DE2841241A1

DE2841241A1 - PROCEDURE FOR SUPPRESSION OF DIFFERENT DATA IN A SEQUENCE OF DIGITAL INPUT DATA AND DISCRIMINATOR FOR CARRYING OUT THE PROCEDURE

Info

Publication number: DE2841241A1
Application number: DE19782841241
Authority: DE
Inventors: James L Roberts; Terry L Swanson
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1977-09-26
Filing date: 1978-09-22
Publication date: 1979-04-05
Also published as: NO783238L; GB2005879B; GB2005879A; NL7809748A; FR2404251A1; JPS5463857A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Unterdrückung abweichender Daten in einer Folge digitaler Eingangsdaten nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 sowie auf einen Diskriminator zur Durchführung dieses Verfahrens.The present invention relates to a method for suppressing differing data in a sequence of digital input data according to the generic term of claim 1 and a discriminator for carrying out this method.

Aus vielerlei Gründen ist es häufig erforderlich, Datensignale zu verarbeiten und zu analysieren, die von einer naturgetreuen Darstellung der interessierenden Daten abweichen. Solche Abweichungen können darauf zurückzufuhren sein, daß die Daten nicht mit dem erforderlichen Grad an Genauigkeit erfaßt werden können bzw. nicht naturgetreu übertragen v/erden können.For many reasons, it is often necessary to process data and analyze signals that are different from a realistic representation of the data of interest. Such deviations can be traced back to the fact that the data cannot be recorded with the required degree of accuracy or cannot be transmitted faithfully.

Wenn die Richtung und Größe der Abweichungen vorhersehbar ist oder die Charakteristiken der Abweichungen anderweitig festlegbar sind, so ist es im allgemeinen möglich, eine geeignete Kompensation bzw. Korrektur vorzusehen, um die Verwirklichung einer befriedigenden Datenanalyse zu ermöglichen. Einige der allgemein üblichen Ursachen von Datensignalabv/eichungen sind jedoch, wie beispielsweise das Rauschen, rein zufälliger Natur. Zufällige Datensignalabweichungen betreffen sowohl die Gestalt der Signale, die von einer naturgetreuen Darstellung der Daten weitgehendst abweichen können, als auch die Größe der Abweichungen. Obgleich die direkte Feststellung geeigneter Korrekturen für zufällige Datensignalabweichungen nicht möglich ist, ist es möglich, durch Schätzverfahren bzw. statistische Verfahren eine Verbesserung beim Signalempfang zu erzielen. Die Anwendung solcher Verfahren auf Daten in analoger Form ist weit verbreitet. Derartige Verfahren werden auch in erhöhtem Maße für eine Verwendung im Zusammenhang mit Daten in digitaler Form angepaßt und modifiziert.If the direction and size of the deviations can be foreseen or the characteristics of the deviations can be determined in some other way are, it is generally possible to provide a suitable compensation or correction to achieve the realization to enable a satisfactory data analysis. Some of the common causes of data signal mismatch are however, like the noise, of a purely random nature. Random data signal deviations affect both shape the signals, which can largely deviate from a lifelike representation of the data, as well as the size of the deviations. Although the direct determination of suitable corrections for random data signal deviations is not possible It is possible to achieve an improvement in signal reception by means of estimation methods or statistical methods. The application Such a procedure on data in analog form is widespread. Such methods are also becoming increasingly popular adapted and modified in connection with data in digital form.

Ein Anwendungsgebiet, in welchem die Verbesserung von digitalen Daten in letzter Zeit von besonderer Bedeutung gewesen ist, betrifft akustische Systeme für die genaue Anzeige der Position von Wasserfahrzeugen. So muß es beispielsweise bei der öl- oder Mineraliensuche auf dem Ozoanboden möglich sein, ein Wasserfahrzeug schnell und genau in eine bestimmte Position zu bringen.One area of application in which the enhancement of digital data has recently been of particular concern is related to acoustic systems for the accurate indication of the position of watercraft. So it must for example with the oil or Searching for minerals on the ozoan soil may be possible using a watercraft quickly and precisely in a certain position.

9 0 9 8 U / 0 8 6 39 0 9 8 U / 0 8 6 3

Bei einer solchen Positionierung haben sich akustische Systeme als überlegen herausgestellt. Ein erfolgreiches akustisches Positions-Anzeigesystcrn umfaßt eine Bake bzw. einen äntwortsender, der in Bezug auf einen interessierenden Punkt unter Wasser in einer bekannten Lage angeordnet ist, sov/ie eine Anordnung von akustischen Signal-Empfangseinrichtungen auf dem Wasserfahrzeug, Einrichtungen zur Erfassung der Phase und/oder der Zeitdifferenzen zwischen den durch Paare von Geräuschempfängern aufgenommenen Bakensignalen und eine Berechnungseinrichtung zur Feststellung des Ortes der Geräuschempfängeranordnung, bezogen auf die Bake, wobei die Berechnung aus den Phasen- und/oder Zeitdifferenzen erfolgt.With such a positioning, acoustic systems have proven to be superior. A successful one acoustic position display system includes a beacon a responder that pertains to a person of interest Point is arranged under water in a known position, so / ie an arrangement of acoustic signal receiving devices on the watercraft, devices for recording the phase and / or the time differences between the beacon signals picked up by pairs of noise receivers and a calculation device for determining the location of the sound receiver arrangement, based on the Bake, the calculation from the phase and / or time differences he follows.

Die Geräuschempfängeranordnung umfaßt minimal drei Elemente. Zwei Elemente sind entlang von jeweils zwei Querachsen angeordnet, wobei ein Element beiden Achsen gemeinsam ist. In einem spezifischen System wird die Phase der durch jeden der Geräuschempfänger empfangenen Signale, bezogen auf ein Referenzsignal, periodisch festgestellt, und die Phaseninformation wird als eine Folge vondigitalen Signalen geliefert. Ein solches digitales Phasen-Detektorsystem bildet den Gegenstand der US-PS 4 038 540. Eine Winkelverschiebung des Wasserfahrzeuges in Bezug auf die Bake in vertikalen Querebenen wird aus den Phasendifferenzen berechnet, die den von den Geräuschempfängern empfangenen Signalen entnommen werden.The sound receiver arrangement comprises a minimum of three elements. Two elements are arranged along two transverse axes each, one element being common to both axes. In one specific system will be the phase of each of the sound receivers received signals, based on a reference signal, detected periodically, and the phase information is as supplied a sequence of digital signals. Such a digital phase detector system is the subject of the US-PS 4,038,540. An angular displacement of the watercraft in relation to the beacon in vertical transverse planes is obtained from the Phase differences calculated, which are those of the noise receivers received signals.

Obgleich sich dieses System in seiner Leistungsfähigkeit anderen Systemtypen gegenüber überlegen gezeigt hat, ist die Qualität der Positionsanzeige im allgemeinen von dem akustischen übertragungsweg abhängig, wobei eine konstante übertragungscharakteristik zwischen der Bake und der Geräuschempfängeranordnung gefordert wird. Faktoren, die zu veränderlichen Übertragungscharakteristiken führen, umfassen die Reflexion und/oder Brechung der Signale an thermischen Schichten in dem Wasser, die Aufsplitterung von Signalen durch im Wasser befindliche TeilchenAlthough this system has proven to be superior to other types of system in terms of its performance, the quality is the position indicator in general from the acoustic transmission path dependent, with a constant transmission characteristic required between the beacon and the sound receiver arrangement will. Factors leading to variable transmission characteristics lead, include the reflection and / or refraction of signals on thermal layers in the water, the fragmentation of signals from particles in the water

