматора. схDISCRETE FILTER containing the first adder, the output of which is connected to the input of the first multiplier, the output of which is connected to the first input of the second adder, the output of which is connected to the input of the first block of delay elements, the output of which is the information output of the filter, the second multiplier, the second input of the second adder connected with the input of the third multiplier, the output of which is connected to the first input of the first adder, the second input of which is an information input of the filter, characterized in that, in order to increase accuracy, it introduced the fourth, fifth and sixth multipliers, delay lines, third, fourth and fifth adders, a group of multipliers, a second block of delay elements, the output of the first adder connected to the input of the fourth multiplier and input of the delay line, i (, N ) code which is connected to the input of the i-ro multiplier group, the output of which is connected to the i-th input of the third adder, the output of which is connected to the input of the second multiplier, the output of which is connected to the first input of the fourth adder, which input is connected to the output n multiplier, the input of which is connected to the first input of the fifth adder (L and connected to the input of the second block of delay elements, the input of which is connected to the output of the sixth multiplier, whose input is connected to the output of the fifth adder, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplier, the output of the fourth adder is divided into the input of the third multiplier, S x and the output of the first block of the delay elements - to the (M + 1) th input of the third adder. sc

Description

Изобретение относитс  к области вычислительной техники, может быть использовано при пространственной об работке радиолокационных сигналов, обработке и передаче изображений, об работке сейсмических данных, гравита ционных, магнитных и температурных полей. В основу предлагаемого изобретени  положен принцип,  вл ющийс  распространением временной Калмановской фильтрации случайных сигналов на слу чай многомерных пространственных процессов , коррел ционна  функци  которых разделима. Многомерна  нестационарна  модель измер емого пространственного процесса соответствует сис теме разностных уравнений )),(.-,n,)v{vg olO.H) ) ( V.)v(4.S)44.S)v(s.,g -x(i,,0)vW Ox.4).S) (x.S) , где x(iy, о) - граничное условие,  вл ющеес  случайньв4 процессом, корре лированным по оси f с известной коррел ционной функцией; и(о, iy) - граничное условие,  вл ющеес  6ejuiiM случайным процессом по оси ijj с известной коррел ционной функцией; q(ij,, i) - гj.-мерный вектор-сто бец пространственног белого шума; x(i, i,() - Г5,-мерный вектор состо ний; D(i, ij) - Гу- мерный вектор сто бец порождающего вспомогательного про цесса: белый по оси Iy и коррелированный по оси ,ц ; 2(1, i) г мерный вектор-сто бец наблюдаемого про цесса; ф„(1х, i,) - r. -переходна  мат рица состо ний по оси r,j(ijj, i,) - r -Гц-матрица возмущений по оси ;Ц; Ф(1, ij) - Tjj-nepexoAHaH матрица состо ний по оси i,; ; r(ij(i ij) - ГцГо-матрица возму- щений по оси Ix ; H(i, i) - r -r -матрица размерностей . Реально наблюдаемые пол  обычно ограничены по крайней мере по одной из осей (напрш ер, при радиолокационных наблюдени х поле ограничено с одной стороны максимальной дальностью, а с другой стороны - полным повотором антенны), Такие пространственные процессы соответствуют модели (1). Первое уравнение системы (1) формирует из белого пространственного шума вспомогательный процесс U: коррелированный по оси 1 и белый По оси i,. Второе уравнение - процесс, коррелированный по обеим ос м. При фиксированном значении 1 система разностных уравнений (1) соответствует модели наблюдаемого процесса, положенной в основу построени  фильтра Калмана-Бьюси. Целью изобретени   вл етс  увеличение точности (оценки измер емого процесса: ) . На чертеже показана блок-схема дискретного фильтра. Дискретный фильтр содержит сумматор 1 умножитель 2, сумматор 3, блок 4 элементов задержки, умножители 5 7 , сумматор В, умножитель 9, блок 10 элементов задержки, умножитель 11, сумматор 12, линию 13 задержки, группу умножителей 14 и сумматор 15. Предлагаемый фильтр учитьшает коррел ционные свойства измер емого процесса как по оси i, так и по оси , и при фиксировании iy дает более точную оценку, чем фильтр Капмана-Бьюси при Измерении того же процесса , причем дл  этого Необходимо производить обработку пропшой оцен|КИ X (fx , {./Ц.