DE2555248C2 - Anordnung zum selbsttätigen Erkennen von Informationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine Anordnung dieser Art ist bekannt (US-PS 44 233). Sie dient zum Erkennen von bestimmten Phänomenen einer Sprache, beispielsweise der Phänomene »o« in »go« der englischen Sprache. Zu diesem Zweck enthält eine Vorerkennungsschaltung eine Vielzahl von Frequenzfiltern, mittels welcher das ankommende Sprachfrequenzband in eine Vielzahl enger Frequenzbänder aufgeteilt wird. Die Ausgangssignale dieser einzelnen Filter werden dann kodiert und in einem Speicher abgespeichert und schließlich in einer Vergleichsschaltung mit in einem Bezugswertspeicher

abgespeicherten ebenfalls kodierten Bezugs-Sprachphänomenen verglichen. Bei der bekannten Anordnung wird die zu analysierende Information, nämlich die Sprache, seriell durch einen zusätzlichen, die Grenzen zwischen den Sprachphänomenen feststellenden »Segmentor« in mehrere Teile aufgeteilt, die nacheinander mit den entsprechenden Bez:;gswerten verglichen werden. Damit können die Details der einzelnen Informationsteile erkannt werden, also beispielsweise ein in diesem abgeteilten Informationsteil enthaltenes Sprad.phänomen. Mit einer solchen bekannten Anordnung könnte jedoch nicht unterschieden werden, zwischen zwei oder mehreren auch unabhängigen Grundkriterien, aus denen eine zu erkennende Information zusammengesetzt ist Letzteres ist in der modernen Technik zur Automation verschiedenartigster Vorgänge jedoch oft nötig. So ist es beispielsweise bei Hochfrequenzempfängern wünschenswert, automatisch festzustellen, welche Modulationsart in einer gerade empfangenen Signalzusammensetzung vorliegt, um im Empfänger den richtigen Demodulator mit einer entsprechenden Bandeinengung einzuschalten und das Signal an die richtige Auswertstelle (Fernschreiber, Tonbandaufnahme, Squelch für den Zuhörer usw.) weiterzuschalten und/oder dem den Empfänger überwachenden Menschen oder Rechner mitzuteilen, daß es sich um eine interessierende Informationsart handelt, wodurch dann eine erwünschte Steuerung ausgelöst werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden und zu verbessern, daß mit ihr auch zwischen unterschiedlichen jeweils parallel anliegenden Grundkriterien, aus denen eine Information zusammengesetzt ist, unterschieden werden kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung und der jeweiligen Häufelung der parallel ausgewerteten und aufsummierten Grundkriterien, aus denen die zu erkennende Information zusammengesetzt ist, ist es erstmals möglich, schnell und vor allem fortlaufend zwischen diesen parallel anliegenden und voneinander unabhängigen Grundkriterien der Information zu unterscheiden. Abhängig von diesen Unterscheidungskriterien können dann die verschiedenartigsten Anzeige- oder Steuerfunktionen ausgelöst werden. Besonders vorteilhaft ist es, daß mit der erfindungsgemäßen so Anordnung ohne große Abänderung gleichzeitig auch das Bezugs-Häufigkeitsmuster im Bezugswertspeicher selbsttätig erzeugt werden kann, von der Anordnung also selbsttätig von vorbekannten Informationsarten die entsprechenden Bezugs-Häufigkeitsmuste." gelernt werden können. Ein sehr schnelles Selektieren der verschiedenen angebotenen Bezugsmuster beim Vergleich wird erreicht, wenn im Sinne der Weiterbildung nach Unteranspruch 8 ein Vergleich nach der sogenannten sortierten Summenhäufigkeit vorgenommen wird. Diese Weiterbildung eignet sich auch zum schnellen Vergleich beliebig anderer Ist- und Sollfunktionen, wobei anstelle der Häufigkeit auch die Amplitude einer beliebigen Funktion und anstelle der konstanten Summe das Integral dieser Funktion über den Vergleichsbereich treten kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt den allgemeinsten Fall einer erfindungsgemäßen Anordnung.

Fig.2 zeigt die speziellere Abwandlung einer erfindungsgemäßen Anordnung zu einem sogen. Modulationsarcenanalysator.

F i g. 3 zeigt anhand eines Diagramms schematisch die Bildung eines zweidimensionalen Klassifizierungsvektors beim Modulationsartenanalysutor nach F i g. 2 und die Lage der zugeordneten Klassen im Kriteriumsraum. F i g. 4 zeigt den Synchronisierungsvorgang bei der Bildung der Klassifizierungsvektoren für die Anordnung nach F i g. 2.

F i g. 5 zeigt anhand von drei Beispielen die Bildung des Momentan-Häufigkeitsmusters im Akkumulatorspeicher der Anordnung nach F i g. 2.

F i g. 6 zeigt anhand von Diagrammen graphisch den Vergleich der Häufigkeitsmuster nach der sortierten Summenhäufigkeit.

F i g. 7 zeigt Einzelheiten des Bezugswertspeichers für diesen Vergleich nach der sortierten Summenhäufigkeit.