9098U/08639098U / 0863

und die Reflexion von Signalen an Strukturen unterhalb des Wasserspiegels. Zusätzlich können akustische Signale, die von anderen Quellen als der Bake ausgehen, zufällige Phasenverschiebungen hervorrufen. Diese Faktoren bilden ernsthafte Störbedingungen bei der akustischen Signalübertragung, die einen Einfluß auf die Signcilübertragung besitzen und gegenwärtig einer vollständigen Analyse nicht zugängig sind. Infolgedessen kann die durch ein digitales akustisches Positioniersystem erzeugte Folge von Digitalsignalen jsufallsbedingte Signale aufweisen, die von der die genaue Position wiedergebenden Signaldarstellung wesentlich abweichen.and the reflection of signals on structures below the Water level. In addition, acoustic signals emanating from sources other than the beacon can cause random phase shifts cause. These factors create serious interference conditions in acoustic signal transmission, the have an influence on the transmission of signals and currently are not accessible to a full analysis. As a result, the digital acoustic positioning system sequence of digital signals generated by random occurrences Have signals that differ significantly from the signal representation reproducing the exact position.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit welchem auf Störungen zurückzuführende Signale weitgehendste unterdrückt werden können. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den im Kennzeichen des Anspruches angegebenen Verfahrensschritten. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie eines Diskriminator zur Durchführung des Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.It is therefore the object of the present invention to specify a method with which to be attributed to disturbances Signals can be suppressed as far as possible. The solution this task is achieved according to the method steps specified in the characterizing part of the claim. Further advantageous refinements the method and a discriminator for carrying out the method can be found in the subclaims.

vorliegende Erfindung betrifft einen adaptiven digitalen Datendiskriminator, der grundsätzlich Eingangs- und Ausgangseinrichtungen für den entsprechenden Empfang und die Lieferung einer Folge von Digitalsignalen aufweist. Signal-Kombiniereinrichtungen subtrahieren von jedem Eingangssignal ein vorhergehendes Ausgangssignal und ein Trendsignal, das den Trend der Ausgangssignale anzeigt, um ein normiertes Signal zu erzeugen, das mit einem vorgebbaren Grenzsignal verglichen wird. Wenn das normierte Signal innerhalb veränderlicher durch das Grenzsignal eingestellter Grenzen liegt, so liefert die Ausgangs einrichtung das Eingangssignal als ein entsprechendes digitales Ausgangssignal. Wenn das normierte Signal außerhalb der veränderlichen Grenzen liegt, so erzeugt die Ausgangseinrichtung ein entsprechendes digitales Ausgangssignal durch Kombination des vorhergehenden Ausgangssignales und des Trendsignales mit einem Signal, das durch die veränderlichen Grenzen vorgegeben ist. Die veränderlichen Grenzen werden kontinuierlichThe present invention relates to an adaptive digital data discriminator which basically comprises input and output devices for the appropriate reception and delivery of a sequence of digital signals. Signal combiners subtract from each input signal a previous output signal and a trend signal representing the trend which displays output signals in order to generate a standardized signal that is compared with a predeterminable limit signal. If the normalized signal lies within variable limits set by the limit signal, the output delivers device the input signal as a corresponding digital output signal. If the normalized signal is outside the variable limits, the output device generates a corresponding digital output signal by combining the previous output signal and the trend signal with a signal that is predetermined by the variable limits. The changing boundaries become continuous

809814/0863809814/0863

durch Berechnung .^einrichtungen fortgeschrieben, die das Grenzsignal basierend auf der Standardabweichung des Trends der Ausgangssignale erzeugen»by calculation. ^ facilities updated, which the limit signal generate based on the standard deviation of the trend of the output signals »

Gemäß dem Daten-UnterdrücJcungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird von jedem Datenwert in einer Folge von digitalen Eingangs-Datenwerten anfänglich der Wert eines vorangehenden Ausgangs-Datenwertes und ein den Trend der Ausgangsdaten anzeigender Wert abgezogen, um eine Folge normierter Werte zu erhalten. Im äußersten Fall wird ein Ausgangs-Datenwert für jeden Eingangs-Datenwert geliefert. Wenn der einem Eingangs-Datenwert entsprechende normierte Wert innerhalb festgelegter Grensen liegt, so wird ein Ausgangs-Datenwert mit dem gleichen Wert wie der Eingangs-Datenwert erzeugt. Wenn der normierte Wert außerhalb der festlegbaren Grenzen liegt, so wird ein entsprechender Ausgangs-Datenwert erzeugt, in dem die Werte des vorhergehenden Ausgangs-Datenwertes und des Ausgangs-Datentrendes zu einem Wert addiert werden, der die Grenzen repräsentiert. Der Wert der Grenzen wird auf der Basis der Standardabweichung des Trendes der Ausgangsdaten berechnet, wobei dieser Wert jedoch nicht kleiner als ein vorgewählter Minimalwert ist.According to the data suppression method of the present invention each data value in a sequence of digital input data values initially becomes the value of a preceding one Output data value and a trend of the output data Subtracted the value to obtain a series of normalized values. In the extreme case, an output data value for every input data value is supplied. If the one input data value corresponding normalized value lies within specified limits, an output data value with the same Value as generated by the input data value. If the normalized value is outside the definable limits, a corresponding output data value is generated in which the values of the previous output data value and the output data trend can be added to a value that represents the limits. The value of the limits is based on the standard deviation of the trend of the output data is calculated, but this value is not less than a preselected minimum value.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigernBased on one shown in the figures of the accompanying drawings Exemplary embodiment, the invention is explained in more detail below. Show it

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Datendiskriininierung und des Prinzipes des digitalen adaptiven Daten-Diskriminators;Fig. 1 is a block diagram to illustrate the data discrimination and the principle of the digital adaptive data discriminator;

Fig« 2a-2d eine repräsentative Folge von digitalenFigures 2a-2d show a representative sequence of digital

Eingangsdaten und die Modifikationen derselben an verschiedenen Punkten des Daten-Diskriminators gemäß Fig„ 1?Input data and the modifications thereof at different points of the data discriminator according to FIG. 1?

Fig» 3 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Daten-Diskriminators gemäß Fig. 1;3 shows a flow chart to illustrate the mode of operation the data discriminator according to FIG. 1;

QOiSH/OSQOiSH / OS

Fig. 4 eine scheinatische Darstellung einesFig. 4 is a schematic representation of a

Wasserfahrzeuges, das ein akustisches Positioniersystem verwendet, in welchem der vorliegende digitale Daten-Diskrirninator rait Vorteil verwendet werden kann; undVessel using an acoustic positioning system in which the present digital data discriminator can be used to advantage; and

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines digitalen akustischen Positionsanzeigers für ein Wasserfahrzeug mit Verwendung des vorliegenden digitalen Daten-Di skr iminators .5 is a block diagram of a digital acoustic position indicator for a watercraft with Use of the present digital data di skr iminator.

Gemäß Fig. 1 umfaßt der erfindungsgemäße adaptive digitale Daten-Diskriminator eine Eingangseinrichtung 10 zur Lieferung einer Folge von digitalen Eingangs-Datensignalen, die jeweils mit X. bezeichnet sind, an einen ersten Eingang einer ersten Signal-Kombinier- bzw. Suinmiereinrichtung 11. Die Summiereinrichtung 11 weist Eingänge 12 und 13 zur Aufnahme zweier zusätzlicher digitaler Signale auf, die von jedem Eingangssignal X₁ zu subtrahieren sind. Wie nachstehend noch in näheren Einzelheiten erläutert wird, umfaßt das erste zusätzliche Signal das letzte vorhergehende digitale Ausgangssignal und ist mit Y. .. bezeichnet. Das zweite zusätzliche Signal umfaßt ein Signal, das den Trend der Ausgangssignale anzeigt und mit ΔY. bezeichnet ist.According to FIG. 1, the adaptive digital data discriminator according to the invention comprises an input device 10 for supplying a sequence of digital input data signals, each denoted by X., to a first input of a first signal combining or summing device 11. The summing device 11 has inputs 12 and 13 for receiving two additional digital signals which are to be subtracted _{from each input signal X 1.} As will be explained in more detail below, the first additional signal comprises the last preceding digital output signal and is denoted by Y .... The second additional signal comprises a signal indicating the trend of the output signals and denoted by ΔY. is designated.

