способ передачи сообщений с использованием обратной связи. способ активного понижения шумов

Формула изобретения

1. Способ передачи сообщений любой физической природы с использованием обратной связи, заключающийся в формировании обрабатываемых электрических сигналов, многополосной обработке электрических сигналов, осуществляемой посредством первого блока обработки сигналов, формировании электрических сигналов на выходе первого блока обработки сигналов, их усилении и преобразовании в сигналы той же физической природы, что и передаваемые сообщения, излучении сигналов в канал передачи до места получения сообщения, отличающийся тем, что часть обрабатываемых электрических сигналов передают по вспомогательному каналу во второй блок обработки сигналов, который находится в другом месте по отношению к первому блоку обработки сигналов, осуществляют в нем, по крайней мере, многополосную обработку электрических сигналов, поступающих на его входы и формируют, на выходе второго блока обработки сигналов выходные электрические сигналы, которые посредством вспомогательного канала возвращают в первый блок обработки сигналов для формирования электрических сигналов на его выходе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что многополосная обработка электрических сигналов состоит в многополосной согласованной фильтрации электрических сигналов с выхода источника сообщения на выход или выходы первого блока обработки сигналов, при этом электрический сигнал обратной связи формируют вблизи места получения сообщения и используют его для автоматизации процесса многополосной согласованной фильтрации сигналов источника.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что многополосная обработка электрических сигналов состоит в многополосной согласованной фильтрации электрического сигнала с выхода источника сообщения на выход или выходы первого блока обработки сигналов и осуществляют многополосную обработку сигналов шума, сформированных близи источника шума, при этом электрический сигнал обратной связи формируют вблизи места получения сообщения и используют его для автоматизации процесса многополосной согласованной фильтрации сигналов источника и процесса активного понижения шума.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигналами сообщений являются звуковые или механические сигналы.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве вспомогательного канала связи используют каналы Интернет, а в качестве второго блока обработки сигналов используют Интернет-сервер с соответствующим программным обеспечением.

6. Применение способа передачи сообщений любой физической природы, охарактеризованного в п.1 в качестве способа активного понижения шумов.

7. Применение способа по п.6, отличающееся тем, что многополосная обработка электрических сигналов состоит в многополосной обработке сигналов обратной связи, которыми являются электрические сигналы шума, сформированные вблизи места понижения шума, при этом многополосная обработка сигналов заключается в фильтрации принятых сигналов шума не менее чем на два узкополосных сигнала, установке фазы или времени задержки, а также уровня узкополосных сигналов, которые обеспечивают эффект понижения шума в месте его понижения, выходные сигналы первого блока обработки формируют из обработанных таким образом узкополосных сигналов.

8. Применение способа по п.6, отличающееся тем, что многополосная обработка электрических сигналов состоит в многополосной обработке электрических сигналов шума, которые формируют вблизи места расположения источника шума и сигналов обратной связи, которыми являются электрические сигналы, формируемые вблизи места понижения шума, при этом многополосная обработка сигналов заключается в фильтрации каждого из электрических сигналов не менее чем на два узкополосных сигнала, экспериментальном подборе фазы или времени задержки, а также уровня узкополосных сигналов принятого шума, которые обеспечивают эффект понижения шума в месте его понижения и снижение уровня электрических сигналов, формируемых вблизи места понижения шума, выходные сигналы первого блока обработки формируют из обработанных таким образом узкополосных сигналов принятого шума, а узкополосные сигналы обратной связи используют для оценки эффекта понижения шума.

9. Применение способа по п.6, отличающееся тем, что сигналами шумов являются звуковые или механические сигналы.

10. Применение способа по любому из пп.6-9, отличающееся тем, что в качестве вспомогательного канала связи используют каналы Интернет, а в качестве второго блока обработки сигналов используют Интернет-сервер с соответствующим программным обеспечением.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к кибернетике и может быть использовано в различных областях техники: в радиотехнике, автомобилестроении, робототехнике, авиастроении, в военной технике.

Предшествующий уровень техники

Известна большая группа устройств и систем, позволяющих осуществлять передачу сообщений различной физической природы из одной точки или области пространства в другую точку или область пространства в условиях помех и шумов.

Эти технические решения описаны в патентах РФ №2038704, 2106073, 2106074, 2145446, 2106075, 2211491, 2235370. А также в заявках РФ на изобретения №: 20044100094; 2004117755; 2005105421.

Отличительной особенностью подобных систем передачи сообщений и/или понижения шумов является то, что в таких устройствах или системах наряду с собственно передачей сообщений параллельно осуществляют ряд принципиально новых действий. У системы появляются новые функции.

Эти действия и функции направлены на исследование и минимизацию искажающих свойств канала связи, по которому передается сообщение и всех других элементов системы связи (устройств), находящихся от точки передачи сигнала до точки его получения.

Эти действия и функции универсальны и могут осуществляться в любой высокоорганизованной системе связи или управления безотносительно к физической природе передаваемых сигналов или управляемых процессов.

Эти системы и устройства применимы для передачи звуков, электромагнитных, тепловых волн, механических сигналов и т.д.

Общим для этих систем является многополосный (по компонентный) принцип анализа передаваемого и принимаемого сообщения и осуществление в автоматическом режиме процесса согласованной фильтрации передаваемого сообщения, а также многополосный принцип формирования сигналов для активного понижения шумов.

Основной недостаток подобных систем заключается в том, что для многополосного анализа сигналов требуются большие вычислительные возможности блока обработки сигналов. Для многих прикладных задач теории информации такая система передачи сообщений или управления сложными процессами должна в своем составе содержать мощную ЭВМ (процессор) со сложным программным обеспечением. Это существенно усложняет и удорожает систему передачи сообщения. Поэтому широкое использование подобные системы еще не получили.

Раскрытие изобретения

В основу настоящего изобретения положена задача создать такие способы передачи сообщений и системы для их осуществления, которые позволяют повысить точность передачи сообщений и/или повысить эффект снижения уровня шума в точке или области получения сообщения и при этом понизить габариты и вес системы передачи сообщения и/или системы активного понижения шума.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе передачи сообщений с использованием обратной связи, заключающемся в формировании обрабатываемых электрических сигналов, многополосной обработке электрических сигналов, осуществляемой посредством блока обработки сигналов, формировании электрических сигналов на выходе блока обработки сигналов, их усилении и преобразовании в сигналы той же физической природы, излучении сигналов до места получения сообщения. Согласно изобретению обрабатываемые электрические сигналы передают по вспомогательному каналу во второй блок обработки сигналов, который находится в другом месте по отношению к блоку обработки сигналов, осуществляют в нем, по крайней мере, многополосную обработку электрических сигналов, поступающих на его входы и формируют, на выходе второго блока обработки сигналов выходные электрические сигналы, которые посредством вспомогательного канала передают в блок обработки сигналов.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе активного понижения шумов с использованием обратной связи, заключающемся в формировании обрабатываемых электрических сигналов, многополосной обработке электрических сигналов, осуществляемой посредством блока обработки сигналов, формировании электрических сигналов на выходе блока обработки сигналов, их усилении и преобразовании в сигналы той же физической природы, излучении сигналов до места активного понижения шумов. Согласно изобретению обрабатываемые электрические сигналы передают по вспомогательному каналу во второй блок обработки сигналов, который находится в другом месте по отношению к блоку обработки сигналов, осуществляют в нем, по крайней мере, многополосную обработку электрических сигналов, поступающих на его входы и формируют, на выходе второго блока обработки сигналов выходные электрические сигналы, которые посредством вспомогательного канала передают в блок обработки сигналов.