Die der Anordnung zugeführte Informationsmenge /, die erkannt und unterschieden werden soll, kann im allgemeinen aus mehreren sich grundlegend unterscheidenden Informationsgruppen zusammengesetzt sein. Die eine solche Informationsgruppe charakterisierenden Grundkriterien können beispielsweise die Art, der Weg, die Frequenz und/oder andere Eigenschaften der Informationsübermittlung sein. Je nach Anforderung der Auswertung wird die am Eingang der Schaltung nach F i g. 1 und 2 anliegende Information /auf mehrere diesen Grundkriterien entsprechende Wege aufgeteilt. Diese Aufteilung erfolgt durch eine in F i g. 1 schematisch angedeutete Vorerkennungsschaltung !,die in dem speziellen Modulationsartenanalysator nach F i g. 2 Schaltungen zum Abteilen der Frequenzmodulation von der Amplitudenmodulation aufweist. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 wird beispielsweise das in einem Zwischenfrequenzband (z. B. 30 KHz ± 6 KHz) ankommende Eingangssignal, das in seiner Modulationsart erkannt werden soll, einerseits mittels eines Begrenzers la von der Amplitudenmodulation befreit und andererseits wird über einen üblichen Amplitudendemodulator Ii? und einen nachfolgenden Begrenzer ic der Amplitudenmodulationsanteil des Signals verarbeitet. Die Periodendauer des am Ausgang des Begrenzers la anliegenden Rechtecksignals ist damit der momentanen Frequenzablage proportional und charakterisiert somit den Frequenzmodulationsanteil des Eingangssignals. Die Periodendauer des am Ausgang des Begrenzers \c anliegenden Rechtecksignals ist der momentanen Frequenz des Amplitudenmodulationsanteils proportional und charakterisiert diesen.

Jedes so gewonnene Grundkriterium FM und AM nach F i g. 2 wird einer Koordinatenachse zugeordnet und es werden daraus dann entsprechende zwei- oder mehrdimensionale Klassifizierungsvekioren gebildet. Bei η Grundkriterien ergibt sich ein n-dimensionales Koordinatensystem, bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 mit nur zwei Grundkriterien ergibt sich ein zweidimensionaler Vektor V. Die abgetrennten Grundkriterien aus der Vorerkennungsschaltung 1 werden über Kodierschaltungen 2 in ihrem Momentanzustand Kodiert, d. h. es werden im weitesten Sinne über nachgeschaltete Analog-Digital-Wandler die Grundkriterien in entsprechende Digitalsignale umgewandelt, die dann anschließend durch übliche Rechnerschaltungen

■ weiter ausgewertet werden können. Jede der den einzelnen Grundkriterien zugeordneten Kodierschaltungen 2 ist so ausgebildet, daß für den jeweiligen Momentanwert dieses Grundkriteriums ein eindeutiger Codewert erzeugt wird. Somit ergibt sich für die jeweiligen Grundkriteriumsachsen eine mit der Codierung festgelegte Austeilung. Beim Modulationsartenanalysator nach Fig.2 wird beispielsweise auf dem FM-Weg die momentane Frequenzablage mittels des über den Taktgenerator 2a angesteuerten Zählers 2b mit einer Zählgenauigkeit von beispielsweise 300 Hz folgende Codierung dieses Grundkriteriums im Zwischenspeicher 3a vorgenommen: Codewert Null entspricht 36 KHz, Codewert 20 entspricht der Mittenfrequenz von 30 KHz und Codewert 40 entspricht 24 KHz. !n analoger Weise wird mit dem Zähler 2c, der wiederum über den Taktgenerator 2a angesteuert ist, die momentane AM-Frequenz so codiert, daß sie im Zwischenspeicher 3b beispielsweise in folgender Codierung vorliegt: Codewert Null entspricht Null Hz, Codewert 20 entspricht 6 KHz. Für den Modulationsartenanalysator nach Fig.2 ergibt sich damit eine Codierung der längs der beiden Koordinatenachsen aufgetragenen Grundkriterien, wie sie in F i g. 3 graphisch dargestellt ist. Auf der y-Achse ist die Momentanfrequenz der AM-Modulation und auf der *-Achse die Momentane Frequenzmodulation aufgetragen. In dem sich durch diese x- und y-Achsen ergebenden Kriteriumsraum K können damit insgesamt 21 ■ 41 = 861 mögliche Klassen k gebildet werden, die jeweils charakteristisch sind für den zugeordneten Klassifizierungsvektor V. Je nach der noch zu erkennenden Modulationsart mit der schnellsten Spektrumsänderungsgeschwindigkeit können vor den Zähler 2b und 2c noch Vorteiler 2<iund 2e vorgeschaltet sein, so daß die Periodendauer über mehrere Perioden gemittelt gezählt wird.

