(5) НЕЛИНЕЙНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР(5) NONLINEAR DIGITAL FILTER
Изобретение относитс к радиотехнике и может быть использовано при фильтрации результатов измерений физического параметра, выраженного цифровым кодом. По основному авт. св. № известен нелинейный цифровой фильтр содержащий последовательно включенные блок сравнени , двусторонний ограничитель, сумматор и нерекурсив ный фильтр, выход которого подключе к другим входам сумматора и блока сравнени 1. Недостатком этого устройства вл етс относительно низка точность фильтрации при переменной точности измерений и наличии аномальных ошибок измерений, обусловленна посто нством порогов ограничени двустороннего ограничител . Действительно в этом случае завышение абсолютных значений порогов приводит к сильным флуктуаци м результатов оценки параметра под вли нием аномальных ошибо а в случае занижени абсолютных зна- чений порогов происходит сглаживание нестационарности параметра. Цель изобретени - повышение точности фильтрации. Дл этого в нелинейный цифровой фильтр, содержащий последовательно включенные блок сравнени , двусторонний ограничитель, сумматор, и нерекypcVlвный фильтр, выход которого подключен к другим входам сумматора и блока сравнени , введены п каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных i-ro (где i 1,..,,п) дополнительного двустороннего ограничител , i-ro дополнительного сумматора, другой вход которого подключен к выходу нерекурсивного фильтра, i-ro дополнительного блока сравнени , другой вход которого подключен к выходу генератора стандартных сигналов, i-rd квадратора и i.-ro дополнительного нерекурсивного фильтра, выход которого через блок определени минимального сигнала соединен с управл ющим входом i-ro блока запрета, информационный вход которого подключен- к другому выходу i-ro дополнительного двустороннего ограничител , при этом входы дополнительных двусторонних ограничителей объединены и подключены к выходу блока сравнени , а выходы блоков запрета - к управл ющему входу двустороннего ограничител . На чертеже представлена структурна схема предлагаемого нелинейного цифрового фильтра. Нелинейный цифровой фильтр содержи последовательно включенный блок сравнени 1, двусторонний ограничитель 2 сумматор 3 и нерекурсивный фильтр +, выход которого подключен к,другим входам блока сравнени 1 и сумматора 3, и п каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных дополнительного двустороннего ограничител (где i j,...,n), дополнительного сумматора 6-i, дополнительного блока сравнени 7-i квадратора 8-i, дополнительного нерекурсивного фильтра 9-i, блока 10 определени минимального сигнала и блока запрета 11-i. При этом к другим входам дополнительных блоков сравнени J-l подключены выходы генератора 12 стандартных сигналов, другие входы дополнительных сумматоров 6-i соединены с ВЫХОДОМ нерекурсивного фильтра k, входы дополнительных двусторонних ограничителей 5-i объединены и подключены к выходу блока сравнени 1, а выходы блока запрета 11-i - к управл ющему входу двустороннего ограничител 2. Нелинейный цифровой фильтр работает следующим образом. В установившемс режиме при отсутствии аномальных искажений и посто нной точности измерений результаты измерений через блок сравнени 1, двусторонний ограничитель 2 и сумматор 3 поступают в нерекурсивный фильтр k, который работает как обычный усреднитель . При этом отрицательна обратна св зь, от нерекурсивного фильтра к блоку сравнени 1 компенсируетс положительной обратной св зью от нерекурсивного фильтра к сумматору 3. В этом случае на выходе нерекурсивного фильтра k имеем скольз щую интервальную оценку величины измер емого параметра по результата некоторого числа измf;peний. Одновременно с этим сигналы с выхода блока сравнени 1 поступают на входы двусторонних ограничителей 5-i, имеющих различные величины порогов. Сигналы с выходов ограничителей 5-i суммируютс в сумматоре 6-i с выходным сигналом нерекурсивного фильтра Таким образом, на выходе сумматора 6-i имеем оценку величины измер емого параметра с учетом действий двусторонних ограничителей с разными порогами ограничений. Эти оценки сравниваютс в блоке сравнени 7-i с сигналом генератора 12, который представл ет собой априорную величину измер емого параметра. Разностные сигналы с выхода блока сравнени 7-i возвод тс в- квадрат в квадраторе 8-1 и устран ютс в нерекурсивном фильтре 9-i, на выходе кстосого и.-.еем интервальную скольз щую оценку разности между априорно известным значением параметра и оценками его значени с учетом различных значений порогов ограничений ограничител 5-i. В блоке 10 определ етс минимальный сигнал с выходов нерекурсивных фильтРо передаетс сигнал на открытие того блока запрета 1-i, который соответствует нерекурсивному фильтру 9-i с минимальным сигналом. Через открытый блок запрета 11-i на управл .ющий вход двустороннего ограничител 2 подаетс сигнал о значении порога ограничител с выхода того двустороннего ограничител , который соответствует нерекурсивному фильтру 9-i с минимальным сигналом, т.