Возможны варианты реализации способов такие, что:

- посредством работы блоков обработки сигналов осуществляют многополосную согласованную фильтрацию электрических сигналов с выхода источника сообщения на выход или выходы блока обработки сигналов, при этом электрический сигнал обратной связи формируют вблизи места получения сообщения и используют его для автоматизации процесса многополосной согласованной фильтрации сигналов источника;

- посредством работы блоков обработки сигналов осуществляют многополосную согласованную фильтрацию электрического сигнала с выхода источника сообщения на выход или выходы блока обработки сигналов и осуществляют многополосную обработку сигналов шума, сформированных близи источника шума, при этом электрический сигнал обратной связи формируют вблизи места получения сообщения и используют его для автоматизации процесса многополосной согласованной фильтрации сигналов источника и процесса активного понижения шума;

- посредством работы блоков обработки сигналов осуществляют многополосную обработку сигналов обратной связи, которыми являются электрические сигналы шума, сформированные вблизи места понижения шума, при этом многополосная обработка сигналов заключается в фильтрации принятых сигналов шума не менее чем на два узкополосных сигнала, установке фазы или времени задержки, а также уровня узкополосных сигналов, которые обеспечиваю эффект понижения шума в месте его понижения, выходные сигналы блока обработки формируют из обработанных таким образом узкополосных сигналов;

- посредством работы блоков обработки сигналов осуществляют многополосную обработку электрических сигналов шума, которые формируют вблизи места расположения источника шума и сигналов обратной связи, которыми являются электрические сигналы, формируемые вблизи места понижения шума, при этом многополосная обработка сигналов заключается в фильтрации каждого из электрических сигналов не менее чем на два узкополосных сигнала, экспериментальном подборе фазы или времени задержки, а также уровня узкополосных сигналов принятого шума, которые обеспечивают эффект понижения шума в месте его понижения и снижение уровня электрических сигналов, формируемых вблизи места понижения шума, выходные сигналы блока обработки формируют из обработанных таким образом узкополосных сигналов принятого шума, а узкополосные сигналы обратной связи используют для оценки эффекта понижения шума;

- сигналами сообщений являются звуковые или механические сигналы;

- сигналами шумов являются звуковые или механические сигналы;

- в качестве вспомогательного канала связи используют Интернет, а в качестве второго блоках обработки сигналов используют Интеренет-сервер с соответствующим программным обеспечением.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает обобщенную структурную схему прототипа изобретения (одноканальный, широкополосный способ передачи сообщений с обратной связью).

Фиг.2, 3, 4 изображают варианты выполнения систем передачи сообщений с обратной связью.

Фиг.5, 7 изображают структурные схемы блока обработки сигнала с автоматической согласованной фильтрацией сигналов сообщений и с автоматическим формированием сигналов для активного подавления помех и шумов.

Фиг.6 изображает обобщенную структурную схему выполнения блока обработки сигналов с автоматической согласованной фильтрацией сигналов сообщений и с не автоматическим формированием сигналов для активного подавления помех и шумов.

Фиг.8 изображает структурную схему системы согласно изобретению.

Лучший вариант осуществления изобретения

В ряде областей техники целесообразно использовать способы и системы для передачи сообщений и/или активного понижения шумов с обратной связью и многополосной обработкой сигналов.

В качестве сигналов сообщений и шумов могут быть сигналы различной физической природы, например, звуковые, тепловые сигналы, электромагнитные, механические сигналы (пространственные перемещения одних узлов или объектов по отношению к другим) и т.д.

На Фиг.1-4 показаны примеры построения структурных схем одноканальных вариантов систем с обратной связью.

Многоканальные системы связи (например, стереосистема для воспроизведения звука или, например, система активной подвески четырехколесного автомобиля) получаются путем соответствующего (например, в два или четыре раза) увеличения числа каналов передачи и обработки сигналов.

Системы, показанные на фиг.1-4 содержат: источник 1 сигнала, блок 2 обработки сигналов, усилитель 3, дополнительный усилитель 9, излучатель 4, дополнительный излучатель 10, канал 7 и дополнительный канал 12 с помехами 8, зондирующее устройство 5, линию связи 6, дополнительный фильтр 11.

Посредством зондирующего устройства 5, установленного вблизи точки или места получения сообщения, происходит формирование электрического сигнала обратной связи. Этот сигнал передают по линии связи 6 на первый вход блока 2 обработки.

В сигнале обратной связи содержится информация о параметрах сигналов передаваемого сообщения и/или информация о шуме.

На фиг.1-4 пунктиром показаны; устройство для приема шума 33 и линия связи 34, которые также могут входить в состав системы передачи сообщения и/или понижения шума. Сигналы с выхода линии 34 поступают на третий вход блока 2 обработки сигналов. Таких входов может быть несколько - соответственно числу источников сигналов шума, вблизи от которых могут быть установлены устройства 33.

В системах звуковоспроизведения качестве устройств 33 могут использоваться, например, микрофоны, ларингофоны, а для механических систем могут использоваться любые общеизвестные датчики. Например, датчики системы (Aktiv Control Suspension System) представляют собой: передний датчик регулирования высоты кузова автомобиля над землей, задний датчик регулирования высоты, передний датчик вертикального движения; датчик продольного и поперечного движения.

Общеизвестные датчики активной ходовой части автомобиля Мерседес представляют собой: сенсор измерения ускорения, датчик измерения пути и силы, датчик измерения ускорения кузова.

Посредством этих датчиков удается получать информацию о пространственном положении кузова автомобиля и осуществлять действия по коррекции положения кузова автомобиля в пространстве.

Линии связи 6 и 34 должны обеспечивать малые искажения, передаваемых по ним сигналов.

На фиг.1 изображена структурная схема одноканальной широкополосной системы передачи сообщений, в которой выходной сигнал блока 2 представляет собой сложный, широкополосный, составной сигнал. В этом сигнале присутствуют все компоненты сигнала передаваемого сообщения и компоненты сигнала для активного понижения шума.

На фиг.2-4 показаны другие возможные варианты реализации одноканальных систем с обратной связью.

В этих системах используют раздельное усиление и излучение различных компонентов обработанных сигналов сообщения (а в вариантах и/или компонентов сигналов для активного понижения шумов), сгруппированных в некоторые узкополосные сигналы, например, высоких, средних и низких частот.

Это делается для того, чтобы снизить интермодуляционные искажения широкополосных электрических и, например, акустических сигналов, возникающие в усилителях 3, 9 и излучателях 4, 10, а также для того, чтобы снизить требования по запасу мощности усилителей 3, 9 и излучателей 4, 10. Узкополосные сигналы можно усилить и излучить с более высоким уровнем, чем широкополосные сигналы при заданном уровне предельно допустимых искажений. Это позволяет существенно повысить точность передаваемого сообщения и/или эффективность подавления помех.

