Brevet FR2475323A1 — publié le 19810807

I 2475323 L'invention a pour objet un procédé et un dispositif pour la détermination d'un signal utile à partir d'un signal situé dans une bande limitée et comportant un bruit superposé au si- gnal utile. Les procédés et les dispositifs connus en pratique uti- lisent, pour déterminer ou détecter les signaux utiles auxquels est superposé le bruit des signaux perturbateurs, la transfor- mation rapide de Fourier ou des filtres types analogiques ou numériques. Ces procédés présentent l'inconvénient consistant en ce que les signaux utiles provenant du filtrage du signal résultant sont retardés et distordus. Par suite, on ne peut procéder, dans le cas de bruits importants, à aucune analyse immédiate de la forme du signal utile filtré. On aboutit à des difficultés sérieuses dans l'exécution de procédés pour les- quels le spectre du signal ou l'information complète est soumis à une transformation rapide de Fourier, tandis qu'une reconnais- sance du modèle est prévue pour la grandeur mesurée ainsi transformée, ces difficultés apparaissant lorsque les signaux utiles et le bruit émanent de processus non reproductibles. L'invention cherche à proposer un procédé et un disposi- tif permettant d'utiliser les propriétés d'un microprocesseur de telle manière que les instants de la réception et les prin- cipes d'élaboratbn d'un signal analogique capté par un récep- teur d'information soient adaptés au bruit dans une bande limi- tée afin d'obtenir sans retard sensible la séparation entre le bruit et le signal utile. Pour résoudre le problème ainsi posé, il est prévu, con- formément à l'invention, de faire recevoir le signal par un récepteur classique d'information et de le transformer par un convertisseur analogique-numérique sous le contrôle d'un comp- teur classique de temps relatifs tandis que le bruit à éliminer par compensation est reconstitué dans un microprocesseur numé- rique de constitution cnnnue à partir d'un petit nombre de fonc- tions de base bien définies avec des paramètres variant lente- ment et que le bruit reconstitué conforme au modèle compense immédiatement le signal de bruit effectivement contenu dans l'inbrmation en rendant ainsi disponible sans délai le signal utile. L'avantage de l'invention consiste plus particulièrement en ce que le signal utile apparaissant rapidement ou une fois ou encore rapidement une fois avec le bruit se laisse détecter à l'intérieur d'une bande donnée. Etant donné que la plus gran- de partie du bruit à éliminer contient des formes de signaux qui sont invariantes, ces propriétés invariantes du bruit sont utilisées à la reconstitution d'un bruit donné à variations rapides à partir de quelques paramètres à variations lentes et de fonctions, invariantes du signal. En ayant recours à de telles propriétés, il est possible d'effectuer une compensation immédiate des grandeurs perturba- trices* De plus, il est avantageux de réduire l'ampleur du calcul en. réglant les instants de réception de l'information en fonchon de la forme des signaux tandis que l'adaptation des paramètres est supprimée. Il est ainsi possible d'utiliser pour recevoir et élaborer des signaux rapides les ordinateurs et microprocesseurs du commerce. Un microprocesseur relié au ré- cepteur de l'information est commandé par un compteur des temps relatifs ou réels monté en amont de ce microprocesseur et qui déclenche lui-même un convertisseur analogique-numérique. Ainsi, l'on peut élaborer la valeur mesurée provenant de la conversion par le convertîsseur analogiquenumérique en fonction des temps donnés par le compteur des temps relatifs ou réels. Ce micro- processeur comporte plusieurs générateurs de signaux sur des fréquences milieu fixes dont les amplitudes et les phases for- ment des grandeurs variant lentement d'un stade de calcul au suivant. On compare la somme des sorties des générateurs de signaux à la valeur mesurée convertie et la différence qui apparait alors est soumise à une élaboration telle que cette différence corrige très lentement les amplitudes et les phases des générateurs de signaux. Du fait que le bruit limité à une bande est ramené à un petit nombre de grandeurs variant très lentement, les signaux utiles n'apparaissant qu'une fois et n'ayant qu'une courte du- rée n'ont aucun effet sur ces grandeurs variant lentement. La formation de la différence sépare immédiatement les signaux auxquels est supeipsé le bruit limité à une bande de ce bruit. On va maintenant décrire à titre d'exemple une forme d'exécution de l'invention telle qu'elle a été représentée très schématiquement aux dessins ci-joints o: La fig. 1 est un diagramme faisant comprendre l'élabora- tion des signaux. La fig. 2 fait comprendre le déroulement de cette éla- boration des signaux dans un microprocesseur tel qu'il appa- rait en fig. 1. Le diagramme schématique de la fig. 1 montre comment s'effectue l'élaboration du signal en vue de la détermination d'un signal utile à partir d'un signal incorporant un bruit. Un tel signal engendré par le récepteur ou capteur d'informa- tion est transmis comme signal ou valeur de mesure m(t) au convertisseur analogique-numérique 2 qui est lui-même relié à un microprocesseur numérique 3 contenant une mémoire et au- delà de ce microprocesseur à un compteur des temps relatifs ou réels 4. Le microprocesseur détermine d'après le programme qui lui est imposé ou transmis et sous le contrôle de ce comp- teur qui déclenche lui-même le convertisseur analogique-numé- tique 2, les instants de réception du signal d'information m(t). Suivant l'accroissement des valeurs de temps déterminé par le compteur des temps par incréments A Ti, la valeur à mesurer est reçue sous la forme m(tî ti1 + ti -2....i/T)et est élaborée dans le microprocesseur 3 sous la forme