д ,1) и последних 1 значений наблюдаемо го процесса (I,+1 Размер пол  по оси i), где запись и и/x-i з5 означает оценку процесса, основанную на всех предыдущих иаб1людени х { lVinv.z(v,S)..Mb предлагаемый дискретньй фильтр описываетс  системой разностных уравнений )- (х ) .(xV1 u) 3 4%.S) vS-)(4H,)p(i,,i,/vi, Л. xOxnv.)x3j(i..b) 44hiJx.J3 14bS )V(S) u(ix,) (y 4V / )(NlPOx.Vv S+)40x-S4N) (4S) l 4VS)44 pSH)-K.).(Vi/ /V.V).W ч SOx.-y.J ibhV(4n,)ixb)v /p;4ix.iv)-. (0 Ku(v.4-4,Vi)y(v.S).) ) коэффициенты фильтра, выбор которых производитс  в соответствии с испол зуемым критерием оптимальности; X (1ц ij+t) - оценка состо ни  динамической системы; 0{ix, i() - пространственный белый шум; H(iy, 1,+1) - матрица измерений; x 1ФЧ - матрицы переходов состо ний по ос м Ix и 1 соответственно; Z, Zj - задержка на один дис рет пространства по направлени м обработ ки 1 и 1 соответственно . Работа дискретного фильтра произ водитс  в соответствии с алгоритме описанньм уравнени ми (2-7). 88 Входной наблюдаемый процесс 7 и оценка экстрапол ции измер емого про цесса через умножитель 5 поступают на первый и второй входы сумматора 1, реализующего формирование ij-процесса (уравнение 5). В соответствии с уравнением (2) с выхода сумматора 1 )процесс через умножитель 2 поступает на первый вход сумматора 3, а на второй вход - оценка экстрапол ции измер емого процесса. Оценка фильтрации с выхода сумматора 3 через блок задержки на один шаг по первому направлению фильтрации 4 поступает на выход устройства. Одновременно с выхода сумматора 1 -О -процесс поступает на линию 13 задержки по второму направлению фильтрации, содержащую I ступеней задержки с отводами, с которых зад ержанйый -процесс через соответствующие умножители группы умножителей 14 поступает на 1 -входы сумматора 15. На (1х-«-1)-й вход сумматора/15 поступает выходной процесс, при этом на выходе сумматора 15 реализуетс  выражение в квадратных правой части уравнени  (3). Рекурсивное уравнение (4) реализуетс  последовательным соединеиием умножител  7, сумматора 8, умножител  9, блока 10 элементов задержки по второму направлению фильтрации, а также обратной св зью между выходом блока 10 элементов задержки и вторым входе сумматора 8. Оценка экстрапол ции , подаваема  на вход умножител  5 и сумматора 3 в соответствии с уравнением (3), формщ)уетс  на выходе сумматора 12, на первый вход которого подаетс  вспомогательный процесс U с выхода блока 10 через умнолмтель,11, а на второй вход - выход сумматора 15 через умножитель 6.The invention relates to the field of computer technology, can be used in the spatial processing of radar signals, image processing and transmission, the processing of seismic data, gravitational, magnetic and temperature fields. The invention is based on the principle that the temporal Kalman filtering of random signals is distributed in the case of multidimensional spatial processes whose correlation function is separable. The model of the measured spatial process corresponds to the system of difference equations)), (.-, n,) v {vg olO.H)) (V.) v (4.S) 44.S) v (s., G -x (i ,, 0) vW Ox.4) .S) (xS), where x (iy, o) is a boundary condition that is a random process correlated along the f axis with a known correlation function; and (o, iy) is a boundary condition that is a 6ejuiiM random process along the ijj axis with a known correlation function; q (ij ,, i) is an rj.