Die Folge von Datenpunkten, die durch die Eingangssignale X. dargestellt werden,"wird von einer sich langsam verändernden Funktion abgeleitet und gibt die Funktionswerte in regelmäßigen Zeitintervallen vor. Idealerweise sollte jedes Eingangssignal einen Wert besitzen, der auf einer Kurve liegt, welche den tatsächlichen zeitveränderlichen Funktionswert vorgibt. Wie jedoch in Fig. 2a dargestellt und für ein akustisches Positions-Anzeigesystem typisch, streuen die Eingangssignale X. um eine solche Kurve. Wie ebenfalls dargestellt, kann der Teil der Eingangssignale X., der bedeutend von einer genauen Funktionsdarstellung abweicht, gemäß den Betriebsbedingungen des SystemsThe sequence of data points, which are represented by the input signals X., "is from a slowly changing Function derived and specifies the function values at regular time intervals. Ideally, every input signal should have a value that lies on a curve which specifies the actual time-varying function value. As however, shown in Fig. 2a and typical of an acoustic position indicating system, the input signals X. spread by one such curve. As also shown, that part of the input signals X. that is significantly different from an accurate functional representation differs according to the operating conditions of the system

§09814/0863§09814 / 0863

mit der Zeit bedeutenden Änderungen unterliegen. Ferner ist ersichtlich, daß Signale, wie jene, die mit dem Symbol "e" bezeichnet sind, gegenüber der Mehrzahl der verbleibenden Signale weniger gut an die Kurvenforra angepaßt sind.are subject to significant changes over time. It can also be seen that signals such as those marked with the symbol "e" are designated, compared to the majority of the remaining Signals are less well adapted to the curve shape.

Die Erfindung sieht eine Verbesserung der digitalen Signaldarstellung der Eingangsdaten auf einer realen Zeitbasis durch wirksame Vorgabe eines Durchlaßbandes mit automatisch veränderlicher Breite vor, wobei dieses Durchlaßband der Kurve folgt. Die Breite des Durchlaßbandes wird auf das mögliche Ausmaß beschränkt, v/obei die geforderte Information in den digitalen Datensignalen im Auge behalten wird. Das Ausmaß von außerhalb des Durchlaßbandes fallenden Eingangssignalen wird vermindert durch Begrenzung der Größe entsprechender Ausgangssignale auf das Durchlaßband.The invention provides an improvement in digital signal representation of the input data on a real time base by effectively specifying a passband with automatically variable width, this passband following the curve. The width of the pass band is set to the extent possible limited, v / whether the required information in the digital data signals is kept in mind. The extent of Input signals falling outside the passband are reduced by limiting the size of the corresponding output signals on the passband.

Gemäß Fig. 1 gibt der Ausgang der Summiereinrichtung 11 eine Folge von normierten Signalen Z. ab, wobei jedes solcher Signale als ein Punkt auf einer Kurve betrachtet werden kann, deren unmittelbar vorhergehende Größe und Neigung auf Null reduziert worden ist. Anders ausgedrückt, besitzt jedes normierte Signal Z. einen Wert, der dem Wert des entsprechenden Eingangssignales minus dem Wert des vorangehenden Ausgangssignales und minus einem Wert entsprechend dem Trend der Ausgangssignale entspricht. Demgemäß zeigt jedes normierte Signal nur Änderungen in der dargestellten Funktion an, die nach dem zuletzt vorangegangenen Datenpunkt auftreten.According to FIG. 1, the output of the summing device 11 is a Sequence of normalized signals Z. from, where each such signal can be viewed as a point on a curve, whose immediately preceding size and slope have been reduced to zero. In other words, each has normalized Signal Z. a value which is the value of the corresponding input signal minus the value of the previous output signal and minus a value corresponding to the trend of the output signals. Accordingly, each normalized signal shows only changes in the function shown that occur after the last previous data point.

Die normierten Signale Z., die den digitalen Eingangssignalen X..entsprechen, sind in Fig. 2b dargestellt. Über eine LeitungThe normalized signals Z., which correspond to the digital input signals X..are shown in FIG. 2b. Via a line

14 werden die normierten Signale Z, einer Einrichtung 15 zugeführt, die so arbeitet, daß Signale in einem Durchlaßband zwischen festlegbaren oberen und unteren Grenzen hindurchgelassen werden und Signale mit einer außerhalb des Durchlaßbandes liegenden Größe zurückgewiesen werden. Die Einrichtung14, the normalized signals Z, are fed to a device 15, which operates to allow signals to pass in a passband between definable upper and lower limits and signals with a magnitude outside the passband are rejected. The establishment

15 kann so betrachtet werden, daß sie einen Begrenzer 16 aufweist, dessen Grenzen durch ein über die Leitung 17 zugeführtes15 can be viewed as having a limiter 16, its limits by a supplied via line 17

108814/0863108814/0863

Grenz-Steuersignal gesteuert werden. Die allgemeine Betriebsweise und das Antwortverhalten eines solchen Begrenzers sind in näheren Einzelheiten der Veröffentlichung "Analysis of Nonlinear Control Systems" von Graham und McRuer, Wiley Co. (1961), Seite 80 ff zu entnehmen.Limit control signal can be controlled. The general mode of operation and the response behavior of such a limiter are described in more detail in the publication "Analysis of Nonlinear Control Systems "by Graham and McRuer, Wiley Co. (1961), page 80 ff.

Die durch den Begrenzer 16 vorgegebenen Grenzen sind in den Figuren 2b und 2c durch gestrichelte Linien 13 veranschaulicht. Der Ausgang des Begrenzers wird durch eine Folge von normierten und begrenzten Signalen ΊΓ? gebildet. Insbesondere liefert der Begrenzer 16 für jedes normierte Signal Z., dessen Größe nicht die durch das Grenz-Steuersignal festgelegte Größe überschreitet, ein entsprechendes Signal ^/zf7^v, das das gleiche Vorzeichen und die gleiche Größe wie das Signal Z. aufweist. Für jedes normierte Signal Z. _e dessen Größe die durch das Grenz-Steuersignal festgelegte Größe überschreitet,, liefert der Begrenzer ein entsprechendes Signal Üf7\ das das gleiche Vorzeichen wie das Signal Z. und eine Größe aufweist, die der durch das Grenz-Steuersignal festgelegten Größe entspricht. Die Wirkung des Begrenzers ist aus Fig. 2c ersichtlich, in welcher alle Signale auf das durch die gestrichelten Linien 18 eingegrenzte Durchlaßband begrenzt sind.The limits specified by the limiter 16 are illustrated by dashed lines 13 in FIGS. 2b and 2c. The output of the limiter is determined by a sequence of normalized and limited signals ΊΓ? educated. ^{In particular, the limiter 16 supplies a corresponding signal /} zf7 ^v which has the same sign and the same size as the signal Z. for each normalized signal Z., the size of which does not exceed the size determined by the limit control signal. Exceeds the specified by the limiting control signal size for each normalized signal Z. _e whose size ,, the limiter provides a corresponding signal Üf7 \ having the same sign as the signal Z. and a size specified by the boundary control signal Size corresponds. The effect of the limiter can be seen from FIG. 2c, in which all signals are limited to the passband delimited by the dashed lines 18.

