Claims (3)
Поставленна цель достигаетс тем, что в нелинейном цифровом фильтре, содержащем последовательно соединенные блок сравнени , двусторонний ограничитель , сумматор и нерекурсивный фильтр, выход которого подключен к другим входам блока сравнени и сумматора , а также последовательно соединенные квадратор, дополнительный нерекурсивный фильтр и датчик случайных чисел, выход которого подключен ко второму дополнительному входу сумматора, причем вход квадратора подкгиочен к дополнительному выходу двустороннего ограничител , а выход допол НИтельного нерекурсивного фильтра - к дополнительному входу двустороннего ограничител , дополнительный выход которого подключен ко входу датчика случайных чисел,меж ду выходом дополнительного нерекурсивного фильтра и входом датчика случайных чисел включен блок оценки закона распределени ошибок измерений , а между выходом двустороннего ограничител и другими входами блока оценки закона распределени ошибок измерений включен блок оценки моментов распределени ошибок измерений , другой вход которого подключен к выходу квадратора. При этом блок оценки закона распределени ошибок измерений содержит последовательно соединенные вычислитель коэффициентов, вход которо го вл етс входом блока оценки зако на распределени ошибок измерений, элемент сравнени и решающий блок, выход которого вл етс выходом блока оценки закона распределени ошибок измерений, а также генератор стандартных сигналов, выход которого соединен с другим входом блока сравнени . Кроме того, блок оценки моментов распределени ошибок измерений содер жит две цепи, кажда из которых состоит из последовательно соединенных перемножител и нерекурсивного фильт ра, при этом первые входы леремножителей объединены и вл ютс первым входом блока оценки моментов распределени ошибок измерений, второй вход перемножител первой цепи - вто рым его входом, второй вход перемножител второй цепи соединен с выходом перемножител первой цепи, а выходы нерекурсивных фильтров вл ютс выходами блока оценки моментов распределени ошибок измерений. На чертеже представлена структур на схема нелинейного цифрового фил ра. Нелинейный цифровой фильтр содер жит последовательно соединенные бло сравнени 1 , двусторонний ограничитель 2, сумматор 3 и нерекурсивный фильтр А, выход которого подключен другим входам блока сравнени 1 и с матора 3, последовательно соединенные квадратор S, Рход которого подключен к выходу двустороннего огран чител 2, нерекурсивный фильтр 6, блок оценки закона распределени 44 ошибок измерений 7 и датчик случайных чисел 8, выход которого подключен к другому входу сумматора 3, а также блок оценки моментов распределени ошибок измерений 9. выходы которого подключены к выходу двустороннего ограничител 2 и квадратора 5, а выход подключен ко входу блока оценки закона распределени ошибок измерений 7, при этом выход двустороннего ограничител 2 подключен к другому входу датчика случайных чисел 8, а выход нерекурсивного фильтра 6 - к другому входу двустороннего ограничител 2. Блок оценки закона распределени ошибок измерений 7 содержит последовательно соединенные вычислитель коэффициентов 10, элемент сравнени 11 и решающий блок 12, а также генератор стандартных сигналов 13, выход которого подключен к другому входу элемента сравнени 11. Блок оценки моментов распределени ошибок измерений 9 содержит первую и вторую цепи, кажда из которых содержит перемножитель Ц (l5) и нерекурсивный фильтр 16 (17), при этом выход перемножител 14 первой цепи подключен к входу перемножител 15 второй цепи. Нелинейный цифровой фильтр работает следующим образом. В установившемс режиме при отсутствии аномальных искажений результаты измерений через блок сравнени 1, двусторонний ограничитель 2 и сумматор 3 поступают в нерекурсивный фильтр 4, который работает как обычный усреднитель. При этом отрицательна обратна св зь от нерекурсивного фильтра Ц к блоку сравнени 1 компенсируетс положительной обратной св зью от нерекурсивного фильтра 4 к сумматору 3- В этом случае на выход нерекурсивного фильтра 4 имеем скольз щую интервальную оценку величины измер емого параметра по результатам некоторого числа измерений . Одновременно с этим сигнал с выхода двустороннего ограничител 2 поступает на вход квадратора 5 а из него - в нерекурсивный фильтр 6, на выходе которого имеем скольз щую интервальную оценку второго момента гП) (дисперсии) ошибок измерений, котора подаетс в блок оценки закона распределени ошибок измерений J и на управл ющий вход двустороннего ограничител 2 дл регулировки значений верхнего и нижнего порогов ограничител . При измерении величины дисперсии измерений, т.