LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Цифрові фільтри для пристроїв кодування графічної інформації

ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ





Яковлев Сергій Дмитрович




УДК 621.372.54.037.372





ЦИФРОВІ ФІЛЬТРИ ДЛЯ ПРИСТРОЇВ

КОДУВАННЯ ГРАФІЧНОЇ ІНФОРМАЦІЇ






Спеціальність 05.13.05 - Елементи та пристрої обчислювальної техніки

та систем керування





Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук




Одеса - 2000


Дисертацією є рукопис

робота виконана на кафедрі "Комп'ютерні системи" Одеського державного політехнічного університету, Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник залужений діяч науки і техніки України,

чл. кор. АПН України, доктор технічних

наук, професор

Малахов Валерій Павлович

зав. кафедрою "Комп'ютерні системи"

Одеський державний політехнічний

університет

Офіціальні опоненти: доктор технічних наук, професор

Дейнега Віктор Тимофійович

заст. директора НДІ "Шторм"

кандидат технічних наук, доцент

кандидат технічних наук, доцент

Мещеряков Володимир Іванович

зав. кафедрою "САПР",

Одеська державна академія холоду

Провідна установа Національний технічний університет

"Харківський політехнічний інститут",

Міністерства освіти і науки України,

м. Харків.

Захист відбудеться "_18__"_січня_2001 р. о 13 год. 30 хв. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д41.052.01 в Одеському державному політехнічному університеті за адресою: 65044, м. Одеса, пр. Шевченка, 1.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Одеського державного політехнічного університету за адресою: м. Одеса, пр. Шевченка, 1.

Автореферат розісланий "_18_"_грудня_2000 р.


Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, професор Ямпольський Ю.С.


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В зв'язку з широким впровадженням ЕОМ в пристроях обробки даних в автоматизованих системах керування технологічними процесами (АСКТП) виникає задача розробки засобів взаємодії проектувальника та ЕОМ. Тому при розробці АСКТП і при проектуванні радіоелектронної апаратури (РЕА) особливе місце займають діалогові графічні комплекси.

Прикладом таких комплексів служать автоматизовані робочі місця (АРМ) проектувальника, конструктора і технолога, які залежно від призначення комплектуються різноманітними типами ПЕОМ, дисплеями, автоматами для креслення, пристроями вводу графічної інформації.

В ряді випадків із-за специфіки самої інформації (графічні зображення з лініями довільного типу, що пересікаються) неможливо повністю автоматизувати її кодування та обробку. Тому, для цілого ряду задач використання напівавтоматичних пристроїв кодування графічної інформації (ПКГІ) краще, ніж автоматичних, бо притягнення зорового аналізатору оператора для ідентифікації різноманітних характерних точок і ділянок зображення істотно підвищує оперативність її обробки.

В цей час велика увага приділяється розробці п'єзоелектричних напівавтоматичних ПКГІ, які, як правило, включають в себе: задаючий генератор, випромінювачі, планшет-звукопровід, зйомник координат та схему керування і кодування. При розробці п'єзоелектричних ПКГІ виникає задача виділення слабкого сигналу, що надходить від зйомника координат на фоні інтенсивних перешкод, що виникають в планшеті-звукопроводі.

В останній час велика увага приділяється цифровій фільтрації сигналів, що має ряд привілеїв порівняно із аналоговою. До них відноситься підвищена точність, стабільність характеристик, можливість змінити характеристики програмним шляхом. Крім того, цифрові фільтри (ЦФ) можуть бути достатньо складними для забезпечення необхідної крутизни частотної характеристики в перехідній області і точного положення полюсів.

В разі якщо ЦФ реалізується на потужному сигнальному процесорі, стають доступними і інші можливості. Наприклад, можна скористатися процесором для реалізації адаптивної фільтрації, або інших підхожих до конкретної задачі алгоритмів, що підвищать загальну якість системи.

Треба визначити, що структур аналогових фільтрів розроблено на декілька порядків більше, ніж цифрових. Аналогові структури лічаться тисячами, цифрові десятками. Виникає ситуація, коли проектувальник не має достатньо великої кількості структур цифрових фільтрів порівняно із аналоговими. В зв'язку з цим, немає свободи вибору таких структур по різноманітним критеріям, наприклад, по таким як швидкодія і мінімум шуму.

Виходячи з цього, є актуальною задача одержання таких структур ЦФ, які дозволять здійснити обробку сигналу в ПКГІ за менший проміжок часу, а також підвищити точність роботи пристрою за рахунок використання принципу частотної модуляції.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Науково дослідна робота по темі дисертації проводилась згідно з держбюджетною темою:

260-64 "Матричні перетворення в теорії проектування різних класів електронних ланцюгів" (реєстраційний 0196U0223193).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка методики проектування структур цифрових фільтрів за аналоговими прототипами, завдяки яким здійснюється обробка слабкого сигналу в пристроях кодування графічної інформації на фоні інтенсивних перешкод в планшеті звукопроводі.

Дана мета досягається вирішенням наступних задач:

- аналіз існуючих способів одержання структур ЦФ;

- розробка методики одержання структур ЦФ по схемам аналогових прототипів;

- проектування структур ЦФ за схемами аналогових RC фільтрів на 3 х та 4 х операційних підсилювачах;

- вибір оптимальних структур ЦФ;

- дослідження стійкості структур ЦФ;

- створення та дослідження математичної моделі ЦФ;

- виготовлення фізичної моделі ЦФ та перевірка на ній теоретичних положень.

- розробка способу кодування графічної інформації з використанням принципу частотної модуляції;

- розробка пристрою кодування графічної інформації з використанням принципу частотної модуляції та визначення вимог до ЦФ.

Об'єкт досліджень — цифровий фільтр.

Предмет досліджень — цифрові фільтри для пристроїв кодування графічної інформації.

Методи досліджень базуються: на теорії матриць, за допомогою якої складається матриця провідностей, яка використовувалась для одержання структур ЦФ; теорії електричних кіл, яка використовувалась при складені системи рівнянь за методом вузлових потенціалів; теорії графів, яка використовувалась для побудови структур ЦФ та знаходження дисперсії вихідного шуму ЦФ.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

- дістали подальший розвиток методи одержання структур ЦФ, а саме вперше розроблено методику проектування ЦФ з побудовою матриці провідностей аналогового прототипу, яка дозволяє на відміну від відомих раніше методик одержати більшу кількість структур ЦФ;

- вперше запропоновано використати ЦФ в пристроях кодування графічної інформації, що дозволяє підвищити швидкодію кодування за рахунок зменшення паузи між вимірюванням координат;

- вперше побудовані та досліджені фізичні моделі ЦФ, які дозволили визначити швидкодію алгоритмів цифрової фільтрації;

- удосконалена фізична модель пристрою кодування графічної інформації за рахунок використання частотної модуляції, яка, на відміну від відомих раніше моделей з амплітудною модуляцією, дозволяє підвищити точність кодування.

Практичне значення одержаних результатів.

Результати досліджень, які одержані в дисертації, знайшли практичне застосування при розробці автоматизованої системи забезпечення технологічного процесу розмолу зерна, яка була впроваджена на Куліндоровському млині. Використання у системі пристрою кодування графічної інформації на базі мікроконтролеру з програмною реалізацією цифрового фільтру дозволило прискор