Die normierten und begrenzten Signale ÜT? werden einem ersten Eingang 20 einer zweiten Signal-Kombinier- bzw. Summiereinrichtung 19 zugeführt. Das vorhergehende Ausgangssignal Y._. und das Trendsignal ΔΥ, werden ebenfalls Eingängen 21 und 22 der Summiereinrichtung 19 zugeführt. Die Summiereinrichtung 19 addiert das zuletzt vorangegangene Ausgangssignal Υ*« und das Trendsignal ΔΥ. zu jedem normierten und begrenzten Signal ^/z7\ um an einem Ausgang 23 ein digitales Ausgangs-Datensignal Y^ zu erzeugen. Dementsprechend werden die Signalkomponenten, die aus dem Eingangssignal X. in der Summiereinrichtung 11 herausgetrennt wurden, durch Wirkung der Sumraiereinrichtung 19 wieder eingefügt. Dies ist in Fig. 2d veranschaulicht, die eine Folge von Digitalsignalen ähnlich derjenigen in Fig. 2a zeigt, wobeiThe normalized and limited signals ÜT? are fed to a first input 20 of a second signal combining or summing device 19. The previous output signal Y._. and the trend signal .DELTA..phi., inputs 21 and 22 of the summing device 19 are also supplied. The summing device 19 adds the last preceding output signal Υ * and the trend signal ΔΥ. for each normalized and limited signal ^/ z7 \ in order to generate a digital output data signal Y ^ at an output 23. Accordingly, the signal components which have been separated out from the input signal X. in the summing device 11 are reinserted by the action of the summing device 19. This is illustrated in Figure 2d, which shows a sequence of digital signals similar to that in Figure 2a, wherein

9098U/00839098U / 0083

— 1 ? — *2 O / 1 ? /- 1 ? - * 2 O / 1? /

jedoch die e::trem abv/eichenden Signale entfernt worden sind.however, the e :: tremely calibrating signals have been removed.

Das letzte voiiiergehende Ausgangssignal ¥·_* wird durch eine Verzögerungseinrichtung 24 erzeugt, der an einem Eingang 25 die /iusgangssignale Y. zugeführt v/erden, und die mit einem Ausgang 26 zwecks Zuführung der verzögerten Signale Y-* an die Summiereinrichtungen 11 und 19 angeschlossen ist. Die laufenden und die vorhergehenden Ausgangssignale Y. und Y. ., werden ebenfalls einem Trendrechner 27 über Leitungen 28 und 29 zugeführt. Der Trendrechner 27 liefert das Trendsignal AY., über seinen Ausgang 30 an die Suiraniereinrichtungen 11 und 19 οThe last previous output signal ¥ · _ * is replaced by a Delay device 24 is generated, to which the output signals Y. is supplied to an input 25 and which are connected to a Output 26 for the purpose of supplying the delayed signals Y- * the summing devices 11 and 19 is connected. The current and previous output signals Y. and Y.., are also fed to a trend computer 27 via lines 28 and 29. The trend calculator 27 supplies the trend signal AY., Via its exit 30 to the Suirani facilities 11 and 19 ο

Die Trendsignale A Y. werden ebenfalls einem Standard-Abweichungsrechnar 31 zugeführt, der an einem Ausgang 32 ein Grenzenveränderungssignal RL liefert» Das Signal RL beruht auf der Standardabweichung "der Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangssignalen Y. und Y. «, und es wird verwendet, um das Grenz-Steuersignal für den Begrenzer 16 zu erzeugen. Um jedoch ein gewichtiges Problem zu umgehen, das durch eine extreme Herabminderung des Durchlaßbandes bei sehr ruhigen Eingangs-Signalzuständen entstehen kann, wird das Signal RL bestimmten logischen Operationen unterzogen, bevor es dem Begrenzer 16 zugeführt wird.The trend signals A Y. are also fed to a standard deviation calculator 31, which supplies a limit change signal RL at an output 32 "The signal RL is based on the standard deviation" of the difference between successive output signals Y. and Y. ", and it is used to to generate the limit control signal for the limiter 16. However, in order to circumvent a serious problem which can arise from an extreme lowering of the passband in the case of very quiet input signal states, the signal RL is subjected to certain logical operations before it is supplied to the limiter 16 will.

Insbesondere wird eine maximale Verbesserung der digital vorliegenden Daten automatisch durch eine Verengung des Durchlaßbandes in Übereinstimmung mit der Standardabweichung der Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangssignalen erreicht. Wenn somit die digitalen Eingangssignale eng beieinander liegen, wie dies durch die Bezugsziffer 33 in Fig„ 2a angedeutet ist, so ist das Durchlaßband, das durch die gestrichelten Linien In den Fig₀ 2b und 2c veranschaulicht ist, entsprechend eng. Wenn die Eingangssignale so eng beieinander liegen„ daß die Standardabweichung der Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Äusgangssignalen bzw. der Ausgangssignaltrend sich dem Wert NullIn particular, maximum improvement in the digital data is automatically achieved by narrowing the passband in accordance with the standard deviation of the difference between successive output signals. Thus, when the digital input signals are close together, as is indicated by the reference numeral 33 in Fig "2a, so is the pass band, which is illustrated by the dashed lines in FIGS ₀ 2b and 2c, corresponding closely. When the input signals are so close together that the standard deviation of the difference between successive output signals or the output signal trend approaches the value zero

9Ö98U/08639Ö98U / 0863

- ί3- ί3

nähert, so tritt norma]erweise ein Durchlaßband mit der Breite Null auf. Ein solcher Zustand würde seinerseits dazu führen, daß nur Signale hindurchgelassen werden, die einen Trend aufweisen, der durch eine Standar'dabwej chung von im wesentlichen Null gekennzeichnet ist. Der Nutzeffekt wäre eine sich selbst unterhaltende Durchlaßbandbreite von Null und ein daraus resultierender Ausfall des Diskriminator, der auf nachfolgende Rauschsignalzustände nicht zufriedenstellend reagieren könnte.approaches, then normally occurs a passband with the width Zero on. Such a condition would in turn lead to the fact that only signals are passed that show a trend, by a standard deviation from essentially Is marked zero. The net effect would be a self-sustaining pass bandwidth of zero and a resulting one Failure of the discriminator, which could not respond satisfactorily to subsequent noise signal states.

Das vorstehend erwähnte Problem wird durch Vorgabe einer Minimalbreite für das Durchlaßband vermieden. Insbesondere wird das Signal RL mit einer Konstanten C₁ verglichen, was in dem Logikblock 34 geschieht. Wenn der Wert des Signales RL kleiner als der Wert der Konstanten C₁ ist, wo wird das Grenzsteuersignal LIM für den Begrenzer 16 auf einen der Konstanten C₁ entsprechenden Wert ,gesetzt, wie dies der Block 35 zeigt. Wenn der Wert des Signales RL größer als der Wert der Konstanten C₁ ist, so wird das Grenzsteuersignal LIM auf den Wert des Signales RL eingestellt, wie dies der Block 36 zeigt.The problem mentioned above is avoided by specifying a minimum width for the passband. In particular, the signal RL is compared with a constant C ₁ , which occurs in the logic block 34. If the value of the signal RL is smaller than the value of the constant C ₁ , the limit control signal LIM for the limiter 16 is set to a _{value corresponding to the constants C 1} , as shown by the block 35. If the value of the signal RL is greater than the value of the constant C ₁ , the limit control signal LIM is set to the value of the signal RL, as the block 36 shows.

Der anhand der Fig. 1 und 2 funktionsmäßig beschriebene Diskriminator kann in herkömmlicher Weise durch einen Digitalrechner verwirklicht werden, der gemäß dem Flußdiagramm in Fig. 3 programmiert ist. Anfänglich werden die Werte bestimmter Variablen voreingestellt, was durch den Befehlsblock 4O veranschaulicht ist. Insbesondere werden die anfänglichen Werte des digitalen Eingangs- und Ausgangssignales X₁ und Y₁ auf gleiche Werte eingestellt. Der anfängliche Wert des Grenzsteuersignales LIM wird durch eine Konstante K vorgegeben und die anfänglichen Werte des Trendsignales und des normierten Signales ΔΫΤ und Z₁ werden auf den Wert Null eingestellt. Das erste Signal innerhalb einer Folge von digitalen Eingangssignalen wird sodann in der durch den Befehlsblock 41 veranschaulichten Weise erhalten, und das entsprechende normierte Signal wird gemäß dem Befehlsblock 42 errechnet. Der Absolutwert des normierten Signales wird sodann mit dem Wert desThe discriminator functionally described with reference to FIGS. 1 and 2 can be implemented in a conventional manner by a digital computer which is programmed according to the flow chart in FIG. Initially, the values of certain variables are preset, which is illustrated by the command block 40. In particular, the initial values of the digital input and output signals X ₁ and Y _{1 are set} to be the same. The initial value of the limit control signal LIM is specified by a constant K and the initial values of the trend signal and the normalized signal ΔΫΤ and Z ₁ are set to the value zero. The first signal within a sequence of digital input signals is then obtained in the manner illustrated by the command block 41, and the corresponding normalized signal is calculated in accordance with the command block 42. The absolute value of the normalized signal is then compared with the value of the