Die Momentancodes der einzelnen Grundkriteriumsachsen stehen in den Zwischenspeichern 3 zur Verfügung. Aus diesen Momentancodes werden nun die zwei- oder mehrdimensionalen Klassifizierungsvektoren (Vektor V für das zweidimensionaie Koordinatenkreuz nach F i g. 3) gebildet Zu diesem Zweck wird in der Schaltung nach den F i g. 1 und 2 dafür gesorgt, daß sich jedesmal bei der Zustandsübergabe in allen Zwischenspeichern 3 ein eindeutiger Codewert befindet und so immer ein eindeutiger Klassifizierungsvektor V gebildet wird. Solange die Codierung der π Wege für die Grundkriterien synchron ist, bedarf es keiner zusätzlichen Maßnahmen. Erfolgt jedoch die Codierung asynchron oder für die einzelnen Grundkriterien sogar sequentiell, dann muß durch είπε zusätzliche Synchronisierschaltung 4 dafür gesorgt werden, daß bei der Bildung des Klassifizierungsvektors V dieser eindeutig festliegt. Die mit dem Klassifizierungsvektor V bestimmbaren Speicherplätze des Kriteriumraumes /C nach Fig.3 werden im folgenden als Klassen k bezeichnet Beim Modulationsartenanalysator nach Fig.2 ist die Beendigung des Zählvorganges im FM-Weg und AM-Weg nicht synchron. Mit einer einfachen Oder-Verknüpfung 4a nach F i g. 2 wird abgeleitet von den beiden Übernahmebefehlen an die beiden Zwischenspeicher 3a und 3b bei der Umspeicherung des einen und/oder des anderen Zwischenspeichers eine Obernahmemeldung an die nachfolgende Steuerschaltung 5 gegeben. Durch die dargestellte Oder-Verknüpfung 4a wird erreicht daß jedesmal bei einer Übernahmemeldung eine eindeutige Zuordnung der Grundkriterien zu einer der insgesamt 861 möglichen Klassen k nach F i g. 3 erreicht wird. Dieser Synchronisiervorgang bei der Bildung der Klassifizierungsvektoren ist chematisch durch das Impulsdiagramm nach F i g. 4 dargestellt.

Die Steuerschaltung 5 wird zweckmäßigerweise durch einen Mikrocomputer realisiert, da ihre Aufgabe einen Datenverarbeitungscharakter hat. Diese Steuerschaltung S dient nämlich nicht nur zur Übergabe der ίο Klassifizierungsvektoren in den zugeordneten Akkumulatorspeicher 6 sondern gleichzeitig auch zu dem nachfolgend noch beschriebenen Vergleich des in diesem Akkumulatorspeicher 6 enthaltenen Häufigkeitsmusters mit dem Bezugs-Häufigkeitsmuster eines Bezugsspeichers 9, wie dies durch die Vergleichsschaltung i5 schematisch angedeutet ist. Da im allgemeinen für die fortlaufende Erkennung in dem Mikrocomputer ein relativ umfangsreiches Programm pro Auswertzeit ausgeführt werden muß, wird ein genügend schneller Mikroprozessor oder ein Multimikroprozessor für diesen Zweck verwendet. Bestandteil dieses Mikroprozessors ist auch der Programmspeicher mit den dort abgespeicherten Analyse- und/oder Lernprogrammen, ebenso der für die Programmausführung benötigte Datenhilfsspeicher.

Der Akkumulatorspeicher 6 ist so aufgebaut, daß er direkt mit den Klassifizierungsvektoren V adressiert werden kann und die Eintreffhäufigkeit eines bestimmten Klassifizierungsvektors unter dieser Adresse summiert d. h. akkumuliert. Eine Adresse des Akkumulatorspeichers 6 ist also gleichbedeutend mit einer Klasse k des Kriteriumraumes K nach Fig.3. Abhängig vom gewählten Zusammenspiel zwischen Steuerschaltung 5 und Akkumulatorspeicher 6 ist es möglich, den Klassifizierungsvektor V als eine sequentielle Adresse oder aber als ein zusammengehöriges Adressenpaket zu bilden. Der einer Klasse k zugeordnete Speicherplatz des Akkumulatorspeichers 6 muß in seinem Umfang (in dem zweidimensionalen schematischen Diagramm nach Fig.3 also aus der Bildebene heraus in seinem Speicherumfang nach oben) der Länge des Schieberegisterspeichers 7 entsprechen, der ein- und ausgangsseitig mit der Steuerschaltung 5 verbunden ist. Ist die Länge des Schieberegisterspeichers 7 beispielsweise 45M= 1024, so sollte auch jeder Speicherplatz des Akkumulatorspeichers 6 jeweils 10 Bit aufweisen, also eine Zahl zwischen Null und 1023 aufnehmen können. Damit ist gewährleistet, daß auch dann der Speicher nicht überläuft, wenn M aufeinanderfolgende Klassifizieningsvektoren nur einer einzigen Klasse k zugeordnet werden. Der Schieberegisterspeicher 7, dem gleichzeitig mit dem Akkumülaiörspeichcr 6 die zusammengefaßten Klassifizierungsvektoren aus den Zwischenspeichern 3 zugeführt werden, hat die Aufgabe, die M zurückliegenden Klassifizierungsvektoren V abzuspeichern. Der Schieberegisterspeicher 7 gewährleistet daß sich im Akkumulatorspeicher 6 immer das M/A Übernahmebefehle zurückliegende, die Information charakterisierende Häufigkeitsmuster befindet Dies wird dadurch erreicht daß bei der Übernahmemeldung der Klassifizierungsvektor in den Eingang des Schieberegisterspeichers / geschoben wird und in der entsprechenden Klasse des Akkumulatorspeichers 6 die Zahl A — z. B. 1 hinzu addiert wird, gleichzeitig aber in der Klasse, welche mit dem am Ausgang des Schieberegisterspeichers 7 herauskommenden Klassifizierungsvektor definiert ist z- B. wieder eine 1 abgezogen wird. Wird vom Programm gewährlei-