На фиг.2-4 показаны канал 7 и дополнительный канал 12 связи с помехами или шумами 8.

Важно подчеркнуть, что дополнительный канал 12 - это не какой-то другой, новый канал связи, а составная часть канала, где происходит передача части спектра сигнала.

Например, подвеска каждого колеса автомобиля может быть выполнена в виде комбинации нескольких управляемых пружин-амортизаторов, выполняющих функции излучателей 4,10 и работающих в различных частотных полосах возможных колебаний колеса автомобиля.

Например, одна из управляемых пружин, например гидравлическая пружина, работает в полосе частот от 0 до 1 Гц, другая управляемая (например, пневматическая) пружина, работает в полосе частот от 1 до 10 Гц, третья пружина, например с электромагнитным принципом управления, работает в полосе частот от 10 до 100 Гц. Подвеска колеса, выполненная в виде комбинации из этих пружин, может позволить более точно формировать механические сигналы во всей полосе частот возможных колебаний колеса. Такие управляемые амортизаторы позволяют более эффективно снижать вибрацию кузова и изменять положение кузова автомобиля в пространстве. Поскольку каждое колесо в общем случае едет по своей траектории - своей неровной поверхности дороги, и эти неровности являются отдельными источниками шума (вибрации) со своими текущими спектрами, то подвеска каждого колеса должна быть независимой.

Применительно к автомобилю число каналов (передачи сообщений и понижения шумов), может быть равно 4, а каждый канал может быть выполнен, например, в виде трехполосного информационного канала.

Компоненты сигналов для активного понижения шума могут быть просуммированы в блоке 2 обработки сигналов с компонентами передаваемого сигнала сообщения в широкополосный сигнал или в группы узкополосных сигналов (сигналы низких, средних и высоких частот).

Число полос, в принципе, может быть любым и определяет число выходов блока 2 обработки сигналов.

Излучение сигналов различных частотных полос, а также сигналов различных каналов передачи сообщений до точки или точек получения сообщений в общем случае может осуществляться из различных точек пространства.

Например, в звуковоспроизводящих системах низкочастотные компоненты сигналов могут излучаться из удаленной - задней части автомобиля, где размещен саббвуфер, а высокочастотные и среднечастотные компоненты могут излучаться до места получения сообщения (головы слушателя) из передней части салона автомобиля.

В точке или области пространства получения сообщения имеет место пространственное сложение (суперпозиция) узкополосных сигналов и/или сигналов различных каналов.

Например, формируется некоторое звуковое поле вблизи головы (органов слуха) человека. Оно достаточно точно повторяет звуковую "картину" первоисточника звука при пониженном уровне шума.

Или, например, кузов и/или кресло автомобиля своевременно получают определенные дополнительные движения по отношению к земле (или к кузову автомобиля), компенсирующие перегрузки для водителя из-за сложной траектории движения автомобиля и вибрации кузова.

Работа и взаимодействие всех основных узлов систем, показанных на фиг.1-4, общеизвестна.

На второй вход блока 2 обработки сигналов поступают электрические сигналы от источника 1, которые можно считать опорными или "идеальными" сигналами. В примере передачи звуковых сигналов в качестве источника 1 могут быть CD - проигрыватели, магнитофоны, радиоприемники. В примере с автоматической подвеской сигналами источника 1 могут быть сигналы, определяющие текущее пространственное положение кузова автомобиля с учетом данных, поступающих от соответствующих датчиков. Данные с этих датчиков могут входить в качестве параметров в некоторые формулы, по которым осуществляют перерасчет информации с датчиков и формирование сигналов источников 1 для каждой подвески.

"Искаженные" сигналы - электрические сигналы обратной связи, поступают на первый вход блока 2 обработки.

Сигнал обратной связи представляет собой сумму искаженного сигнала сообщения, который прошел через все элементы канала связи (усилитель 3, излучатель 4, собственно сам канал связи 7) и помехи 8, которые присутствуют в канале связи 7.

В блоке 2 обработки сигналов осуществляют многополосный анализ передаваемого и принимаемого сообщений.

Цель многополосной обработки сигналов заключается в разложении широкополосных сигналов на узкополосные сигналы посредством множества фильтров. На выходе таких фильтров присутствуют компоненты сигналов данных частот анализа. Другие компоненты отфильтровываются до низкого уровня и ими пренебрегают.

В результате анализа и обработки компонентов передаваемого и принимаемого сигналов на соответствующих частотах устанавливают степень несоответствия сигналов друг другу и для каждой полосы обработки сигналов осуществляют коррекцию передаваемых компонентов сигналов источника 1 сообщений, внося в них так называемые предыскажения.

Предыскажения сигналов сводятся к установке оптимальной фазы (задержки во времени) и оптимального уровня этих узкополосных сигналов.

Кроме того, в блоке 2 обработки может осуществляться формирование сигналов для активного понижения шума. Сигналы для активного понижения шумов также формируются с использованием принципа многополосной обработки принятых шумовых сигналов.

В блоке 2 обработки сигналов устанавливают оптимальные фазы и уровни компонентов этих сигналов. Поиск оптимальных предыскажений принятых сигналов шума можно осуществлять в ручном или автоматическом режимах по различным алгоритмам и методикам.

Все обработанные и сформированные компоненты сигналов группируют (посредством сумматора или сумматоров) в полосовые или широкополосный сигнал и эти сигналы являются выходными сигналами блока 2 обработки. Этот сигнал или сигналы излучают в канал 7, (12) до точки или области пространства приема сообщения.

В результате этих действий сигнал сообщения принимают (прослушивают или ощущают) в точке или области его получения с минимальными искажениями в условиях пониженного уровня шумов и помех. Например, по извилистой, неровной дороге едут комфортно, почти как по прямой автостраде, а музыку в автомобиле слушают почти как в момент ее записи на концерте несколько лет или десятилетий назад.

Общим, что объединяет все возможные прикладные задачи, в которых применимы эти способы, является то, что в блоке 2 обработки сигналов осуществляют определенные операции над входными - электрическими сигналами. Эти операции можно осуществлять по разным алгоритмам и разными способами (в аналоговом виде или дуально - в цифровом виде).

Подобные алгоритмы обработки сигналов уже не связаны с конкретным видом или физической природой сигналов. Эти алгоритмы можно рассматривать как универсальные алгоритмы обработки информации - как самостоятельные (схемо)технические решения, применимые для широкого круга прикладных задач.

Основные общеизвестные операции над электрическими сигналами, осуществляемые в блоке 2 обработки, целесообразно хотя бы кратко напомнить и прокомментировать с использованием, например, структурных схем блоков 2 обработки сигналов, показанных на фиг.5-7.

Это существенно упростит понимание заявленных технических решений и позволит понять, чем заявленные технические решения отличаются от аналогов, между какими узлами блока 2 обработки сигналов появляются новые связи, и какие новые действия осуществляются в системе. В чем собственно отличие заявленных новых способов.

Структурные схемы блоков 2 обработки сигналов с автоматическим формированием энергетических и временных предыскажений сигналов сообщения (многополосной согласованной фильтрацией сигналов сообщений) и с автоматическим формированием сигналов для активного понижения шумов показаны на фиг.5, 7.