90981*4/086390981 * 4/0863

Λ Ί LΛ Ί L

Grenzsteuersignales LIM verglichen, was durch den logischen Befehlsblock 4 3 veranschaulicht ist. Wenn der Absolutwert des normierten Signales kleiner als der- Wert des Grenzsteuersignales ist, so ruft der Befehl im Block 44 ein digitales Ausgangssignal hervor, das dem digitalen Eingangssignal entspricht und am Ausgang 45 abgegeben wird.Limit control signal LIM compared, which is illustrated by the logical command block 4 3. If the absolute value of the normalized signal is less than the value of the limit control signal is, the command in block 44 produces a digital output signal that corresponds to the digital input signal and is released at output 45.

Wenn jedoch der Absolutwert des normierten Signales größer als der Wert des Grenzsteuersignales ist, so wird ein digitales Ausgangssignal in folgender Weise gemäß den Befehlen im Block 46 erzeugt. Wenn das normierte Signal einen positiven Wert besitzt, so wird das digitale Ausgangssignal erzeugt, indem der Wert des Grenzsteuersignales zu der Summe des Trendsignales und des letzten vorangegangenen digitalen Ausgangssignales addiert wird. Wenn das normierte Signal einen negativen Wert besitzt, so wird das digitale Ausgangssignal erzeugt, indem der Wert des Grenzsteuersignales von der Summe des Trendsignales und des letzten vorausgegangenen Ausgangssignales subtrahiert wird.However, if the absolute value of the normalized signal is greater than the value of the limit control signal, it becomes a digital one Output generated in the following manner in accordance with the instructions in block 46. If the normalized signal has a positive value, thus the digital output signal is generated by adding the value of the limit control signal to the sum of the trend signal and the last preceding digital output signal is added. When the normalized signal has a negative value possesses, the digital output signal is generated by dividing the value of the limit control signal from the sum of the trend signal and the last previous output signal is subtracted.

Das letzte vorausgegangene Ausgangssignal, das Trendsignal und das Grenzsteuersignal, die für die vorstehend erwähnten Operationen erforderlich sind, werden folgendermaßen erzeugt. Das letzte vorausgegangene Ausgangssignal wird erzeugt, indem das digitale Ausgangssignal für eine Zeitperiode in dem Verzögerungsblock 47 gespeichert wird. Das laufende und das letzte vorausgegangene Ausgangssignal werden in dem Rechenblock 48 voneinander subtrahiert, um eine Folge von Differenzsignalen bzw. laufenden Trendsignalen ΔΫ7 zu erzeugen. Da die digitalen Signale in regelmäßigen Zeitabständen auftreten, stellt jedes Differenzsignal ΔY. die Neigung einer Linie dar, die die aufeinanderfolgenden Werte digitaler Ausgangssignale miteinander verbindet.The last previous output signal, the trend signal and the limit control signal necessary for the operations mentioned above are required are generated as follows. The last previous output signal is generated by the digital output signal is stored in delay block 47 for a period of time. The current one and the last one previous output signals are in the arithmetic block 48 subtracted from each other in order to generate a sequence of difference signals or current trend signals ΔΫ7. Since the digital Signals occur at regular time intervals, each difference signal represents ΔY. represents the inclination of a line that passes through the connects successive values of digital output signals with one another.

S098H/08S3S098H / 08S3

Die verbleibenden Operationen dienen der Bildung veränderlicher Grenzen, die den Bereich statthafter normierter Vierte eingrenzen.The remaining operations serve to create variable boundaries that limit the area of permitted normalized fourths.

Eine Folge von Signalen AY. , die den Trend der -digitalen /s.usgangssignale anzeigen, wird gemäß dem Befehl in dem Block 49 erzeugt. Jedes Trendsignal Λ.Υ. beinhaltet die gewichteten Summenkomponenten des laufenden und des vorhergehenden Trendsignales. Insbesondere wird das laufende Trendsignal AY. mit einem Faktor a multipliziert/ der einen Wert kleiner als eins besitzt. Das letzte vorangegangene Trendsignal Δ Y-- wird gespeichert und mit einem Komplementärfaktor 1-a multipliziert. Anders ausgedrückt, werden das laufende und das zuletzt vorangegangene Trendsignal mit komplementären Bruchteilsfaktoren multipliziert/ um erste und zweite Teil-Trendsignale zu erhalten, und sodann addiert/ um das Trendsignal Δ Υ. zu erhalten,A sequence of signals AY. which indicate the trend of the / digital output signals is generated according to the command in block 49. Each trend signal Λ.Υ. contains the weighted sum components of the current and the previous trend signal. In particular, the current trend signal becomes AY. multiplied by a factor a / which has a value less than one. The last previous trend signal Δ Y-- is saved and multiplied by a complementary factor 1-a. In other words, the current and the last preceding trend signal are multiplied by complementary fractional factors / to obtain first and second partial trend signals, and then added / by the trend signal Δ Υ. to obtain,

Die Trendsignale werden gemäß dem Befehlsblock 50 behandelt, um zweite Momentsignale M. zu erhalten. Jedes zweite Momentsignal MT umfaßt die Summe der gewichteten Komponenten des The trend signals are handled according to command block 50, to get second moment signals M. Every second moment signal MT comprises the sum of the weighted components of the

¹ 2 ¹ 2

Quadrates des Trendsignales (4Ϊ₄) und des letzten voran-Square of the trend signal (4Ϊ ₄ ) and the last preceding

¹ 2 ¹ 2

gegangenen zweiten Momentsignales M. ... Die Signale (ΔΥ,·) und M._₁ werden mit komplementären Bruchteilsfaktoren a und 1-a entsprechend multipliziert und addiert, um zweite Momentsignale M. zu erhalten. Die Signale ΔΥ. und M. werden gemäßsecond moment signal M. ... The signals (ΔΥ, ·) and M._ ₁ are correspondingly multiplied by complementary fractional factors a and 1-a and added to obtain second moment signals M. The signals ΔΥ. and M. are according to

X XXX XX

dem Befehlsblock 51 verarbeitet, um ein Grenzänderungssignal RL proportional zu der Standardabweichung des Trendes der digitalen Ausgangssignale zu erhalten. Insbesondere führt die Berechnung gemäß dem Block 51 zur Erzeugung eines Signales, das der Quadratwurzel aus der Differenz zwischen dem zweiten Momentsignal MT und dem Quadrat des entsprechenden Trend-the command block 51 processed to produce a limit change signal RL proportional to the standard deviation of the trend of the receive digital output signals. In particular, the calculation according to block 51 leads to the generation of a signal, that is the square root of the difference between the second moment signal MT and the square of the corresponding trend

_____ 2
signales (ΔΥ.) proportional ist. Das Signal RL steht zu der Standardabweiehung über die Konstante Y" in Beziehung. Die für die Konstanten JT und a ausgewählten Werte bestimmen die wirksame Breite des Durchlaßbandes, wie es durch die gestrichelten Linien 18 in Fig. 2 veranschaulicht ist, und die Schnelligkeit, mit der sich die Bandbreite bei Veränderungen der digitalen Eingangssignalcharakteristik verändert. Die hinter den Berechnungen gemäß den Befehlen 48-51 stehende Theorie kann in näheren _____ 2
signal (ΔΥ.) is proportional. The signal RL is related to the standard deviation across the constant Y ". The values selected for the constants JT and a determine the effective width of the passband, as illustrated by the dashed lines 18 in FIG. 2, and the speed with which which changes the bandwidth with changes in the digital input signal characteristics The theory behind the calculations according to commands 48-51 can be found in more detail

9098U/08639098U / 0863

284124284124

Einzelheiten der Veröffentlichung "Programming and Analysis for Digital Time Series Data", von Enochson und Otnes in Navy Publication and Printing Service Office 19 68, Seite 237 ff entnommen werden.Details of the publication "Programming and Analysis for Digital Time Series Data", by Enochson and Otnes in Navy Publication and Printing Service Office 19 68, page 237 ff.