stet, daß bei einem Neustand der Akkumulatorspeicher 6 leer ist und mit der Abzählung erst nach M Einschiebungen in den Schieberegisterspeicher 7 begonnen wird, so ergibt sich im Akkumulatorspeicher 6 eine konstante Summe Λίνοη angesprochenen Klassen k, deren Häufigkeitsbelegung ein informationsspezifisches Muster bildet. Der Steuerschaltung 5 ist zusätzlich noch eine Einstellvorrichtung zugeordnet, durch welche die Anzahl M/A der das momentane Häufigkeitsmuster bildenden Klassifizierungsvektoren V wählbar ist. Zu diesem Zweck steht die Steuerschaltung 5 in Verbindung mit einem von außen einstellbaren Speicher 8, in welchem eine Zahl A = 1 bis χ von außen einstellbar ist. Wird über diesen Zwischenspeicher 8 eine beliebig wählbare Zahl A zwischen 1 und χ < Meingegeben, so bleibt im Akkumulatorspeicher 6 die Summe M erhalten, wenn der Schieberegisterspeicher 7 dadurch verkürzt wird, daß der Klassifizierungsvektor V jeweils A mal eingeschoben wird, die Zahl A in die entsprechende Klasse addiert wird und in den A mit den aus dem Schieberegisterspeicher 7 herauskommenden Klassifizierungsvektoren definierten Klassen jeweils eine 1 abgezogen wird. Damit wird im Akkumulatorspeicher 6 ein mit M/A Übernahmebefehle gebildetes Muster erreicht. Hierdurch kann also die Betrachtungszeit durch Wahl der Zahl A herabgesetzt werden. Der Schieberegisterspeicher 7 von der Länge M besitzt für jeden Speicherplatz einen bestimmten Speicherumfang, so daß jeder Klassifizierungsvektor abgespeichert werden kann. Im Beispiel des Modulationsartenanalysators benötigt man bei der sequentiellen Bildung des Klassifizierungsvektors aus dem Zwischenspeicher 3 mit beispielsweise 0 bis 860 je 10 Bit pro Speicherplatz und bei paralleler Klassifizierungsvektorbildung in der Form (0,0 bis 20,40) je 11 Bit pro Speicherplatz. In F i g. 5 ist für drei verschiedene Modulationsarten die Bildung der Häufigkeiismuster im Akkumulatorspeicher dargestellt Ein voll ausgefülltes Klassenfeld k bedeutet hier die Aufsummierung einer Vielzahl von entsprechenden Klassifizierungsvektoren, die nur mit ein oder mehreren Strichen gekennzeichneten Klassenfelder bedeuten jeweils ndr wenige Treffer in diesen Klassen. Die Erklärung dieser sich nach diesen Diagrammen aus dem momentanen Häufigkeitsmuster im Akkumulatorspeicher 6 ergebenden Ergebnisse ist in F i g. 5 jeweils neben den Diagrammen angeschrieben.

Der mit der Steuerschaltung 5 verbundene Bezugswertspeicher 9 enthält Muster, die ähnlich aufgebaut sind wie die des Akkumulatorspeichers 6. In diesem Bezugswertspeicher 9 sind jene ausgewählten Bezugs-Häufigkeitsmuster abgespeichert, mit welchen das Momentan-Häufigkeitsmuster des Akkumulatorspeichers 6 verglichen werden soll. Der Vergleich erfolgt wieder über die Steuerschaltung 5, die zu diesem Zweck zusätzlich eine Vergleichsschaltung enthält Bei Gleichheit oder großer Ähnlichkeit zwischen dem momentanen Häufigkeitsmuster des Akkumulatorspeichers 6 und einem der Bezugs-Häufigkeitsmuster des Bezugswertspeichers 9, kann die eingangsseitige Informationsart welche in den vergangenen M/A Übernahmebefehlen am Eingang vorhanden war, erkannt werden. Die Steuerschaltung 5 gibt eine entsprechende Information an die Ausgabeschaltung 10, die ihrerseits die Erkennung in eine entsprechende Ausgangsinformation umwandelt

Um eine schnelle Unterscheidung unter mehreren verschiedenen Bezugs-Häufigkeitsmustern im Bezugswertspeicher 9 zu erreichen, ist dieser Bezugswertspeicher gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dem Vergleichsverfahren der sortierten Summenhäufigkeit angepaßt aufgebaut. Durch dieses nachfolgend näher beschriebene Verfahren wird eine quasi-kontinuierliche Erkennung der Informationsart möglich. Dieses Verfahren kann nicht nur zum Vergleich von Häufigkeitsmustern ausgenutzt werden sondern ist überall dort anwendbar, wo sehr schnell zwei oder mehrere Funktionen über einen größeren Bereich miteinander verglichen werden sollen.