На фиг.6 показана структурная схема блока 2 обработки сигналов с автоматическим формированием энергетических и временных предыскажений сигналов сообщения (многополосной согласованной фильтрацией сигналов сообщений) и с неавтоматическим формированием сигналов для активного понижения шумов.

Блоки 2 обработки сигналов могут содержать: устройство 13 управления, полосовые фильтры 14, блоки 15 для расчета и формирования уровней и задержек компонентов сигналов источника 1, блоки 16 формирования сигналов для активного шумопонижения, сумматор(ы) 17, фазовращатели 29, устройства 30 управления фазовращателями 29, вторые управляемые усилители 31.

Фильтры 14 обеспечивают фильтрацию входных широкополосных сигналов на множество полос их анализа и обработки. В каждой из этих полос осуществляется обработка соответствующих по частоте компонентов сигналов. Эта обработка осуществляется в двух укрупненных основных функциональных блоках 15 и 16.

Блоки 15 предназначены для выполнения двух основных операций над компонентами сигналов передаваемого сообщения. Эти операции эквивалентны работе согласованного фильтра. И сводятся к формированию АЧХ и ФЧХ (или ВЧХ) согласованного фильтра.

Узлы блока 18 отвечают за формирование ФЧХ (ВЧХ) фильтра, а узлы блока 19 отвечают за формирование АЧХ фильтра. Последовательность включения блоков 18, 19 может быть обратной.

В блоках 19 осуществляется формирование (расчет, если соответствующие узлы реализованы программным способом) уровней компонентов сигналов источника 1, которые отфильтрованы соответствующим фильтром 14.

Блоки 19, таким образом, представляют собой узлы автоматического эквалайзера, входящего в состав блока 2 обработки сигналов.

За счет работы детекторов 25 (они выпрямляют передаваемый и принимаемый сигнал с разным знаком), фильтров низких частот 26 (которые сглаживаю пульсации выпрямленных сигналов), резисторов 27, удается в каждой полосе анализа сигналов измерять и сравнивать (на сумматоре, выполненном из резисторов 27) текущий уровень энергии компонентов передаваемого и принимаемого сигнала сообщения. И осуществлять формирование управляющих сигналов. Например, формировать суммарно-разностный управляющий сигнал. Он управляет коэффициентом передачи первого управляемого усилителя (или аттенюатора) 28 (сигнал с резисторов 27 в точке D фиг.5-7).

Таким образом, управляющий сигнал в точке D (фиг.5-7) несет в себе информацию о том, насколько в данный момент времени не соответствуют друг другу уровни компонентов передаваемого сигнала источника и сигнала в точке получения сообщения. И на сколько необходимо осуществить коррекцию уровней компонентов сигнала передаваемого сообщения.

Если уровень сигнала в точке получения сообщения, например, выше требуемого, то управляющий сигнал (в точке D) имеет такое значение, что происходит уменьшение коэффициент передачи первого управляемого усилителя 28. И соответственно в точке приема сообщения уровень компонентов сигнала также начинает снижаться до требуемого уровня. Например, на этих частотах начинает падать громкость звуковых сигналов или, например, начинает опускаться кузов автомобиля с требуемой стороны.

Если при этом в системе передачи сообщения не происходит пропорционального снижения уровня сигнала в точке получения сообщения, то это означает, что такая ситуация возможна только в двух случаях. Когда по каналу 7 не происходит передача сообщения (слушатель далеко удалился из помещения прослушивания или, например, оторвался управляемый амортизатор). Либо когда на этих частотах присутствует сильная помеха. В этой ситуации необходимо применять способы активного подавления помех.

Кратко напомним, некоторые из этих способов.

Например, сигналы для активного подавления помех (фиг.5) можно сформировать из сигналов обратной связи - сигналов, принятых вблизи места получения сообщения или понижения шума.

Это делается в те моменты времени, когда уровень сигнала передаваемого сообщения в данной полосе анализа ниже заданного уровня или равен нулю. И в этой полосе анализа есть компоненты помехи. В этой ситуации сигналом с резисторов 27 (сигнал в точке D фиг.5) открывается второй управляемый усилитель 31 и начинается формирование на выходе блока 2 сигнала для активного понижения шума. Сигнал в точке D управляет уровнем сформированного сигнала для активного понижения, а фаза или время задержки этого сигнала формируется за счет работы блоков 29 и 30. Такой вариант построения системы передачи сообщения и/или понижения шума подробно описан, например, в патенте РФ №2145446. В этом изобретении подробно описана работа всех основных узлов (29, 30, 31 фиг.5), которые отвечают за автоматизацию процесса формирования сигналов для активного понижения шумов.

Суть этого алгоритма состоит в том, что фазу все время, автоматически, циклически переключают (подбирают), ориентируясь при этом на значение уровня результирующего сигнала (сигнала шума плюс сигнала для активного понижения шума) в точке понижения шума на предыдущем шаге подбора фазы. Если на предыдущем шаге уровень результирующего сигнала был выше, то это означает, что подбор фазы идет в правильном направлении, и фазу меняют еще на один шаг в том же направлении. Если на предыдущем шаге уровень результирующего сигнала стал ниже, уровня сигнала обратной связи на данном шаге, то это означает, что необходимо изменить на обратный процесс подбора фазы (задержки) сигнала. С точки зрения математики эти действия эквивалентны автоматизации поиска экстремума (минимума) "функции шума".

Такие действия осуществляют на всех частотах активного подавления шума и помех.

Способ передачи сообщения и понижения шума, кратко описанный выше, имеет существенный недостаток, который заключается в том, что процесс активного понижения шума осуществляется только в те моменты времени, когда уровень сигнала сообщения мал или близок к нулю.

Когда уровень передаваемого сигнала сообщения становится выше некоторого порога, то процесс активного понижения шума прекращают, поскольку уже становится невозможно отличать компоненту шума от компоненты полезного сигнала на одной частоте или в узкой полосе частот. В это время в блоке 2 обработки сигналов осуществляют только согласованную фильтрацию передаваемого сигнала сообщения. Осуществляют подгонку суммы компонентов сигнала и помехи под требуемый, относительный уровень энергии компонент передаваемого сообщения.

Для осуществления вышеуказанных действий во времени и их автоматизации используют сигналы с выходов ФНЧ 26 (сигнал в точке D, фиг.5). Они позволяют вовремя запускать и прекращать процесс формирования сигналов для активного понижения шумов и управлять процессом регулировки уровня сигнала сообщения (АЧХ).

Если передаваемое сообщение все время равно нулю, то способ передачи сообщений и понижения шумов вырождается в способ активного понижения шумов.

В этом способе активного понижения шумов уже нет необходимости следить за текущим уровнем сигнала передаваемого сообщения.

Формально, укрупненная структурная схема для этого способа получается из структурной схемы для способа передачи сообщений и понижения шумов путем исключения укрупненного функционального узла - источника сигнала 1 (фиг.1-4). А структурная схема для блока 2 обработки сигналов получается из схемы, показанной на фиг.5, путем исключения узлов 14, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 в цепях обработки сигнала сообщения.