Das vorläufige Grenzsignal RL wird in dem Befehlsblock 52 mit einer vorgewählten Konstanten C. verglichen, wobei diese Konstante das minimal statthafte Grenssignal vorgibt« Wenn das Signal RL einen Wert kleiner als die Konstante C. besitzt, so wird der Wert des Grenzsteuersignaies LIM auf den Wert der Konstanten C₁, eingestellt, was durch den Befehlsblock 53 veranschaulicht ist. Wenn das Signal RL nicht kleiner als die Konstante C₁ ist, co wird der Wert des Grenzsteuersignaies LIM dem Wert des Signales RL gleichgesetzt, was durch den Befehlsblock 54 veranschaulicht ist. The provisional limit signal RL is compared in the command block 52 with a preselected constant C., this constant specifying the minimum permissible limit signal of the constant C ₁ , which is illustrated by the command block 53. If the signal RL is not less than the constant C ₁ , the value of the limit control signal LIM is set equal to the value of the signal RL, which is illustrated by the command block 54.

Nachdem ein digitales Ausgangssignal Y. entsprechend einem digitalen Eingangssignal X. erzeugt worden ist, kehrt die Computersteuerung zu dem Befehl 41 zurück, worauf das nächste digitale Eingangssignal innerhalb der Folge hereingeholt wird» Das zuvor beschriebene Verfahren wird wiederholt ausgeführt, um auf Grund eines jeden digitalen Eingangssignales innerhalb der Folge ein entsprechendes digitales Ausgangssignal zu erzeugen= Wie zuvor beschrieben, führt das Verfahren zu einer Verminderung der Abweichung voneinander abweichender Eingangssignale und zu einer Unterdrückung von Signalen, die beträchtlich von dem durch die vorangegangenen Signale festgelegten Trend -abweichen.After a digital output signal Y. corresponding to a digital input signal X. has been generated, the Computer control returns to command 41, whereupon the next digital input signal is fetched within the sequence »The procedure described above is carried out repeatedly, in order to generate a corresponding digital output signal on the basis of each digital input signal within the sequence = As described above, the method leads to a reduction in the deviation of input signals that differ from one another and to a suppression of signals that are considerably deviate from the trend determined by the previous signals.

Die Fig₀ 4 und 5 zeigen ein akustisches Positioniersystem für ein Wasserfahrzeug, bei dem der beschriebene digitale Datendiskriminator mit Vorteil verwendet werden kann. Ein schwimmendes Schiff 60 kann bestimmte Aktivitäten ausführen, die eine Information hinsichtlich der horizontalen Lage des Schiffs, bezogen auf einen interessierenden Unterwasserpunkt_ff erfordern» Die erwähnte Aktivität kann beispielsweise die Bedienung eines Unterwasser-Bohrkopfes betreffen» _0, 4 and 5 show an acoustic positioning system for a watercraft in which the digital data discriminator described can be used with advantage. A floating vessel 60 can perform certain activities that _ff information regarding the horizontal position of the ship, based on an interest underwater point requires "The activity mentioned operation, for example, relate to an underwater drilling head"

@9S8U/08ß3@ 9S8U / 08ß3

Das Schiff 60 ist mit einer Hauptschraube 61 und festen Azimut-Querschub-Antrieben 62 und 63 ausgerüstet, wobei die Schubantriebe 62 und 63 vor und hinter dem RotationsZentrum des Schiffes angeordnet sind. Im vorliegenden Beispiel sind die Schubantriebe 62 und 63 als Tunnel-Schubantriebe dargestellt. Andere Typen und Ausgestaltungen von Schubeinheiten können in gleicher Weise jedoch verwendet werden. Wie dies bekannt ist, können die Schubeinheiten automatisch auf Grund von Signalen gesteuert werden, die aus der erfaßten Lage und Ausrichtung des Schiffes 60 abgeleitet werden. Die Ausrichtung des Schiffes kcinn beispielsweise durch einen Kreiselkompaß ermittelt werden. Die horizontale Lage in zwei vertikalen Ebenen kann durch eine akustische Lage-Anzeigeeinrichtung, wie sie ganz allgemein in Fig. 5 dargestellt ist, oder mittels eines anderen geeigneten Lage-Anzeigesystems ermittelt werden. Der Einfachheit halber wird nur der Teil eines akustischen Lage-Anzeigesystems beschrieben, das der Erfassung des Ortes entlang der Längsachse des Schiffes dient. Die Lage entlang der Querachse kann in analoger Weise bestimmt werden.The ship 60 is equipped with a main propeller 61 and fixed azimuth transverse thrust drives 62 and 63, the Linear actuators 62 and 63 in front of and behind the rotation center of the ship are arranged. In the present example, the thrust drives 62 and 63 are shown as tunnel thrust drives. However, other types and designs of thrust units can be used in the same way. Like this is known, the thrust units can be controlled automatically on the basis of signals derived from the detected position and Orientation of the ship 60 can be derived. The orientation of the ship can be determined, for example, by a gyro compass will. The horizontal position in two vertical planes can be indicated by an acoustic position display device like them is shown very generally in Fig. 5, or can be determined by means of another suitable position display system. Of the For the sake of simplicity, only that part of an acoustic position display system is described, which is the detection of the location serves the longitudinal axis of the ship. The position along the transverse axis can be determined in an analogous manner.

Das vereinfachte akustische Lage-Anzeigesystem gemäß den Fig. 4 und 5 umfaßt eine akustische Bake 64, die in einer festen positionsmäßigen Beziehung zu dem Unterwasser-Bohrkopf oder zu einem anderen interessierenden Punkt angeordnet ist. Die Bake 64 überträgt ein akustisches Signal, bestehend aus einem periodischen Tonimpuls mit der Trägerfrequenz f_Q, was durch die Impulsform 65 veranschaulicht ist. Das akustische Signal wird durch einen Geräuschempfänger 66 an dem Schiff 60 empfangen. Gemäß Fig. 5 weist der Geräuschempfänger 66 mindestens drei Geräuschempfangselemente 67, 68 und 69 auf, wobei die Elemente 67 und 68 und die Elemente 68 und 69 entlang aufeinander senkrecht stehender Achsen X und Y angeordnet sind. Zum Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß die X-Achse mit der Längsachse des Schiffes 60 zusammenfällt.The simplified acoustic position indicating system of FIGS. 4 and 5 includes an acoustic beacon 64 which is disposed in a fixed positional relationship with the subsea wellhead or other point of interest. The beacon 64 transmits an acoustic signal consisting of a periodic tone pulse with the carrier frequency f _Q , which is illustrated by the pulse shape 65. The acoustic signal is received by a sound receiver 66 on the ship 60. According to FIG. 5, the sound receiver 66 has at least three sound receiving elements 67, 68 and 69, the elements 67 and 68 and the elements 68 and 69 being arranged along axes X and Y which are perpendicular to one another. For purposes of explanation it is assumed that the X-axis coincides with the longitudinal axis of the ship 60.