е. при изменении точности измерений, значени порогов двустороннего ограничител 2 регулируютс в соответствии с пода ваемым на его дополнительный вход сигналом с выхода нерекурсивного фильтра 6. Таким образом, реализуетс адаптивность к переменной точности измерений, что ведет к повышению точности фильтрации. Сигналы с выхода двустороннего ог раничител 2 поступают также в перемножители k и 15, причем на второй вход перемножител 14 поступает сигнал с выхода квадратора 5 а на вход перемножител 15 поступает сигнал с выхода перемножител 14.Сигналы с выходов перемножителей И и 15 поступают на вход соответствующих нерекурсивных фильтров 16 и 17, кото рые работают как обычные усреднители Сигналы с выхода нерекурсивного фильтра 16, представл ющие собой интервальную скольз щую оценку третьего момента mj закона распределенй ошибок измерений, и сигналы с выхода нерекурсивного фильтра 17, представл ющие собой интервальную скольз щую оценку четвертого момента m . закона распределени ошибок измерений 7, в {котором сигналы с выходов нерекурсивных фильтров 6, 16 и 17, равные гпл, т „-и т. соответственно, используютс в вычислителе коэффициентов 10 дл формировани сигналов 0,0 о, | Э , (bQ , которые поступают в элемент сравнени 11. На другой вход элемента сравнени 11 поступает сигнал от генератора стандартных сигналов 13. По значени м коэффициентов 1.и р может быть определен вид распределени ошибок измерений. Дл этого генератор стандартных сигналов 13 формирует сигналы, которые дл каждой из кривых Пирсона соответствуют возможI -- . ным измерени м коэффициентов |J и )5-. В элементе сравнени 11 эти сигналы сравниваютс с сигналами из вычислител коэффициентов 10, на чего в решающем блоке 12 формируетс сигнал решени о виде распределени ошибок измерений. Сигнал решени поступает на вход датчика случайных чисел 8, в соответствий с которым происходит его перестройка U6 таким образом, чтобы статистика сигналов на его выходе соответствовала статистике, определенной в блоке 7« В частном случае блок (8) может представл ть набор датчиков случайных чисел с .различными статистиками распределений . При наличии аномальных искажений измер емого параметра, когда сигнал с выхода блока сравнени 1 превышает верхний или становитс меньше нижнего порога ограничений двустороннего ограничител 2, то сигнал с выхода двустороннего ограничител 2 в сумматор 3 не поступает, а поступает на управл ющий вход датчика случайных чисел 8. Тогда датчик 8 срабатывает и сигнал с его выхода поступает на вход сумматора 3. Таким образом происходит замена аномального искаженного результата измерений сигналом от датчика случайных чисел, имеющего ту же статистику распределений, что и ошибки измерений. Поэтому благодар введению новых блоков и св зей повышаетс точность фильтрации, поскольку обеспечиваетс перестройка статистики сигнала на выходе датчика случайных чисел в соответствии с оценками закона распределени ошибок измерений. Формула изобретени 1.Нелинейный цифровой фильтр по авт. св. № 813702, отличающийс тем, что, с целью повышени точности фильтрации, между выходом дополнительного нерекурсивного фильтра и входом датчика случайных чисел включен блок оценки закона распределени ошибок измерений, а между выходом двустороннего ограничител и другими входами блока оценки закона распределени ошибок измерений включен блок оценки моментов распределени ошибок измерений, другой вход которого подключен к выходу квадратора.The goal is achieved by the fact that in a nonlinear digital filter containing a series-connected comparison unit, a two-sided limiter, an adder and a non-recursive filter, the output of which is connected to other inputs of the comparison and adder unit, as well as the series-connected quadr, an additional non-recursive filter and a random number sensor, the output of which is connected to the second additional input of the adder, and the quad input is connected to the additional output of the two-sided limiter, and the output of the additional A thin non-recursive filter is connected to an additional input of a double-sided limiter, the additional output of which is connected to the input of a random number sensor, between the output of an additional non-recursive filter and the input of a random number sensor the evaluation unit of the measurement error distribution law is connected, and between the output of the two-sided limiter and other inputs of the evaluation unit of the law distribution of measurement errors included a unit for estimating the moments of distribution of measurement errors, another input of which is connected to the output but. At that, the unit for estimating the law of measurement error distribution contains series-connected calculator coefficients, whose input is the input of the unit for estimating the error of measurement errors, a comparison element and a deciding unit whose output is the output of the unit for evaluating the law of measurement error distribution, and signals whose output is connected to another input of the comparator unit. In addition, the unit for estimating measurement error distribution moments contains