Die Bezugs-Häufigkeitsmuster, die entweder von außen in den Bezugswertspeicher 9 gegeben oder die, wie nachfolgend noch beschrieben wird, durch Anlegen einer bekannten Informationsart am Eingang der beschriebenen Schaltung von dieser selbst gelernt werden, werden nach der Häufigkeit der Klassen sortiert und aufsummiert abgespeichert. Somit steht an der ersten Stelle jedes abgespeicherten Bezugs-Häufigkeitsmusters die Klasse mit der höchsten Häufigkeit und dem dazugehörigen Klassifizierungsvektor V. Da die Gesamtsumme immer M ist, ist mit der Häufigkeit an der ersten Stelle die Streuung des Musters über den gesamten Kriteriumsraum K beschrieben. Ist die Streuung gering, wird die höchste Häufigkeit entsprechend hoch liegen. Da mit dem dabei stehenden Klassifizierungsvektor auch die Speicherstelle dieser höchsten Häufigkeit im Kriteriumsraum K beschrieben ist, können schon bei den ersten Vergleichsschritten zwischen dem entsprechend sortierten und aufsummierten Momentan-Häufigkeitsmuster und solchen sortierten Bezugs-Häufigkeitsmustern solche Bezugshäufigkeitsmuster als in Frage kommend selektiert werden, bei denen sowohl die höchste Häufigkeit wie auch deren Speicherlagen im Kriteriumsraum entsprechend dem Momentan-Häufigkeitsmuster ist. In den weiteren Vergleichsschritten können dann immer mehr Bezugs-Häufigkeitsmuster ausgeschieden werden, bei denen die Steigung zur Summe M und/oder die Reihenfolge der Klassifizierungsvektoren nicht mit dem Momentan-Häufigkeitsmuster iihereinstimmen. Eine Unterscheidung zwischen Musteni init gleichverlaufender Summenhäufigkeit wird umso einfacher, je mehrdimensionaler mit der Vorerkennungsschaltung 1 der Kriteriumsraum realisiert werden kann. Ist das letzte verbliebene Bezugs-Häufigkeitsmuster innerhalb einer gegebenen Toleranz mit dem Momentan-Häufigkeitsmuster übereinstimmend, so ist die Informationsart als diesem Bezugs-Häufigkeitsmuster entsprechend erkannt. Der Vorteil dieses Vergleichs mit der sortierten Summenhäufigkeit ist ein sehr schnelles Ausscheidungsverfahren, bei dem nur die noch ähnlichen Bezugsmuster mit dem Momentanmuster verglichen werden. Der Vergleich erfolgt nur über so viele Klassen, bis nur noch ein Bezugsmuster übrigbleibt. Da der Vergleich immer nur über die markantesten Klassen des jeweiligen Musters erfolgt müssen auch die Bezugsmuster nur über so viele Klassen gespeichert werden, wodurch sich eine Speicherplatzeinsparung im Bezugswertspeicher 9 ergibt Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn eine große Anzahl von Bezugs-Häufigkeitsmustern im Bezugswertspeicher 9 gespeichert werden soll.

In Fig.6 ist dieses Vergleichsverfahren graphisch erläutert Auf der y-Achse der dargestellten Häufigkeitsverteilungen ist die Häufigkeit der Klassen aufgetragen, auf der jr-Achse der zu den einzelnen Klassen gehörige Klassifizierungsvektor (in F i g. 6 als eine sequentielle Adresse dargestellt). F i g. 6a zeigt die einfache noch nicht sortierte Häufigkeit des Momentan-

Häufigkeitsmusters, wie es im Akkumulatorspeicher 6 abgespeichert ist. F i g. 6b zeigt die zugehörige sortierte Summenhäufigkeitsverteilung mit der Klasse der größten Häufigkeit am Anfang. Fig.6c zeigt die einfache Häufigkeitsverteilung von drei verschiedenen Bezugs-Häufigkeitsmustern 1, 2 und 3 und Fig.6d, 6e und 6f zeigen die zugehörigen sortierten Summenhäufigkeitsverteilungen. Bei dem Vergleich der sortierten Summenhäufigkeit wird also die Häufigkeitsverteilung nach Fig.6b quasi parallel mit den sortierten Summenhäufigkeitsverteilungen der Bezugsmuster nach den F i g. 6d, 6e und 6f verglichen. Ein Vergleich von F i g. 6b mit F i g. 6d ergibt, daß das Bezugsmuster 1 zwar am Anfang die entsprechende Klassenreihenfolge besitzt, als Übereinstimmung jedoch wegen des wesentlich anderen Ansatzpunktes für die Summenhäufigkeit sofort ausscheidet. Ein Vergleich der F i g. 6b und 6e zeigt, daß das Bezugsmuster 2 nur um —1 bei geringem Klassentausch abweicht. Hier würde die Vergleichsschaltung eine Ähnlichkeit erkennen, und zwar unter Berücksichtigung entsprechend vorgesehener Toleranzen. Ein Vergleich der F i g. 6b und 6f zeigt schließlich, daß das Bezugsmuster 3 zwar den gleichen Häufigkeitsverlauf hat, aber wegen der fehlenden Klassen-Übereinstimmung auch sofort ausscheidet. Man beachte aber, daß bei einem Klassenversatz des Bezugsmusters 3 mit ±2 im Kriteriumsraum eine Übereinstimmung erreicht wird und mit Korrektureingriffen also auch ein Musterversatz erkannt werden kann.