При этом способ активного понижения шума становится очень похож на общеизвестный способ управления системой с отрицательной обратной связью (ООС).

В месте формирования электрического сигнала шума (вблизи места понижения шума) происходит снижение его уровня, подобно снижению уровня сигнала на выходе, например усилителя, охваченного отрицательной обратной связью.

Такой способ активного понижения шума (способ организации ООС) имеет ряд ограничений, связанных с необходимостью обеспечения устойчивой работы системы. Он может использоваться не во всех прикладных задачах. Главный недостаток этого способа состоит в низкой степени развязки между принимаемым шумовым сигналов и сигналом для активного подавления шума. Кроме того, необходимо существование некоторого остаточного уровня шума в месте его понижения, который принимают и из которого формируют сигналы обратной связи. В такой системе понижения шума имеет место эффект "дрожания" фазы сигнала для активного понижения шума и "дрожания" уровня остаточного шума.

В системах с большой задержкой сигналов в канале 1 это резко повышает склонность системы к самовозбуждению и существенно снижает эффект понижения шума.

Если задержка сигнала в канале 7 мала, то этот способ можно использовать.

Например, если общая задержка сигнала в системе активной подвески много меньше периода возможных колебаний колеса, то этот способ может быть применен.

Понятно, что в примере с автоматической подвеской автомобиля задержка в основном может определяться инерционными свойствами управляемых пружин амортизатора и быстродействием узлов, где осуществляется обработка сигналов. Поэтому целесообразно использовать комбинацию из нескольких амортизаторов, имеющих малую инерционность работы на частотах их эффективной работы и применение мощных ЭВМ, быстро осуществляющих все операции.

В протяженных каналах 7, где возможна значительная задержка сигнала, целесообразно применять другие известные способы активного подавления помех и шумов. Например, способы, в которых обработка сигнала осуществляется согласно схемам, показанным на фиг.6, 7.

В этих системах за счет определенного выбора местоположения элемента, принимающего шум (узел 33 фиг.1, 2), удается осуществить хорошую развязку между принимаемыми шумовыми сигналами и сигналами для активного подавления помех.

В таких системах принятые электрические сигналы шума формируют посредством специального дополнительного узла - устройства 33 для приема сигналов шума (фиг.1, 2). А сигнал, сформированный вблизи места понижения шума и/или приема сообщения (5), используют как вспомогательный, который позволяет оптимизировать процесс формирования сигналов для активного понижения шума (точно подбирать фазу и уровень сигналов для активного понижения шумов, ориентируясь на его уровень).

Устройство 33 устанавливают вблизи источника шума. Сигнал с выхода устройства 33 подают на вход линии 34. С выхода линии 34 сигналы фильтруют посредством фильтров 14 для того, чтобы разложить широкополосный шумовой сигнал на узкополосные сигналы - компоненты шумового сигнала.

С выходов фильтров 14 эти компоненты поступают на узлы 29, 30, 31 (фиг.6-7). Посредством этих узлов происходит обработка сигналов и формирование компонентов сигналов для активного подавления помех.

В схеме, показанной на фиг.7, блоки 29 и 31 имеют управляющие входы, связанные с другими узлами блока 2. Параметры узлов 29, 31 могут в определенные промежутки времени изменяться (по определенным алгоритмам) в соответствии с сигналами, поступающими на управляющие входы блоков 29 и 31. Но большую часть времени параметры узлов 29, 31 не меняются и за счет этого отсутствует эффект "дрожания" остаточного уровня шума. В это время узлы 29, 31 работают "по памяти".

Автоматическая настройка или подстройка блоков 29 и 31 может осуществляться, например, в те моменты времени, когда сигнал сообщения мал или равен нулю, и он не создает помехи процессу подстройки системы активного понижения в оптимальный режим. В другие моменты времени параметры блоков 29, 31 не меняются. Они фиксируются и сохраняются до очередного снижения уровня сигнала источника и начала очередного цикла подстройки блоков 29 и 31. В это время формирование предыскажений шумовых компонентов осуществляется "по памяти". Критерием точной настройки блоков 29 и 31 является минимальный уровень шума в точке получения сообщения. Уровень шума в точке приема сообщения анализируется посредством сигнала с выхода узла, 26, установленного в цепи сигнала обратной связи (фиг.7).

На фиг.6 показан упрошенный вариант структурной схемы блока 2 обработки сигналов, в котором компоненты для активного понижения шума формируются не автоматически, а, например, в ручном режиме в процессе первичной настройки системы. Режимы работы блоков 29 и 31 остаются все время в неизменном виде - в соответствии с первоначально раз и навсегда выставленными регулировками. При этом согласованная фильтрация сигналов передаваемого сообщения может осуществляться в автоматическом (подстраивающемся) режиме.

Такой способ активного подавления шума (фиг.6) можно применять в стационарных или квазистационарных системах, когда геометрические параметры системы не меняются сильно со временем. В стационарной или квазистационарной системе эффект понижения шума будет иметь место всегда.

Такую (ручную) настройку в системе активного понижения акустического шума можно осуществить, например, включив реальный источник шума (двигатель) и не включая источник сигнала, посредством регулировки узлов 29 и 31 экспериментально (проводя регулировки узлов 29 и 31) подобрать наименьший уровень шума в области пространства вблизи головы водителя и/или пассажиров. Или эмитировав вибрацию подвески автомобиля, экспериментально, подобрать параметры узлов 29, 31, которые обеспечивают минимальный уровень вибрации кузова автомобиля.

Важно отметить, что при этом можно пользоваться своими собственными субъективными ощущениями или впечатлениями или воспользоваться объективными критериями - анализировать уровень сигнала с выхода узла 5 (фиг.5-7). Уровень этого сигнала объективно говорит о том, каков уровень шума в данной точке или области пространства.

Если система передачи сообщений нестационарная - с непостоянными свойствами элементов системы, то необходимо применять автоматически подстраивающиеся системы активного понижения шумов с соответствующим числу источников шумов, числом устройств для приема шума 33 и линий 34.

Чем быстрей в системе могут меняться параметры, тем чаще необходимо проводить подстройку системы в оптимальный режим работы. Организации процесса автоматической настройки таких систем становится возможной при использовании узлов 5 (фиг.1-4).

Подстройка в нестационарной системе передачи сообщения или системе понижения шума может потребоваться в связи с изменением параметров усилителя 3 и излучателя 4, например, при изменении температуры, влажности, атмосферного давления, или, например, из-за износа деталей насосов автоматической подвески.

Понятно, что, например, амплитудно-частотная характеристика громкоговорителя 4, 10 сильно зависит от температуры и влажности. Изменение параметров громкоговорителя 4, 10 может привести к снижению, точности воспроизведения звуковых сигналов и, например, к снижению эффекта понижения шума. Желательно время от времени осуществлять соответствующую коррекцию согласованного фильтра звуковоспроизводящей системы с тем, чтобы передача сообщения осуществлялась более точно, а эффект понижения шума был максимален.

Таким образом, посредством многополосной обработки сигналов источника 1 сообщения, сигнала принятого сообщения и сигналов шума, удается в автоматическом режиме корректировать АЧХ блока 2 обработки сигнала в цепи прохождения сигнала источника и попутно, автоматически формировать сигналы для активного понижения шума.