-dimensional vector-one hundred percent of spatial white noise; x (i, i, () is Г5, -dimensional vector of states; D (i, ij) is the Humeric vector of the base of the generating auxiliary process: white along the Iy axis and correlated along the axis, c; 2 (1, i) an dimensional vector-stab of the observed process; φ „(1x, i,) - r. —transition matrix of states along the r axis, j (ijj, i,) –r –Hz matrix of perturbations along the axis; C; F (1, ij) - Tjj-nepexoAHaH is the matrix of states along the axis i ;;; r (ij (i ij) is the HzH0-matrix of perturbations along the axis Ix; H (i, i) - r -r - dimension matrix. Actually observable fields are usually limited by at least one of the axes (for example, with radar observations On the one hand, the maximum range, and on the other hand, a full antenna rotation.) Such spatial processes correspond to model (1). The first equation of system (1) forms the auxiliary process U from white spatial noise: correlated along axis 1 and white along axis i The second equation is a process correlated on both axes. For a fixed value of 1, the system of difference equations (1) corresponds to the model of the observed process underlying the construction of the Kalman-Bucy filter. The aim of the invention is to increase the accuracy (estimates of the process to be measured:). The drawing shows a block diagram of a discrete filter. Discrete filter contains adder 1 multiplier 2, adder 3, block 4 delay elements, multipliers 5 7, adder B, multiplier 9, block 10 delay elements, multiplier 11, adder 12, delay line 13, group of multipliers 14 and adder 15. Suggested filter It considers the correlation properties of the process being measured both along the i axis and along the axis, and when iy is fixed, it gives a more accurate estimate than the Kapman-Bucy filter when measuring the same process, and for this it is necessary to perform a clean estimate | KI X (fx , {./Ц.д, 1) and the last 1 values of the process (I, + 1, the size of the field along the axis i), where the entry and and / xi 55 means the evaluation of the process based on all previous observations {lVinv.z (v, S) .. Mb the proposed discrete filter is described by the difference system equations) - (x). (xV1 u) 3 4% .S) vS -) (4H,) p (i ,, i, / vi, L. xOxnv.) x3j (i..b) 44hiJx.J3 14bS ) V (S) u (ix,) (y 4V /) (NlPOx.Vv S +) 40x-S4N) (4S) l 4VS) 44 pSH) -K.). (Vi / /VV).W h SOx. -yJ ibhV (4n,) ixb) v /p;4ix.iv )-. (0 Ku (v. 4–4, Vi) y (v. S).)) Filter coefficients, which are selected according to the optimality criterion used; X (1j ij + t) - assessment of the state of the dynamic system; 0 {ix, i () is spatial white noise; H (iy, 1, + 1) is the measurement matrix; x1FC — state transition matrices for axes Ix and 1, respectively; Z, Zj - delay by one space sweep in processing directions 1 and 1, respectively. The operation of a discrete filter is performed in accordance with the algorithm described by equations (2-7). 88 The input observable process 7 and the extrapolation estimate of the process being measured through multiplier 5 arrive at the first and second inputs of adder 1, which implements the formation of the ij process (Eq. 5). In accordance with equation (2), from the output of the adder 1), the process through the multiplier 2 is fed to the first input of the adder 3, and to the second input is the estimate of the extrapolation of the measured process. Evaluation of filtering from the output of the adder 3 through the delay unit one step in the first direction of filtering 4 enters the output of the device. Simultaneously from the output of the adder 1, the O process goes to the delay line 13 along the second filtering direction, which contains I delay stages with taps from which the backward process through the corresponding multipliers of the group of multipliers 14 goes to 1 inputs of the adder 15. On (1x- The "-1) -th adder / 15 input enters the output process, while the output in the adder 15 realizes the expression in the square right side of equation (3). The recursive equation (4) is realized by the serial connection of multiplier 7, adder 8, multiplier 9, block 10 of delay elements along the second filtering direction, as well as feedback between the output of block 10 of delay elements and the second input of adder 8. Evaluation of extrapolation applied to the input multiplier 5 and adder 3 in accordance with equation (3), constuction) is given at the output of adder 12, to the first input of which an auxiliary process U is fed from the output of block 10 through multiply, 11, and to the second input to the output of adder 15 through multiplier 6.