Beim Vergleich muß noch eine gewisse Toleranzgrenze der Bezugs-Häufigkeitsmuster mit festgelegt werden, und zwar vorzugsweise als zusätzliche Angabe im Bezugswertspeicher zu der sortierten Summenhäufigkeitsverteilung. Für diese Festlegung gibt es drei Möglichkeiten. Die eine Möglichkeit ist, daß für alle Bezugshäufigkeitsmuster die gleiche Toleranzangabe festgelegt wird und im Vergleichsprogramm unmittelbar berücksichtigt wird. Die Toleranzangabe kann aber auch bezugsmusterspezifisch sein und innerhalb des Bezugsmusters unveränderlich. In diesem Fall muß für jedes Bezugsmuster nur ein gesonderter Toleranzspeicher vorgesehen sein. Die Toleranzangabe kann auch für jede Klasse individuell angegeben werden, wie dies nachfolgend für die spezielle Vergleichsschaltung nach F i g. 7 näher beschrieben wird, indem jeder einzelnen Klasse ein zusätzlicher Toleranzspeicher zugeordnet wird.

Wie oben bereits erwähnt, ist es vorteilhaft, daß die Schaltung so aufgebaut und in verschiedenen Bereichen bidirektional aufgebaut ist, daß sie bei Anlegen von bekannten Informationsarten am Eingang / über die damit erfolgende Abspeicherung von normierten Häufigkeitsverteilungen im Akkumulatorspeicher 6 von diesem als Bezugs-Häufigkeitsverteilungen in den Bezugswertspeicher 9 übernommen werden können. Die Schaltung kann damit selbsttätig verschiedene Bezugs-Häufigkeitsverteilungen lernen. In Fig.7 ist dargestellt, wie dies durch einfache Abwandlung der Schaltung nach F i g. 2 für den Vergleich der sortierten Summenhäufigkeit realisiert werden kann. Die Schaltung nach F i g. 7 zeigt einen Bezugswertspeicher 9a, der aus mehreren parallel angeordneten Speichereinheiten 12 besteht in denen jeweils unterschiedliche Bezugs-Häufigkeitsmuster gespeichert sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind nur vier solche Speicher 12 angedeutet Da die einmal eingespeicherten oder gelernten Bezugs-Häufigkeitsmuster nicht mehr vergessen werden dürfen, muß dieser Bezugswertspeicher 9a stromausfallsicher sein (Magnetkernspeicher, PROM, Batteriebetrieb oder dergl.). Diese einzelnen Speicher 12 besitzen Schieberegistercharakter, welcher z. B. sehr einfach durch die Zuhilfenahme eines Adressierungszählers 14 realisiert werden kann. Somit können mit nur einem Schiebeimpuls aus der Vergleichsschaltung 15 alle Speicher 12 parallel auf die nächste zu betrachtende Adresse geschoben werden. Auch der Momentan-Häufigkeitsmusterspeicher6a ist hier als schieberegisterartiger Speicher ähnlich dem Speicher 12 ausgebildet. Der Speicher 6a enthält das sortierte und aufsummierte Häufigkeitsmuster, welches sich momentan im Akkumulatorspeicher 6 befindet. Die Speicher 12 und 6a werden alle gleichzeitig mit einem Schiebeimpuls jeweils auf die nächste Stelle gestellt. In jedem dieser Speicher 12 bzw. 6a ist das entsprechende Häufigkeitsmuster nach der Häufigkeit sortiert, und zwar mit der Häufigkeit zwischen maximaler Musterhäufigkeit und M. Zusätzlich ist jedem dieser Summenhäufigkeitswerte der zugehörige Klassifizierungsvektor in einem parallelliegenden Speicherteil beigegeben und mit in den Speichern 12 und 6a abgespeichert. In den Bezugswertspeichern 12 können schließlich noch die oben erwähnten zusätzlichen Toleranzangaben für den Vergleich mit abgespeichert sein. Über einen bidirektionalen Multiplexer 13, der vom Programm der Schaltung

5 gesteuert ist, werden beim Lernen der sortierten Bezugs-Häufigkeitsmuster sequentiell die einzelnen Speicher 12 geladen. Beim späteren Vergleich dieser Bezugs-Häufigkeitsmuster mit dem Momentan-Häufigkeitsmuster des Speichers 6a werden die zu vergleichenden Muster durch diesen Multiplexer 13 quasi-parallel aus den Speichern abgefragt. Da die Größe des Bezugswertspeichers 9a mit der Anzahl der zu speichernden Bezugsmuster steigt und damit auch die Erkennungszeit, sollte vor dem eigentlichen Vergleich das im Akkumulatorspeicher 6 vorhandene Momentan-Häufigkeitsmuster mittels einer zusätzlichen Programmsteuerung von vorher erkennbaren Störgrößen befreit werden und eventuell entsprechend umorganisiert in den Speicher 6a eingelesen werden, wobei auf das Konstanthalten der Summe M innerhalb des Speichers jedoch weiterhin geachtet werden muß. Ist beispielsweise eine zu erkennende Information stark mit Rauschen überlagert so ergibt sich im gesamten Kriteriumsraum K nach Fig.3 eine gleichmäßige Grundhäufigkeit. Wird nun bei allen Klassen, deren Häufigkeit größer ist als diese Grundhäufigkeit dieser Häufigkeitswert abgezogen und dann ähnlich wie beim Neustart bis zum Erreichen der Summe M nur akkumuliert so kann durch mehrmaliges Wiederholen dieses Vorganges bei verlängerter Betrachtungszeit das Momentan-Häufigkeitsmuster im Akkumulatorspeicher