Как видно из структурных схем, показанных на фиг.5-7 прежде, чем попасть в блок 19, компоненты сигнала источника 1 подвергаются дополнительной обработке в узлах блока 18.

В блоках 18 осуществляется расчет и формирование оптимальных, предыскажающих задержек соответствующих компонентов сигнала источника. Делается это по общеизвестным алгоритмам.

Собственно сама задержка этих компонентов формируется путем включения в цепь прохождения этих компонентов той или иной линии задержки 20 в каждом из блоков 18. Переключение линий задержек 20 осуществляется с помощью управляемого коммутатора 24.

Коммутатор 24 подключает на свой выход задержанные на определенное время компоненты сигнала источника 1 в соответствии с сигналами управления, поступающими на управляющий вход коммутатора 24 с выхода схемы 23.

Узлы 23, 21 и 22 являются вспомогательными узлами. Они входят в состав схемы корреляционной обработки сигналов источника и сигналов обратной связи для соответствующих частот анализа.

Работа подобной схемы общеизвестна.

В блоках 21 задержанные на разное время компоненты сигнала сообщения и соответствующие им по частоте компоненты сигнала обратной связи перемножают и фильтруют (накапливают) посредством фильтров низких частот (ФНЧ) 22. На выходах ФНЧ 22 получают различные уровни (напряжения) сигнала. Эти уровни напряжения затем анализируются в схеме 23.

Наибольший уровень сигнала соответствует наибольшей корреляции (совпадению во времени) реализации перемножаемых в соответствующих цепях сигналов. Это эквивалентно тому, что перемноженные сигналы были задержаны на одинаковое время. Эта особенность корреляционного анализа имеет место и в том случае, если в точке получения сообщения реализация сигнала сообщения как-то искажается за счет компонентов помех, присутствующих на этих частотах.

Чем выше уровень помех в данной полосе анализа, тем ниже уровни сигналов на выходах ФНЧ 22 в этой полосе анализа. реализации сигналов.

Таким образом, с помощью анализа уровней сигналов на входе схемы 23 удается определить полную текущую задержку сигнала сообщения в канале связи для каждой полосы анализа, и в дальнейшем, осуществив расчет текущих оптимальных предыскажающих задержек, сформировать их в цепи прохождения компонентов сигнала сообщения с помощью коммутатора 24.

Такие действия по расчету и установке предыскажающих задержек осуществляются с некоторой цикличностью посредством работы блока 13.

Эти действия позволяют в канале с дисперсионными свойствами автоматически дополнительно задержать те компоненты передаваемого сообщения, которые приходят в точку приема сообщения раньше остальных компонентов сигнала. За счет этих действий удается в автоматическом режиме отслеживать и компенсировать дисперсионные свойства канала связи.

Реализацию всех вышеуказанных действий и особенно действия, осуществляемые в процессе корреляционной обработки сигналов, предпочтительно осуществлять в цифровом виде, поскольку они сводятся к реализации большого числа однотипных операций.

Однотипные по своему функциональному предназначению узлы (14, 21, 22, 25, 26, 28, 31 и т.д.) могут быть реализованы в виде соответствующих подпрограмм.

В этих подпрограммах может циклически осуществляться расчет выходных сигналов по соответствующим входным данным, полученным после расчетов сигналов в предыдущих узлах согласно схемам, показанным, например, на фиг.5-7.

Промежуточные результаты расчетов сохраняются в памяти ЭВМ и в соответствии с конкретной структурной схемой блока 2 обработки являются входными и выходными данными для других подпрограмм (узлов). Например, для сумматора (или сумматоров) 17.

При таком подходе в ряде прикладных задач требуется достаточно большой объем памяти и высокое быстродействие ЭВМ. Поскольку приходится обсчитывать очень большие массивы данных.

Например, для системы звуковоспроизведения число линий задержек 20 для каждой полосы анализа может составлять от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч, а число полос анализа (фильтров 14) может быть от нескольких десятков до нескольких сотен.

Для обработки больших массивов данных в реальном масштабе времени может потребоваться очень мощное вычислительно-обрабатывающее устройство в составе блока 2 обработки сигналов и сложная архитектура построения вычислительно обрабатывающего устройства.

Как вариант решения этой задачи можно использовать несколько ЭВМ или специализированных процессоров, работающих параллельно.

Например, одна ЭВМ (PC) работает в низкочастотной части спектра сигналов, вторая в среднечастотной, а третья ЭВМ работает в высокочастотной части спектра обрабатываемых сигналов сообщения.

Четвертая ЭВМ (или несколько ЭВМ) может быть предназначена для формирования сигналов для активного подавления помех. Процессом синхронизации работы этих ЭВМ может также управлять отдельная ЭВМ (или процессор), имеющая большую оперативную память для хранения промежуточных вычислений (аналог блока 13).

Такой способ обработки сигналов позволяет обеспечить высокую производительность блока 2 обработки сигналов, высокую точность анализа сигналов (большое число полос обработки сигналов), высокоточную настройку согласованного фильтра и высокую точность при формировании сигналов для активного подавления шумов.

Такой путь представляется наиболее конструктивным, но он требует весьма сложной и габаритной конструкции блока 2 обработки сигналов, а также сложного программного обеспечения.

Устанавливать столь сложный, громоздкий и дорогой блок 2 в каждую систему передачи сообщений или систему управления во многих прикладных задачах невозможно и нерационально.

Например, в системе высококачественного звуковоспроизведения и понижения шума для автомобиля такой блок может занимать значительный объем полезного пространства в салоне автомобиля и быть не по карману подавляющему большинству автолюбителей. Цена такого устройства может быть сопоставима со стоимостью автомобиля или даже быть выше.

В рамках данного изобретения предлагается вынести подобное сложное, громоздкое вычислительное устройство из системы передачи сообщения и/или системы активного понижения шума на расстояние.

Это вынесенное вычислительное устройство можно использовать для обработки информационных сигналов, например, от нескольких систем, и/или пользователей. Доступ к подобному устройству можно обеспечить, например, с использованием Интернета и новой Интернет-услуги.

При этом в описанных выше способах и системах необходимо осуществить ряд новых дополнительных действий над сигналами - для их передачи и приема в вынесенный в другое место блок.

Используя вспомогательный канал связи, например радиоканал или несколько каналов с высокоскоростной передачей данных, можно воспользоваться удаленным мощным вычислительным устройством (например, Интернет - сервером) с соответствующим программным обеспечением для реализации кратко описанных выше трудоемких вычислительных операций.

Такой мощный вычислительный центр может с определенной цикличностью производить высокоточный анализ и текущую подстройку целой группы однотипных или различных систем управления, систем для передачи сообщений и/или систем для активного подавления шума. Связь с таким одним или несколькими удаленными вычислительными устройствами может осуществляться, например, каждую секунду, минуту, час, день, единственный раз - в процессе первоначальной настройки системы, а также после пробега, например автомобилем, определенного расстояния.

Такой способ можно также применять при настройке в заводских условиях системы понижения шума и/или системы высококачественного звуковоспроизведения (в автомобиле, самолете, поезде, корабле, танке, ракете и т.д.). В данном примере пользователями такой системы являются автомобили, которые настраивают на конвейере автозавода.

