Вопрос №22. Способы обработки полезного сигнала с наложенной помехой. Программная реализация фильтра низких частот.

1) Алгоритм приема с предсказанием результата. Идея алгоритма основывается на том, что для инерционных входных сигналов значение принятое в данный момент времени должно мало отличаться от предыдущего принятого значения. Для определения ожидаемого значения сигнала используются скорость измерения этого сигнала которая оценивается по предыдущим приемам. Если же принятое значение сильно отличается от ожидаемого, то оно не используется в последующих расчетах. Один из вариантов модификация этого алгоритма – исключение из расчетов сигнала величина скорости изменение которого превышает установленный диапазон. В контроллере Р-130 данный алгоритм реализован с использованием алгоритма ОГС. Недостаток: при резком (правильном) изменении входного сигнала первые значения алгоритм считает ошибочными, т.к. они не отличаются от помехи.

2) Статическая обработка входного сигнала. В этом виде рассчитывается и принимается за действительное значение среднее арифметическое трех или более последних отчетов. Хф(к)=(Х(к)+Х(к-1)+Х(к-2))/3 Если отсчетов более трех то алгоритм называется – алгоритм скользящего среднего. Известно что среднеарифметическое значение случайной величины вызванной помехой имеет меньшую дисперсию, чем дисперсия отдельных наблюдений. Недостаток: некоторое запаздывание изменения выходной величины по сравнению с входной причем величина запаздывания будет тем больше чем более резкие значения будет иметь входной сигнал.

3) Интегрирование входного сигнала. Обычно этот прием реализуется аппаратным способом и для этого используется АЦП интегрирующего типа. Алгоритм позволяет бороться с любыми типами помех за счет того, что выходной сигнал АЦП формируется при длительном времени измерения входного сигнала. Недостаток: АЦП интегрирующего типа обладают достаточно маленьким быстродействием 0,01-0,5 с.

Программная реализация фильтра низких частот.

Для подавления помех возникающих в линиях связи цифровых программируемых приемников сигналов часто применяется программная реализация фильтра первого порядка с передаточной функцией W(p)=1/(Tp+1). Фильтр называется математическим или цифровым. Фильтр предназначен для пропускания без искажения приемнику сигналов низких частот до величины граничных частот и ля задержки частот выше граничной частоты. Диапазон частот пропускаемых фильтром без искажений называется полосой пропускания. Для такого фильтра частоты от 0 до W_гр. Так же существуют фильтры позволяющие пропускать частоты от W_гр1до W_гр2, они называются полосовыми. Процесс работы фильтра можно представить в операторной форме: U – входной сигнал, X – выходной сигнал.

Т.к. все цифровые устройства работают с указанным периодом считывания сигнала, то последовательность значений выходного сигнала будет происходить: (К-1)Ти, КТи, (К+1)Ти, где К – число считываний.