Im Hinblick auf die Längslagebestimmung ergibt sich eine winkelmäßige Verschiebung des Geräuschempfängers 66 aus einerWith regard to the determination of the longitudinal position, an angular displacement of the noise receiver 66 results from a

009814/0863009814/0863

Lage direkt über dor Bake 64 in Form des Winkels θ . Die Geräuschempfängerelemente 67 und 68 sprechen auf einen Tonimpuls der Bake an, indem sie elektrische Signale entsprechend der Trägerfrequenz des Tonimpulses erzeugen» Die elektrischen Signale sind im allgemeinen sinusförmig und werden durch die Wellenzüge 70 und 71 veranschaulicht. Die Phasen der Wellenzüge 70 und 71 verändern sich in Bezug aufeinander in Abhängigkeit von dem Winkel θ . Die Phasendifferenz entspricht einer Zeitdifferenz Δ T zwischen Nulldurchgängen der gleichen Richtung innerhalb der Wellenzüge 70 und 71.Location directly above the beacon 64 in the form of the angle θ. the Sound receiver elements 67 and 68 respond to a tone pulse the beacon by generating electrical signals according to the carrier frequency of the sound pulse »The electrical signals are generally sinusoidal and are illustrated by wave trains 70 and 71. The phases of the wave trains 70 and 71 change with respect to each other depending on the angle θ. The phase difference corresponds to a time difference Δ T between zero crossings in the same direction within the wave trains 70 and 71.

Die elektrischen Signale 70 und 71 und ein ähnliches elektrisches Signal, das durch das Geräuschempfängerelement 69 erzeugt wird, werden einem Impulsdetektor- und Phasenfeststellschaltkreis 72 zugeführt, wobei die elektrischen Signale in getrennten ünterkanälen 73, 74 und 75 verarbeitet werden. Die US-PS 4 038 540 zeigt eine Anordnung", die hinsichtlich des Schaltkreises 72 Verwendung finden kann.The electrical signals 70 and 71 and a similar electrical signal generated by the sound receiving element 69, are fed to a pulse detector and phase detection circuit 72 with the electrical signals in separate subchannels 73, 74 and 75 are processed. U.S. Patent No. 4,038,540 shows an arrangement "used with respect to circuit 72" Can be found.

Im vorliegenden Fall sei angenommen, daß der Ausgang eines jeden Unterkanales 73-75 eine Phaseninformation in der Form von aufeinanderfolgenden Digitalsignalen, einschließlich zufällig auftretender Abweichungssignale, abgibt, die verarbeitet werden können, um einen direkten Hinweis auf die horizontale Lage des Schiffes 60, bezogen auf einen interessierenden Punkt zu erzeugen. Gemäß Fig. 5 werden die Ausgangssignale der Unterkanäle 73-75 einem Signalprozessor 76 zugeführt, der die elektrische Phaseninformation in eine Lageinformation für das Schiff umwandelt.In the present case it is assumed that the output of each sub-channel 73-75 contains phase information in the form of successive Digital signals, including random deviation signals, that are processed can to generate a direct indication of the horizontal position of the ship 60, based on a point of interest. According to Fig. 5, the output signals of the subchannels 73-75 are fed to a signal processor 76, which the electrical phase information converted into position information for the ship.

Die Information, wie beispielsweise die Lage des Schiffes entlang der horizontalen Längsachse und die Ausrichtung des Schiffes wird durch den Prozessor 76 in Form einer Folge digitaler Positionssignale erzeugt, wobei diese Signale ebenfalls Signale umfassen, die stark von der tatsächlichen Darstellung der Schiffsposition abweichen. Die Folge digitaler Ausgangssignale des Prozessors 76 wird Datendiskriminatoren 77-79 zugeführt, dieThe information, such as the position of the ship along the horizontal longitudinal axis and the orientation of the ship is generated by the processor 76 in the form of a sequence of digital position signals, these signals also including signals, which differ greatly from the actual representation of the ship's position. The sequence of digital output signals of the Processor 76 is fed to data discriminators 77-79, which

!098U/0863! 098U / 0863

eine entsprechende Folge von Digitalsignaien erzeugen, in denen stark abweichende Signale unterdrückt sind.generate a corresponding sequence of digital signals in which strongly deviating signals are suppressed.

Die Ausgangssignale der Datendiskriminatoren 77-79 werden einem Positions-Anzeigegerät 80 zugeführt. In einer Ausführungsform kann das Anzeigegerät 80 aus einer Kathodenstrahlröhre bestehen, wobei das Zentrum des Bildschirmes die Schiffsposition veranschaulicht, das Dreiecksymbol 81 eine Bezugsrichtung, z.B. die Nordrichtung, bezogen auf die durch die Vorderkante des Schirms veranschaulichte Schiffsausrichtung angibt, und wobei das Rautensymbol 82 den Ort des interessierenden Punktes, bezogen auf das Schiff, in einem horizontalen X-Y-Koordinatensystem vorgibt.The output signals of the data discriminators 77-79 are fed to a position display device 80. In one embodiment the display device 80 may consist of a cathode ray tube, with the center of the screen illustrating the ship's position, the triangle symbol 81 indicates a reference direction, e.g., the north direction, relative to that through the leading edge of the screen indicates illustrated ship orientation, and where the diamond symbol 82 indicates the location of the point of interest, based on the Ship, in a horizontal X-Y coordinate system.

Im Hinblick auf die Anordnung der Komponenten in dem in Fig. 5 dargestellten System sei darauf verwiesen, daß die Datendiskriminatoren 77-79 nicht auf den Signalprozessor 76 folgen müssen. Vorteilhafte Ergebnisse können ebenfalls erhalten werden, wenn die Datendiskriminatoren sonstwo, beispielsweise zwischen den Unterkanälen 73-75 und dem Signalprozessor 76 angeordnet werden, oder auch an anderen Stellen innerhalb des Systems.With regard to the arrangement of the components in the system shown in FIG. 5, it should be noted that the data discriminators 77-79 do not have to follow the signal processor 76. Beneficial results can also be obtained if the data discriminators are arranged elsewhere, for example between the sub-channels 73-75 and the signal processor 76, or at other places within the system.

809814/0863809814/0863

LeerseiteBlank page

Claims

IMC.IMC.

Honeywell Plaza _ψ 1007024 GeHoneywell Plaza _ψ 1007024 Ge

Minneapolis, Minn., US/i.Minneapolis, Minn., US / i.

Verfahren zur Unterdrückung abgleichender Daten in einer Folge digitaler Eingangsdaten sowie Diskriminator zur Durchführung des Verfahrens.Method for suppressing matching data in a sequence of digital input data as well as discriminator for carrying out the procedure.

Patentansprüche:Patent claims:

. Verfahren zur Unterdrückung abweichender Daten in einer Folge digitaler Eingangsdaten, um eine Folge von Ausgangndaten zu erzeugen, in denen der Einfluß der Datenabweichungen reduziert ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:. Procedure for suppressing deviating data in a Sequence of digital input data to a sequence of output data in which the influence of the data discrepancies is reduced by the following steps:

Subtraktion eines vorangegangenen Ausgangs-Datenwertes und eines den Trend der Ausgangsdaten anzeigenden Wertes von jedem Eingangs-Datenwert, um eine Folge normierter Werte zu erhalten;Subtract a previous output data value and a value indicating the trend of the output data from each input data value to obtain a series of normalized values;

Errichtung eines variablen Bereiches statthafter normierter Werte, die durch festlegbare Grenzen eingegrenzt sind; Erzeugung von Ausgangsdaten mit einem den Eingangsdaten entsprechenden Wert für jeden normierten Wert innerhalb der festgelegten Grenzen; undEstablishment of a variable range of permitted normalized values, which are limited by definable limits; Generation of output data with a value corresponding to the input data for each standardized value within the established limits; and

Erzeugung von Ausgangsdaten mit einem Wert gleich dem Wert der entsprechenden Eingangsdaten bemessen durch die Differenz zwischen dem normierten Wert und der nahesten festlegbaren Grenze für jeden normierten Wert außerhalb der festlegbaren Grenzen, wodurch der Einfluß abweichender Eingangsdaten auf die Folge digitaler Ausgangsdaten verringert wird.Generation of output data with a value equal to the value of the corresponding input data measured by the difference between the normalized value and the closest definable limit for each normalized value outside the definable limits, which reduces the influence of deviating input data on the sequence of digital output data will.