de la série des valeurs successives m(ti_î), m(t i2) *** La fig. 2 représente le déroulement du processus de subdivision des signaux dans un microprocesseur 3 suivant la fig. 1. Une information m(ti) enregistrée par le réceqteur ou capteur de l'information que l'on doit élaborer est constituée par un signal de bruit S(ti) et un signal utile n(ti). Pour séparer le signal de bruit S(ti) du signal utile n(ti), on uti- lise les circuits 5 décomposant le signal en fractions dont chacune traverse un démodulateur 6, un filtre passe-bas 7 et un modulateur 8 de manière à effectuer une compensation des grandeurs de bruit. En même temps, on peut décrire d'une ma- nière aussi précise que possible le signal de bruit S(t) au cours d'un intervalle d'approximation T., sous la forme de fonc- tions de base3vi(t) avec des grandeurs caractéristiques ai S(t) = a. ri (t); pour t - TAp démodulation dépendant des fonctions de base. ai = Etant donné qu'en opérant en temps réel, l'intervalle d'appro- ximation TAp est déterminé par l'instant ti du signal d'infor- mation m(ti) qui a été capté en dernier, les coefficients d'approximation ai sont des fonctions de temps. Pour un choix des fonctions 7i(t) adaptées à la forme des signaux de bruit, les coefficients ai(t) sont des fonctions variant lentement avec le temps. La meilleure approximation est ainsi obtenue lorsque la variation avec le temps des coefficients d'approxi- mation ai atteint un minimum. i (ai (t))2 --min Les fonctions de base yi(t) sont rapportées A un inter- valle d'approximation TApo et par suite, on trouve le minimum lorsque, pour les mêmes fonctions de base, l'intervalle réel d'approximation se dilate ou se contracte sous l'effet du changement de l'instant o le signal d'information est capté. Ainsi, les fonctions de base ne doivent pas être modifiées et les coefficients d'approximation demeurent des fonctions sta- bles. Du fait que des écarts par rapport à la forme-supposée du bruit provoquent des variations différentielles rapides des coefficients d'approximation, celles-ci-sont éliminées par le filtre passe-bas 7 convenablement choisi. On détermine ainsi les coefficients moyens d'appvximation ai au cours d'un pro- cessus de réglage. Il s'ensuit sous la dépendance des fonctions de base une subdivision des signaux de bruit S(ti) en fractions Si (t). On détermine, à partir de la différence entre Si(t) et une valeur estimé gi(t) rapportée à la fonction de base îi(t), la variation des coefficients d'approximation correspondants ai(t) - (Si(t) Sii(t) 1 i(t) > Le coefficient moyen d'approximation est alors intégré Jusqu'à disparition de l'accroissement ai ai + Ki [Aai(t) - ai La valeur estimée correspondante du bruit est déterminée à partir du coefficient moyen d'approximation ai et de la fonction de base Vi(t) A si(t) ' ai. ri(t) La valeur résultante estimée S du bruit pouvant être obtenue à chaque instant à l'intérieur de l'intervalle d'ap- proximation, il est possible d'effectuer une comparaison avec le agnal de mesure ou l'information m(t) enregistré par le récepteur ou capteur de l'information 1(fig.l) de te]e sorte qu'il s'ensuit une compensation immédiate des grandeurs défi- nissant le bruit et la détermination d'un signal utile. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la détermination d'un signal utile à partir d'un signal limité à une bande et auquel est superposé un bruit, ce procédé étant caractérisé par le fait que le si- gnal reçu par un récepteur classique (1) des valeurs mesurées est transmis à un convertisseur analogique-numérique (2) o la conversion en valeurs numériques est contrôlée par un compteur classique de temps relatifs (4) et que le bruit (S (ti)) à compenser est reconstitué dans un microprocesseur numérique (3) de constitution connue à partir d'un petit nombre de fonctions de base ( yi(ti)) avec des paramètres (ai(ti)) à variations lentes tandis que le signal de bruit reconstitué (S (ti)) conforme au modèle type compense sans retard le signal de bruit (S(ti)) contenu dans le signal de mesure de telle sorte que le signal utile (n (ti)) est immédiatement disponible. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'écart relatif dans le temps des instants de réception des données de mesure est contrôlé par le compteur de temps relatifs de telle manière que les fonctions de base ( oi(ti)) demeurent invariantes et que lesparamètres présentent de plus des variations lentes 3. Procédé suivant les revendicationsl et 2, caractérisé par le fait que la comparaison continue entre l'information ou la valeur mesurée et la valeur estimée (S) du bruit définie par les fonctions de base assure la correction des paramètres (ai). 4. Dispositif pour l'exécution du procédé suivant la reïndication 1, comportant un récepteur de l'information, un microprocesseur numérique à mémoire, un compteur de temps rela- tifs et un convertisseur analogique-numérique, ce dispositif étant caractérisé par le fait que le comptur de temps relatifs détermine l'instant de l'admission des données dans le conver- tisseur analogique-numérique avec intervention du microproces- seur qui, lui-même forme les fonctionsde base ()Vi) et détermine les paramètres (a.) à variations lentes de manière à assurer la compensation du bruit. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on programme à l'avance les fonctons de base suivant le cas à considérer. 7 2475323 6. Dispositif suivant les revendications 4 et 5, carac- térisé par le fait qu'il est prévu pour chaque fonctbn de base un circuit engendrant les paramètres à variations lentes et comportant un démodulateur avec un filtre passe-bas et un démodulateur. 7. Dispositif puivant la revendication 6, caractérisé par le fait que les circuits générateurs sont déterminés d'après un programme du microprocesseur.