6 vom Rauschen befreit werden. Eine andere Möglichkeit kann angewendet werden, wenn sich im Momentan-Häufigkeitsmuster eindeutige Störer befinden, wie dies beispielsweise in Fig.5 unten dargestellt ist Die Erkennungseigenschaft solcher Störungen ist deren Nichtbezogenheit zum Ausgangspunkt (FM-Klasse 20, AM-Klasse 0 nach Fig.5) des Kriteriumsraumes K. Wird eine solche Störung ausgeblendet kann das ausgangspunktbezogene Häufigkeitsmuster auf M = konstant umorganisiert und erkannt werden. Gleichzeitig kann die Ausblendung als Zusatzinformation am Ausgang ausgegeben werden. Eine weitere Möglichkeit der Erkennungsmanipulation ergibt sich, wenn der Ausgangspunkt des Kriteriumsraumes rech-

nerisch verschoben wird. Dadurch können versetzte Häufigkeitsmuster erkannt werden, wie diese beim Vergleich der F i g. 6b mit 6f angedeutet wurde und dieser Versatz kann wiederum als Zusatzinformation am Ausgang ausgegeben werden.

Die Ausgabeschaltung 10 hat die Aufgabe, die Erkennung in einer auf die jeweilige Verwendung der Anordnung bezogenen Art aus- und weiterzugeben. Dies kann beispielsweise durch Ausgabe einer festgelegten Code-Nummer oder aber auch über einen entsprechenden Klartext erfolgen. Die Ausgabe kann entweder sequentiell oder parallel oder aber Bit-parallel/Zeichen-seriell erfolgen. Es kann sich um eine stetige Ausgabe handeln oder die Ausgabe kann so organisiert sein, daß diese nur auf Abfrage erfolgt. Beim Beispiel des Modulationsartenanalysators nach F i g. 2 erfolgt die Ausgabe immer dann, wenn sich der Erkennungscode im Zwischenspeicher 10a ändert oder aber eine Abfrage von außen erfolgt. Der Erkennungscode des Zwischenspeichers 10a wird unter Zuhilfenahme des Klartextspeichers 106 in der Dekodierschaltung 10c in Klartextzeichen umgewandelt und über den Zeichenmultiplexer 1Od am Ausgang ausgegeben. Im Beispiel des Modulationsartenanalysators sind hier unmittelbar die Klartextnamen der verschiedenen Modulationsarten abgespeichert.

Wie erwähnt müssen alle Bezugswertspeicher für die Erkennung reinen Lesecharakter haben bzw. stromausfallsicher sein. Es ist daher möglich, daß diese Speicher in einem gesonderten, nur das Lernprogramm enthaltenden und nur für das Laden dieser Speicher ausgerüsteten Anordnung geladen werden und dann in die eigentliche Erkennungsanordnung eingesetzt werden. Diese gesonderte Lernanordnung ist besonders dann günstig, wenn immer gleiche und unveränderliche Bezugs-Häufigkeitsmuster benutzt werden. Da die

ίο Lernanordnung der beschriebenen Erkennungsanordnung aber sehr ähnlich ist, werden diese beiden Anordnungen vorzugsweise im Sinne der Erfindung vereinigt. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich, dafür zu sorgen, daß der Datenfluß an einigen Stellen der Anordnung bidirektional ist, wie dies im Zusammenhang mit dem Modulationsartenanalysator nach den F i g. 2 und 7 beschrieben ist. Eine solche kombinierte Anordnung ist besonders dann vorteilhaft, wenn von Anwendungsfall zu Anwendungsfall verschiedene Bezugs-Häufigkeitsmuster gelernt werden müssen.