two circuits, each of which consists of a series-connected multiplier and a non-recursive filter, the first inputs of the multipliers are combined and are the first input of the measurement error distribution moments block, the second input of the multiplier of the first circuit - the second is its input, the second input of the multiplier of the second circuit is connected to the output of the multiplier of the first circuit, and the outputs of the non-recursive filters are the outputs of the moment estimation unit distributed measurement errors. The drawing shows the structures on the scheme of non-linear digital filter. The nonlinear digital filter contains successively connected comparison blocks 1, double-sided limiter 2, adder 3 and non-recursive filter A, the output of which is connected to other inputs of the comparison block 1 and from matrix 3, connected in series to the quadrant S, whose output is connected to the output of two-sided limiter 2, a non-recursive filter 6, a unit for evaluating the law of distribution of 44 measurement errors 7 and a random number sensor 8, the output of which is connected to another input of the adder 3, as well as a unit for evaluating the moments of the distribution of measurement errors 9. c The outputs of which are connected to the output of two-sided limiter 2 and quad 5, and the output is connected to the input of the evaluation unit of the measurement error law 7, while the output of two-sided limiter 2 is connected to another input of the random number sensor 8 and the output of the non-recursive filter 6 to another input of the two-sided limiter 2. The evaluation unit of the law of distribution of measurement errors 7 contains a serially connected coefficient calculator 10, a comparison element 11 and a decision block 12, as well as a standard signal generator 13, an output which is connected to another input of the comparison element 11. The unit for estimating the moments of the distribution of measurement errors 9 contains the first and second circuits, each of which contains the multiplier C (l5) and the non-recursive filter 16 (17), while the output of the multiplier 14 of the first circuit is connected to the input of the multiplier 15 second circuit. Nonlinear digital filter works as follows. In the steady state mode, in the absence of anomalous distortions, the measurement results through the comparison unit 1, the two-sided limiter 2 and the adder 3 are fed to the non-recursive filter 4, which operates as a conventional averager. At the same time, negative feedback from the non-recursive filter C to the comparison unit 1 is compensated by positive feedback from the non-recursive filter 4 to the adder 3. In this case, at the output of the non-recursive filter 4, we have a sliding interval estimate of the value of the measured parameter by the results of a certain number of measurements. Simultaneously, the signal from the output of the two-sided limiter 2 is fed to the input of the quadrant 5 and from it to the non-recursive filter 6, the output of which has a sliding interval estimate of the second moment hp) (variance) of measurement errors, which is fed to the unit for estimating the law of measurement error distribution J and to the control input of the two-way limiter 2 to adjust the values of the upper and lower thresholds of the limiter. When measuring the value of the variance of the measurements, i.e. when the measurement accuracy changes, the values of the thresholds of the two-sided limiter 2 are adjusted in accordance with the input from the output of the non-recursive filter 6 applied to its auxiliary input. Thus, adaptability to the variable measurement accuracy is realized, which leads to an increase in filtration accuracy. The signals from the output of the bilateral limiter 2 also arrive at the multipliers k and 15, and the second input of the multiplier 14 receives a signal from the output of the Quad 5 and the input of the multiplier 15 receives a signal from the output of the multiplier 14. The signals from the outputs of the multipliers And 15 also enter the input of the corresponding multiplier 14. non-recursive filters 16 and 17, which work as ordinary averagers. The signals from the output of the non-recursive filter 16, which are an interval sliding estimate of the third moment mj of the law of measurement error distribution, and output of the non-recursive filter 17, representing an interval sliding estimate of the fourth moment m. The law of distribution of measurement errors 7, in which the signals from the outputs of non-recursive filters 6, 16 and 17 are equal to gpl, mn, and so on, respectively, are used in the coefficient calculator 10 to generate signals 0.0 o, | E, (bQ, which are fed into the comparison element 11. The other input of the comparison