е. происходит оптимальна подстройка пороговых уровней двустороннего ограничител 2 по критерию минимума средней квадратической ошибки. Таким образом, если на вход фильтра поступает результат измерени с аномальной ошибкой, то в двустороннем ограничителе 2 происходит ограничение сигнала и ему присваиваетс значение верхнего или нижнего порога. Это приводит к повышению точности фильтрации результатов измерений параметра . При этом (за счет оптимальной подстройки порога ограничител 2) при наличии аномальных ошибок и переменной точности измерений повышаетс точность фильтрации, поскольку порог ограничени адаптируетс к перемен595The invention relates to radio engineering and can be used to filter the measurement results of a physical parameter expressed by a digital code. According to the main author. St. No, a nonlinear digital filter containing a series-connected comparison unit, double-sided limiter, adder and non-recursive filter whose output is connected to other inputs of the adder and comparator unit 1 is known. A disadvantage of this device is the relatively low filtering accuracy with variable measurement accuracy and the presence of abnormal measurement errors due to the constant thresholds of the limitation of the bilateral delimiter. Indeed, in this case, an overestimation of the absolute values of the thresholds leads to strong fluctuations in the results of parameter estimation under the influence of anomalous errors, and in the case of an underestimation of the absolute values of the thresholds, the nonstationarity of the parameter smooths out. The purpose of the invention is to improve the accuracy of filtration. To do this, a nonlinear digital filter containing a series-connected comparison unit, a two-sided limiter, an adder, and a non-validated VC filter, the output of which is connected to the other inputs of the adder and the comparison unit, includes n channels, each of which consists of serially connected i-ro (where i 1, .., p) additional bilateral delimiter, i-ro additional adder, another input of which is connected to the output of a non-recursive filter, i-ro additional reference block, another input of which is connected to the output of the generator standard signal generator, quadr i-rd and i.-ro additional non-recursive filter, the output of which is connected to the control input of the prohibition block i-ro via the minimum signal determining unit, whose information input is connected to another output of the i-ro additional two-way limiter, In this case, the inputs of additional two-sided limiters are combined and connected to the output of the comparison unit, and the outputs of the prohibition blocks - to the control input of the two-way limiter. The drawing shows a structural diagram of the proposed non-linear digital filter. The nonlinear digital filter contains a series-connected comparison unit 1, a two-way limiter 2, an adder 3, and a non-recursive filter +, the output of which is connected to the other inputs of the comparison unit 1 and the adder 3, and n channels, each of which consists of a series-connected additional two-way limiter (where ij, ..., n), an additional adder 6-i, an additional comparison block 7-i of the quadrant 8-i, an additional non-recursive filter 9-i, a minimum signal determination unit 10 and a prohibition block 11-i. At the same time, the other inputs of the additional Jl units are connected to the generator outputs of 12 standard signals, the other inputs of the additional adders 6-i are connected to the OUT of the non-recursive filter k, the inputs of the additional double-sided limiters 5-i are combined and connected to the output of the comparison block 1, and the outputs of the inhibit 11-i - to the control input of the double-sided limiter 2. The non-linear digital filter works as follows. In the steady state mode, in the absence of anomalous distortions and constant measurement accuracy, the measurement results through the comparison unit 1, two-way limiter 2 and adder 3 are fed to the non-recursive filter k, which works as a normal averager. At the same time, negative feedback from the non-recursive filter to the comparison unit 1 is compensated by positive feedback from the non-recursive filter to the adder 3. In this case, at the output of the non-recursive filter k, we have a sliding interval estimate of the value of the measured parameter by the result of a certain number of measured parameters; . Simultaneously, the signals from the output of the comparator unit 1 are fed to the inputs of bilateral limiters 5-i, which have different thresholds. The signals from the outputs of the limiters 5-i are summed in the adder 6-i with the output signal of the non-recursive filter. Thus, at the output of the adder 6-i, we have an estimate of the value of the measured parameter, taking into account the actions of the bilateral limiters with different thresholds of limitations. These estimates are compared in Comparison Unit 7-i with the generator signal 12, which is the a priori value of the parameter being measured. The difference signals from the output of the comparison block 7-i are raised to the square in the quadrant 8-1 and eliminated in the non-recursive filter 9-i, at the output of the cross section and the interval sliding estimate of the difference between the a priori known value of the parameter and its estimates values taking into account the various threshold values of the limiter 5-i. In block 10, a minimum signal is determined from the outputs of the non-recursive filter the signal transmitted to open that inhibit block 1-i, which corresponds to the non-recursive filter 9-i with the minimum signal. Through the open inhibitor block 11-i, the control input of the bilateral limiter 2 is given a signal about the threshold value of the limiter from the output of that bilateral limiter, which corresponds to the non-recursive filter 9-i with the minimum signal, i.e. the optimal adjustment of the threshold levels of the bilateral delimiter 2 occurs according to the criterion of the minimum of the mean square error. Thus, if a measurement result arrives at the filter input with an anomalous error, then a two-way limiter 2 causes the signal to be limited and the value of the upper or lower threshold is assigned to it. This leads to an increase in the accuracy of filtering parameter measurement results. At the same time (due to the optimal adjustment of the threshold of the limiter 2), in the presence of abnormal errors and variable measurement accuracy, the accuracy of the filter is improved, since the threshold of restriction adapts to changes
ным характеристикам результатов измерений .characteristics of measurement results.