При этом совершенно не важно в рамках постановки задачи данного изобретения, по каким именно структурным и аппаратным схемам будут работать эти системы передачи сообщений, понижения шумов и узлы, входящие в их состав. Какие именно физические системы настраивают (активную подвеску, систему мультимедиа или иные узлы и детали автомобиля). Работа блоков обработки информации может, например, осуществляться по схемам, работа которых кратко описана выше, или по другим известным в настоящее время схемам, например схемам, описанным в патентах РФ №2235370, 2211491, 2145446, заявке №2004100094/20, или по новым структурным и принципиальным схемам, которые будут изобретены в будущем.

Существенным обстоятельством является введение в систему связи нового двухстороннего вспомогательного канала связи и использование многополосного принципа обработки сигналов хотя бы в одном из настраиваемых узлов или системе посредством удаленного из системы вычислительного устройства.

Таким образом, удаленное из системы вычислительное устройство является новым конструктивно-функциональным узлом системы. Речь идет о новом типе гибридной системы передачи сообщений, системы управления и/или системы активного понижения шумов с распределенным в пространстве интеллектом.

Сигналы, обработанные в таком гибридном блоке, позволят сформировать требуемую передаточную характеристику корректирующего - согласованного фильтра и/или сигналы для активного подавления помех тогда, когда это необходимо и у пользователя есть возможности воспользоваться этой услугой.

Доступ к такому вынесенному узлу может быть организован по любому подходящему для этого каналу связи. Например, пользователь может получить такой доступ, купив соответствующую Интерент-услугу (карточку с индивидуальным учетным именем и паролем). Задав электронный адрес соответствующего сервера, он может установить двухсторонний режим связи с этим устройством, сообщить данные о системе. По своему усмотрению пользователь может выбрать возможный режим работы и подтвердить оплату этой услуги.

За относительно небольшие деньги пользователь может получить возможность высокоточной настройки или подстройки своей системы.

Например, автолюбитель, не заезжая на станцию технического обслуживания или автосервис, не тратя свое время, может дистанционно - в процессе эксплуатации своего автомобиля (езды) протестировать и подстроить в оптимальный режим работы различные системы, узлы и агрегаты автомобиля. Например, подстроить в оптимальный режим работы активную подвеску своего автомобиля в соответствии с теми дорогами, по которым он чаще всего ездит, систему торможения, двигатель, световые устройства, систему охлаждения двигателя, кондиционер, систему сигнализации и охраны, мультимедийные высокоинтеллектуальные системы, а также диагностировать их и своевременно определять неисправные узлы или агрегаты. Эти текущие настройки позволят обеспечить более безопасную, комфортную езду и долговечную эксплуатацию автомобиля. Если будет определена неисправность каких-то узлов автомобиля, то пользователь будет сразу проинформирован и проинструктирован, что ему следует делать, чтобы не попасть в аварию. В случае неподчинения рекомендациям, например при неисправной системе тормозов, автомобиль пользователя может быть дистанционно заблокирован, чтобы не создавать угрозу на дороге, а на место расположения автомобиля направлены компетентные технические работники или иные лица, отвечающие за безопасность на дорогах.

Доступ к вынесенному из системы блоку обработки сигналов может быть также осуществлен по кабельному вспомогательному каналу или каналам связи. Например, во время диагностики или настройки в заводских условиях различных систем и узлов для автомобиля, поезда, самолета и т.д.

Предложенный способ построения системы передачи сообщений позволяет упростить обслуживание и установку системы связи для обычного пользователя, слабо разбирающегося в особенностях построения современных информационных систем.

Например, меломан может за небольшие деньги существенно повысить качество работы, например, своей домашней звуковоспроизводящей системы, домашнего кинотеатра или автомобильной мультимедийной системы. Например, когда он сделал в своей квартире ремонт, переставил мебель или поменял местожительства. Для этого ему потребуется пропустить, например, звуковой сигнал своей "HI-End системы" через обычный PC с соответствующим программным обеспечением. Этот PC будет выполнять функцию блока 2 обработки сигналов и через Интернет будет связан со значительно более мощным вычислительно-аналитическим узлом.

Все новые или неизвестные акустические свойства жилого помещения, салона нового автомобиля или вновь построенного кинотеатра, концертного зала или парламента такая система быстро исследует и предложит пользователю за приемлемую цену наиболее оптимальный вариант настроек блока 2 обработки сигналов. Или поможет найти оптимальный вариант пространственного размещения других узлов системы, например датчиков вибрации или шума. Пользователю (потребителю или разработчику-конструктору) потребуется только правильно выбрать места установки звуковых зондирующих устройств 5 и устройств 33 для приема звуковых сигналов шума. А также выбрать соответствующее число каналов 7. При этом результаты подобной работы будут оперативно запротоколированы и представлены в виде объективных, строго научно обоснованных данных. Например, в виде данных о реальном уровне снижения шума, данные о СКО сигналов и т.д. Такой способ можно использовать для настройки звуковоспроизводящей техники в концертных залах или оперных театрах. В соответствии с изменившимися акустическими свойствами зала из-за смены декораций, числа зрителей и т.д. эти системы позволят оперативно ввести оптимальные предыскажения и сформировать качественный звук.

При таком подходе можно также минимизировать несанкционированное использование сложных и дорогостоящих программных (интеллектуальных) продуктов, на разработку которых могут быть затрачены крупные инвестиционные ресурсы.

Предложенный способ построения системы для передачи сообщений также позволяет снизить уровень необходимой подготовки для пользователя или рабочего-настройщика. Необходимые подсказки и рекомендации по пользованию системой пользователь может получить посредством вспомогательного канала связи. Этот обмен данными может происходить, например, в диалоговом режиме. Вспомогательная информация может отображаться на экране дисплея пользователя, входящего, например, в состав блока 2 обработки сигналов или генерироваться в виде звуковых сообщений (рекомендаций или инструкций).

На фиг.8 показана обобщенная структурная схема одного из возможных вариантов подобной системы связи.

Система связи, показанная на фиг.8 как и система, показанная на фиг.1 содержит: источник 1 сигнала, блок 2 обработки сигналов, усилитель 3, излучатель 4, зондирующее устройство 5. Система также может содержать устройство 33 для приема шума, линию 34 для передачи принятых сигналов шума. Связи между этими узлами и блоками формально не меняются.

В систему дополнительно введены вспомогательный канал связи 35 и второй блок 36 обработки сигналов.

Посредством вспомогательного канала 35 на вход второго блока 36 обработки сигналов подают сигналы, в которых содержится информация о сигналах передаваемого сообщения (шума) и сигналах обратной связи, сформированных в точке приема сообщения. По вспомогательному каналу 35 могут также передаваться дополнительные сигналы, посредством которых может осуществляться работа вспомогательного канала связи.

В самом простом варианте все узлы блока 2 обработки сигналов, показанные, например, на фиг.5-7, могут быть вынесены из системы посредством вспомогательного радиоканала. Этот (индивидуальный) вариант предполагает непрерывный информационный обмен между вторым блоком 36 обработки сигналов и другими узлами системы. Такой способ организации системы связи не позволяет осуществлять связь и обслуживание нескольких систем и нескольких пользователей. Поскольку если произойдет разрыв в цепях передачи сигналов по вспомогательному каналу связи 35, то прекратится и процесс передачи сигналов в основном канале 7 (12) передачи сообщения.