Im Prinzip kann die als Akkumulations- und Vergleichsschaltung wirkende Steuerschaltung 5 als spezielle Verknüpfungsschaltung ausgebildet sein. Bei Einsatz von entsprechenden Mikrocomputern kann der gleiche Effekt dieser Steuerschaltung aber auch durch entsprechende Programmierung erreicht werden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum selbsttätigen Erkennen von informationen, mit einer Vorerkennungsschaltung, mittels welcher die Information fortlaufend in zwei oder mehrere Teile aufgeteilt wird, einer Kodierschaltung, mittels welcher diese Informationsteile kodiert und in einem Zwischenspeicher gespeichert werden, und mit einem Bezugswertspeicher, in welchem die Kriterien der zu erkennenden Informationsteile kodiert als Bezugswerte gespeichert sind, die in einer Vergleichsschaltung mit den kodierten Informationsteilen verglichen werden und durch welche bei Übereinstimmung über eine Ausgabeschaltung ein Ausgangssignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Unterscheiden von parallel anliegenden unterschiedlichen Grundknterien, aus denen di2 Information zusammengesetzt ist, mittels der Vorerkennungsschaltung (1) die Information fonlaufend auf die Grundkriterien aufgeteilt wird, mittels einer Kodierschaltung (2) kodiert wird und in einem Zwischenspeicher (3) abgelegt wird, daß mittels einer Steuerschaltung (5) zwei- oder mehrdimensionale Klassifizierungsvektoren (V) gebildet werden, die einerseits an vorbestimmten Klassen-Speicherplätzen (k) eines Akkumulatorspeichers (6) als ein der Häufigkeit der Klassifizierungsvektoren (V) entsprechendes Momentan-Häufigkeitsmuster aufsummiert und gespeichert werden und die andererseits einem mit diesem Akkumulatorspeicher (6) zusammenwirkenden M-stelligen Schieberegisterspeicher (7) zugeführt werden, in welchem sich die letzten M Klassifizierungsvektoren (V) befinden, durch welche das Momentan-Häufigkeitsmuster im Akkumulatorspeieher (6) gebildet worden ist, daß im Bezugswertspeicher (9) mehrere zu erkennende Bezugs-Häufigkeitsmuster gespeichert werden und daß in der Vergleichsschaltung (15) fortlaufend das im Akkumulatorspeicher (6) gespeicherte Momentan-Häu- to figkeitsmuster mit dem im Bezugswertspeicher (9) gespeicherte Bezugs-Häufigkeitsmuster verglichen wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit der Steuerschaltung (5) derart verknüpfte Synchronisierschaltung (4), daß ein Befehl zur Übernahme der Klassifizierungsvektoren (V) an die Steuerschaltung (5) nur dann gegeben wird, wenn in allen Zwischenspeichern (3) eindeutige Klassifizierungsvektoren (V) vorliegen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltung (5) eine Einstellvorrichtung (8) zugeordnet ist, durch welche die Anzahl (M/A) der das Momentan-Häufigkeitsmuster bildenden Klassifizierungsvektoren (V) wählbar ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (5) so ausgebildet ist, da3 im Akkumulatorspeicher (6) gespeicherte Häufigkeitsmuster, die durch bekannte Informationszusammerisetzungen entstanden sind, als Bezugs-Häufigkeitsmuster" in den Bezugswertspeicher (9) übertragbar sind (Lernen des Bezugs-Häufigkeitsmusters).

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Erkennen der Modulationsart eines Hochfrequenzsignals, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorerkennungsschaltung (1) so ausgebildet ist, daß sie das ankommende Hochfrequenzsignal in ein Frequenzmodulations- und in ein Amplitudenmodulations-Grundkriterium aufteilt

6. Anordnung nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Grundkriterien aus dem in eine Zwischenfrequenzlage umgesetzten Hochfrequenzsignal erzeugt werden, wobei das Frequenzmodulations-Grundkriterium mit einem Begrenzer (Xa) abgetrennt und mittels eines Zählers (2b) in einen der momentanen Mittenfrequenzablage entsprechenden FM-Code umgewandelt wird und so in einem Zwischenspeicher (3a) abgespeichert wird, und das Amplituden-Modulations-Grundkriterium über einen Amplitudendemodulator (Xb) und einen nachfolgenden Begrenzer (Xc) abgetrennt und mittels eines Zählers (2c) die momentane AM-Frequenz in einen entsprechenden AM-Code umgesetzt wird, der wiederum in einem Zwischenspeicher (3b) abgespeichert wird.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zähler (2b, 2c) als asynchrone Periodendauerzähler aufgebaut sind und die Synchronisierung für die Übernahmemeldung an die Steuerschaltung (5) durch eine einfache Oder-Vorknüpfung (Aa) erfolgt.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klassen dar zu vergleichenden Häufigkeitsmuster mit ihren zugehörigen Klassenkennungen (Klassifizierungsvektoren V) nach ihrer Häufigkeit sortiert und auf den gleichen Wert M summiert (sortierte Summenhäufigkeit) jeweils in schieberegisterartigen Bezugsmuster- bzw. Momentanmuster-Speichern (9a, 6a) im quasi-parallelen Zugriff gespeichert sind und mittels einer Vergleichsschaltung (15) die Bezugsmuster mit dem Momentanmuster auf Übereinstimmung bezüglich Klassenkennung und Häufigkeit verglichen werden.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den schieberegisterartigen Bezugsmuster-Speichern (9a) gleichzeitig auch zugehörige Erkennungstoleranzen gespeichert sind.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Modulationsarten-Erkennungsanordnung in einem Hochfrequenz-Nachrichtenempfänger mit mehreren verschiedenen zu- und abschaltbaren Demodulationszweigen verwendet ist und über die Ausgabeschaltung (10) jeweils selbsttätig der für die erkannte Modulationsart geeignetste Demodulationszweig zugeschaltet wird.