Claims (1)

ДИСКРЕТНЫЙ ФИЛЬТР, содержащий первый сумматор,выход которого подключен к входу первого умножителя, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход которого подключен к входу первого блока элементов задержки, выход которого является информационным выходом фильтра, второй умножитель, второй вход второго сумматора соединен с входом третьего умножителя, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого является информационна входом фильтра, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности, в него введены четвертый, пятый и шестой умножители, линия задержки, третий, четвертый и пятый сумматоры, группа умножителей, второй блок элементов задержки, выход первого сумматора подключен к входу четвертого умножителями входу линии задержки, <-й (i=1,N) выкод которой подключен к входу i-ro умножителя группы, выход которого подключен к 4-му входу третьего сумматора, выход которого подключен к входу второго умножителя, выход которого подключен к первому входу четвертого сумматора, втдрой вход которого подключен к выходу пя- ς. того умножителя, вход которого соеди- — нен с первым входом пятого сумматора и подключен к выходу второго блока IV/ элементов задержки, вход которого под-|^* ключей к выходу шестого умножителя, вход которого подключен к выходу пя- ~ того сумматора, второй вход которого подключен к выходу четвертого умножителя, выход четвертого сумматора подключен к входу третьего умножителя, а выход первого блока элементов задержки - к (N + D-му входу третьего сумматора.A DISCRETE FILTER containing a first adder, the output of which is connected to the input of the first multiplier, the output of which is connected to the first input of the second adder, the output of which is connected to the input of the first block of delay elements, the output of which is the information output of the filter, the second multiplier, the second input of the second adder is connected to the input of the third multiplier, the output of which is connected to the first input of the first adder, the second input of which is the information input of the filter, characterized in that, in order to increase the accuracy and, the fourth, fifth, and sixth multipliers, the delay line, the third, fourth, and fifth adders, the group of multipliers, the second block of delay elements, the output of the first adder is connected to the input of the fourth multiplier by the input of the delay line, <-th (i = 1, i N) the output of which is connected to the i-ro input of the group multiplier, the output of which is connected to the 4th input of the third adder, the output of which is connected to the input of the second multiplier, the output of which is connected to the first input of the fourth adder, whose second input is connected to the fifth . of the multiplier whose input is connected to the first input of the fifth adder and connected to the output of the second block IV / delay elements, the input of which is sub-keyed to the output of the sixth multiplier, whose input is connected to the output of the fifth adder, the second the input of which is connected to the output of the fourth multiplier, the output of the fourth adder is connected to the input of the third multiplier, and the output of the first block of delay elements is connected to the (N + D-th input of the third adder. >>
SU833660744A 1983-11-09 1983-11-09 Digital filter SU1151988A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833660744A SU1151988A1 (en) 1983-11-09 1983-11-09 Digital filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833660744A SU1151988A1 (en) 1983-11-09 1983-11-09 Digital filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1151988A1 true SU1151988A1 (en) 1985-04-23

Family

ID=21088473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833660744A SU1151988A1 (en) 1983-11-09 1983-11-09 Digital filter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1151988A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Two-Dimensional Digital Filtering S Ervar Analiysis Ming-Duenn, ZK Aggarwal, IEEE, 1974, vol. C-23, №5. Венгеров A.A., Шаренский В.A. Прикладные вопросы оптимальной линейной фильтрации. М., Энергоиздат, 1982. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Stoica et al. On reparametrization of loss functions used in estimation and the invariance principle
Wang et al. 3D relative position and orientation estimation using Kalman filter for robot control
US4661853A (en) Interfield image motion detector for video signals
CA2078638C (en) Distance measuring method and a distance measuring apparatus
GB2280812A (en) Deblurring image data using motion vector dependent deconvolution
JP2642297B2 (en) Three-dimensional maximum posterior density tracking method and apparatus
Tugnait Fitting noncausal autoregressive signal plus noise models to noisy non-Gaussian linear processes
SU1151988A1 (en) Digital filter
EP0225159A2 (en) System for detecting edge of image
US5511008A (en) Process and apparatus for extracting a useful signal having a finite spatial extension at all times and which is variable with time
US5703650A (en) Method of and device for estimating motion in a video signal
Friedlander Recursive lattice forms for spectral estimation
US5635705A (en) Sensing and selecting observed events for signal processing
US4223270A (en) Multiplexed CCD pulse width discriminator
Davila et al. An algorithm for pole-zero system model order estimation
Karlsson et al. ARMA modeling of time varying systems with lattice filters
Nehorai et al. Estimation of time difference of arrivals for multiple ARMA sources by a pole decomposition method
Butterweck Basic theory of the LMS adaptive filter: recent developments
GB2265516A (en) Motion analysis of moving images
CN110991275B (en) Quick anti-shake filtering method for infrared signal
SU873252A1 (en) Device for picture straight line element recognition
MacLeod Instability in the solution of banded Toeplitz systems
SU1522235A1 (en) Device for determining variation of properties of random process
Brotherton et al. ARMA system identification via the Cholesky least squares method
SU1179372A1 (en) Multichannel device for determining modulus-structure function