8098U/08638098U / 0863

ORiGlHAL INSPECTEOORiGlHAL INSPECTEO

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Werte der Ausgangsdaten entsprechend den normierten Werten außerhalb der festlegbaren Gjrenzen erzeugt v/erden durch:2. The method according to claim 1, characterized that the values of the output data are generated according to the normalized values outside the definable limits v / earth through:

Addition eines Grenzwertes mit der Größe der festlegbaren Grenzen zu der Summe aus dem vorhergehenden Ausgangs-Daten·- wert und dem den Ausgangs-Datentrend anzeigenden Viert für jeden positiven normierten Wert außerhalb der festlegbaren Grenzen; undAddition of a limit value with the size of the definable limits to the sum of the previous output data - value and the fourth indicating the output data trend for each positive normalized value outside the determinable Limits; and

Subtraktion des Grenzwertes von der Summe aus dem vorhergehenden Ausgangs-Datenwert und dem den Ausgangs-Datentrend anzeigenden Wert für jeden negativen normierten Viert außerhalb der festlegbaren Grenzen»Subtract the limit value from the sum of the previous output data value and the output data trend display value for each negative normalized fourth outside the definable limits »

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Eingangs-Datenwerte regelmäßige Intervallabstände aufweisen und der den Ausgangs-Datentrend anzeigende Kert ermittelt wird durch:3. The method according to claim 2, characterized in that the input data values have regular intervals and the Kert indicating the output data trend is determined by:

Subtraktion fortlaufender Ausgangs-Datenwerte voneinander, um einen laufenden Trendwert zu erhalten; Multiplikation des laufenden Trendwertes und des unmittelbar vorhergehenden Trendwertes mit komplementären Bruchteilen, um erste und zweite Teil-Trendwerte zu erhalten; und Addition der 1. und 2. Teil-Trendwerte, um den Wert zu erhalten, der den Ausgangs-Datentrend anzeigt.Subtraction of consecutive output data values from one another, to get a running trend value; Multiplication of the current trend value and the immediate previous trend value with complementary fractions to obtain first and second partial trend values; and Addition of the 1st and 2nd partial trend values to obtain the value that shows the output data trend.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet ,4. The method according to claim 3, characterized ,

daß der Ausgangs-Datenwert, der unmittelbar jedem Eingangs-Datenwert vorausgeht, von dem Eingangs-Datenwert subtrahiert wird; undthat the output data value that is immediately followed by each input data value precedes is subtracted from the input data value; and

daß die festlegbaren Grenzen der Standardabweichung der Ausgangs-Datenwerte von dem Trend der Ausgangsdaten proportional, jedoch nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert sind.that the definable limits of the standard deviation of the output data values are proportional to the trend of the output data, but not less than a predetermined value.

9098U/Q8639098U / Q863

5- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die festlegbaren Grenzen gebildet werden durch:5- The method according to claim 4, characterized that the definable limits are formed by:

Errechnung eines laufenden zweiten Momentanwertes entsprechend der Stimme aus den .komplementären Bruchteilen des laufenden quadrierten Trendwertes und dem zweiten Momentanwert für den zuletzt vorausgegangenen Ausgangs-Datenwert; Errechnung eines Grenzwertes proportional zu der Quadratwurzel aus der Differenz zwischen dem laufenden zweiten Momentanwert und dem entsprechenden quadrierten Ausgangsdaten-Trendwert; Calculation of a running second instantaneous value according to the vote from the .complementary fractions of the current squared trend value and the second instantaneous value for the most recently preceding output data value; Calculate a limit value proportional to the square root of the difference between the current second Instantaneous value and the corresponding squared output data trend value;

Vergleich des errechneten Grenzwertes mit einem vorgewählten Minimum-Grenzwert; undComparison of the calculated limit value with a preselected minimum limit value; and

Auswahl des größeren Wertes von errechnetem Grenzwert und Minimum-Grenzwert als Größe für die festlegbare Grenze.Selection of the larger value of the calculated limit value and minimum limit value as the size for the definable limit.

Diskriminator zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:Discriminator for carrying out the method according to claim 1, marked by:

eine Eingangseinx-ichtung zum Empfang einer Folge von digitalen Eingangssignalen, die abweichende Signale aufweisen ikönnen;an input device for receiving a sequence of digital input signals which have different signals can;

eine Ausgeingseinrichtung zum Liefern einer Folge von digitalen Ausgangssignalen entsprechend den Eingangssignalen, wobei die Abweichung der abweichenden Signale vermindert ist;an output device for providing a sequence of digital Output signals corresponding to the input signals, the deviation of the deviating signals being reduced is;

eine Verzögerungseinrichtung, um das von der /uisgangseinrichtung gelieferte unmittelbar vorausgehende Ausgangssignal zu bilden;a delay means for delaying that from the output means to form the supplied immediately preceding output signal;

eine Trend-Berechnungseinrichtung zur Erzeugung eines Signales, das den Trend einer Folge von Digitaldaten anzeigt ;a trend calculator for generating a signal indicative of the trend of a sequence of digital data ;

eine Signal-Kombiniereinrichtung, um von jedem digitalen Eingangssignal, das von der Verzögerungseinrichtung gelieferte vorhergehende digitale Ausgangssignal und das von der Trend-Berechnungseinrichtung erzeugte Trendsignal zu subtrahieren und eine Folge von normierten Signalen zu erzeugen;signal combining means for converting each digital input signal supplied by the delay means previous digital output signal and the trend signal generated by the trend calculator subtract and generate a sequence of normalized signals;

• 098U/08I3• 098U / 08I3

eine Dcrechnungseinrichtung zur Erzeugung eines Grenzsigna] es, das die maximal statthafte Größe der normierten Signale anzeigt;a calculating device for generating a limit signal] es, which indicates the maximum permissible size of the normalized signals;

eine Vergleichseinrichtung für der. Vergleich der normierten Signale mit dem Grenzaignal; unda comparison device for the. Comparison of the normalized Signals with the limit signal; and

eine Ausgangssignal-Eriseugiingseinrichtung zur übertragung eines digitalen Ausgangssignales an die Ausgangseinrichtung, wobei das /uisgangssignal dem digitalen Eingangssignal für jeden normierte Signal unterhalb des Grenzsignales entspricht und bei einem Wert oberhalb des Grenzsignales einen Wert aufweist, der sich aus dem entsprechenden digitalen Eingangssignal abzüglich der Differenz zwischen dem normierten Signal und dem Grenzsignal errechnet.an output signal Eriseugiingseinrichtung for transmitting a digital output signal to said output means, wherein the / uisgangssignal corresponds to the digital input signal for each normalized signal below the limit signal, and at a value above the threshold signal has a value of between from the corresponding digital input signal less the difference calculated from the normalized signal and the limit signal.

Diskriminator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangssignal-Erzeugungseinrichtung eine zweite Signal-Kombiniereinrichtung für die Addition des Grenzsignales, des vorhergehenden digitalen Ausgangssignales und des Trendsignales aufweist, um das digitale Ausgangssignal entsprechend jedem positiven normierten Signal mit einem Wert größer als das Grenzsignal zu erzeugen, und für die Subtraktion des Grenzsignales von der Summe des vorhergehenden digitalen Ausgangssignales und des Trendsignales aufweist, um das digitale Ausgangssignal entsprechend jedem negativen normierten Signal mit einem Wert größer als das Grenzsignal zu erzeugen.Discriminator according to Claim 6, characterized that the output signal generating means includes a second signal combining means for the Addition of the limit signal, the preceding digital one Output signal and the trend signal, the digital output signal corresponding to each positive normalized Generate signal with a value greater than the limit signal, and for subtracting the limit signal from the sum of the previous digital output signal and the trend signal to the digital output signal to generate corresponding to each negative normalized signal with a value greater than the limit signal.

Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden in einem Positioniersystem für ein Wasserfahrzeug.Application of the method according to Claim 1 or one of the following in a positioning system for a watercraft.

098U/08098U / 08