element 11 receives a signal from the standard signal generator 13. By the values of the coefficients 1. and p, the type of distribution of measurement errors can be determined. For this, the standard signal generator 13 generates signals which for each of the Pearson curves correspond to the possible measurements of the coefficients | J and) 5-. In Comparison Element 11, these signals are compared with signals from calculator coefficients 10, on which in decision block 12 a decision signal is generated on the type of measurement error distribution. The decision signal is fed to the input of the random number sensor 8, according to which it is rebuilt U6 so that the statistics of the signals at its output correspond to the statistics defined in block 7. In the particular case, block (8) can represent a set of random number sensors with . Various distribution statistics. If there are anomalous distortions of the measured parameter, when the signal from the output of the comparison unit 1 exceeds the upper limit or becomes less than the lower threshold of the restrictions of the two-sided limiter 2, then the signal from the output of the two-sided limiter 2 does not go to the adder 3 but goes to the control input of the random number sensor 8 Then the sensor 8 is triggered and the signal from its output is fed to the input of the adder 3. Thus, the anomalous distorted measurement result is replaced by a signal from a random number sensor having the same statistic the distribution of data as well as measurement errors. Therefore, due to the introduction of new blocks and links, the accuracy of filtering is improved, since the statistics of the signal at the output of the random number sensor is rebuilt in accordance with the estimates of the measurement error distribution law. Claims 1. Non-linear digital filter according to ed. St. No. 813702, characterized in that, in order to improve filtering accuracy, an evaluation unit of the law of measurement error distribution is included between the output of an additional non-recursive filter and an input of a random number sensor, and a moment estimation unit is included between the output of a two-way delimiter and other inputs of the measurement error law evaluation unit distribution of measurement errors, the other input of which is connected to the output of the quad.
2.фильтр по п. 1,отличающ и и с тем, что блок оценки закона распределени ошибок измерений содержит последовательно соединенные вычислитель коэффициентов,вход которого вл етс входом блока оценки закона распределени ошибок измерений , элемент сравнени и решающий2. The filter according to claim 1, which is also distinguished by the fact that the evaluation unit of the law of distribution of measurement errors contains series-connected calculator of coefficients, whose input is the input of the unit of evaluation of the law of distribution of measurement errors, the comparison element and the decisive
7979
бло, ВЫХОД которого вл етс выходом блока оценки закона распределени ошибок измерений, а также генератор стандартных сигналов, выход которого соединен с другим входом блока сравнени .block, the OUT of which is the output of the evaluation unit of the law of measurement error distribution, as well as the generator of standard signals, the output of which is connected to another input of the comparison unit.
3. Фильтр по п. 1,отличающ и и с тем, что блок оценки моментов распределени ошибок измерений содержит две цепи, кажда из которых состоит, из последовательно соединенных перемножител и нерекур сивного фильтра, при этом первые входы перемножителей объединены и вл ютс первым входом блока оцен k83. The filter according to claim 1, which is also distinguished by the fact that the unit for estimating the moments of distribution of measurement errors contains two chains, each of which consists of a series-connected multiplier and a non-recursive filter, the first inputs of the multipliers are combined and are the first input block rated k8
ки моментов распределени ошибок измерений, второй вход перемножител первой цепи - вторым его входом, .второй вход перемножител второй цепи соединен с выходом перемиожител первой цепи, а выходы нерекурсивных фильтров вл ютс выходами блока оценки моментов распределени ошибок измерений.The second input of the multiplier of the first circuit is its second input, the second input of the multiplier of the second circuit is connected to the output of the first circuit interruptor, and the outputs of non-recursive filters are outputs of the unit for estimating the moments of measurement error distribution.
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination
1. Авторское свидетельство СССР if 813702, кл. Н 03 Н 7/10, 1979 (прототип).1. USSR author's certificate if 813702, cl. H 03 H 7/10, 1979 (prototype).