Наибольший практический интерес представляет вариант, при котором часть узлов из блока 2 обработки выносятся на расстояние из системы, а часть узлов остаются в составе блока 2.

Такой вариант можно использовать, например, для диагностики или первичной настройки различных узлов транспортных средств.

Вспомогательным каналом пользуются последовательно, например, по мере продвижения автомобилей на конвейере автомобильного завода. Настройщик такой системы подключает посредством вспомогательного канала 35 (кабеля с соответствующим разъемом) к блоку 2 обработки автомобиля второй блок 36 обработки сигналов и осуществляет по определенной методике режим настройки системы.

Например, при заведенном двигателе, по реальному звуковому шумовому сигналу, сначала настраивается система активного понижения шумов (подбираются и фиксируются оптимальные регулировки узлов 29, 31).

Затем двигатель выключается и в автоматическом режиме настраивается система воспроизведения звуковых сигналов. Во втором блоке 36 обработки сигналов осуществляется расчет всех оптимальных предыскажений и формируются управляющие сигналы.

Этими сигналами, например, программируется соответствующие ПЗУ, входящее в состав блока 2 обработки, и этот блок, таким образом, становится запрограммированным для конкретной модели автомобиля (поезда, самолета и т.д.). Эти настройки для каждой области пространства предельно точно учитывают как особенности акустических свойств конкретной марки автомобиля (поезда, самолета и т.д.), так и всех узлов и устройств настраиваемых систем. Такие настройки будут учитывать индивидуальные свойства конкретного автомобиля, например акустические свойства салонов различных моделей автомобилей (тип чехла, обивку салона и т.д.), свойства и параметры усилителей 3, 9; излучателей (громкоговорителей) 4, 10. По завершению настройки все разорванные электрические цепи восстанавливаются, а отрегулированные узлы затем работают по памяти.

Таким образом, в соответствии с конкретным экземпляром автомобиля (или иного транспортного средства) и всех технических узлов системы происходит высокоточная настройка звуковоспроизводящей системы и/или системы понижения шума.

Закончив настройку акустической системы, переходят, например, к настройке активной подвески автомобиля. Подключают вспомогательный канал 35 к блоку 2 обработки сигналов системы активной подвески автомобиля, включают вибростенд и производят настройку подвески.

Возможны и другие варианты построения систем с вынесенным мощным вычислительным устройством. Эти варианты могут обеспечить доступ к вычислительному устройству нескольких пользователей и систем.

В таких системах из блоков 2 обработки сигналов, показанных на фиг.5-7 удаляют на расстояние посредством вспомогательного канала связи 35 часть узлов, часть узлов оставляют в составе блока 2 обработки сигналов и при этом осуществляют действия по организации связи меду блоками обработки сигналов.

Это необходимо сделать для того, чтобы система передачи сообщения и/или понижения шума могла многократно достаточно оперативно подстраиваться в оптимальный режим и работать в настроенном состоянии "по памяти", когда связь между блоком 2 обработки сигналов со вторым блоком 36 отсутствует или прерывается по каким-либо причинам.

Такой способ целесообразно применять, например, в системах высококачественного воспроизведения звуков, когда в автомобиле меняется число пассажиров, изменяются акустические свойства салона автомобиля - канала передачи звуковых сигналов. Своевременный запуск в режим подстройки звуковоспроизводящей системы или системы понижения акустического шума может быть автоматизирован посредством дополнительных датчиков, подключенных к соответствующим дополнительным входам блока 2, которые регистрируют число пассажиров. А своевременный запуск системы подстройки подвески автомобиля может осуществляться посредством сигналов с датчиков, регистрирующих изменение веса автомобиля. Такие датчики могут быть выполнены в виде оптических датчиков, выключателей, емкостных датчиков и т.д. На фиг.1-4 эти датчики не показаны.

Возможны различные варианты построения систем, в которых часть узлов выносят из блока 2 обработки, а часть оставляют. Они могут отличаться типом и видом сигналов, которые передают и принимают по вспомогательному каналу связи 35.

В качестве этих сигналов могут быть:

а) электрические (широкополосные) сигналы с выхода источника 1 сигнала и электрические (широкополосные) сигналы с выхода линии связи 6;

б) электрические (широкополосные) сигналы с выхода источник 1 сигнала и электрические (широкополосные) сигналы с выхода зондирующего устройства 5 (в этом варианте линия связи 6 может быть исключена из структурной схемы фиг.8);

в) электрические (узкополосные) сигналы с выходов фильтров 14 в цепях прохождения сигнала источника 1 и сигнала обратной связи.

Последний вариант соответствует, например варианту реализации системы связи, в которой выносятся на удаление узлы 25, 26, 27, 21, 22, 23 из схемы, показанной на фиг.6, и узлы 25, 26, 27, 21, 22, 23, 30 - из схемы, показанной на фиг.5, 7 посредством вспомогательного канала связи 35.

Работает такая система так же, как и аналоги, описанные выше, за исключением того, что часть электрических цепей, по которым проходят сигналы, временно удлиняется посредством радиоканала или радиоканалов и осуществляется доступ к отдельным узлам и сигналам второго блока 36 обработки сигналов. В нем могут осуществляться наиболее трудоемкие операции, например, по расчету оптимальных задержек сигналов передаваемого сообщения и действия по оптимизации сигналов для активного понижения шумов. Например, подобранные ранее настройки блоков 29, 31 могут варьироваться в небольших пределах вокруг своих предыдущих настроек, и при этом может анализироваться уровень сигнала шума в области его понижения.

Если в системе существует большая задержка обрабатываемых сигналов, то целесообразно анализировать не две соседних реализации сигналов шума - реализацию сигнала шума до изменения параметра и после изменения параметра, а так называемые ансамбли реализации - несколько таких пар реализации. Такие ансамбли реализации могут быть получены в результате последовательной записи в память небольших отрезков реализации сигналов сообщения или сигналов шума в точке приема сообщения сигналов, соответствующих ранее установленному параметру и вновь установленному параметру. Анализ этих реализации позволяет избежать грубых ошибок в оптимизации параметра из-за возможных изменений спектра шума (текущего уровня компонентов шума).

В результате такой подстройки будет иметь место временное, незначительное ухудшение точности передаваемого сообщения или некоторое ухудшение эффекта снижения шума, но оно будет незначительным. Его почувствовать можно только в результате высокоточных вычислений в электронно-вычислительных системах, имеющих высокую разрешающую способность. Для пользователя этот процесс настройки узлов системы будет практически не заметен.

Например, изменение уровня отдельных компонентов сигнала сообщения или сигнала шума в процессе их оптимизации на 0,5-1 дБ он просто не почувствует.

После завершения всех вычислительных операций во втором блоке 36 обработки сигналов осуществляют формирование его выходных, управляющих сигналов. Эти сигналы передают в блок 2 по вспомогательному каналу связи. В этих сигналах содержится информация об оптимальных настройках управляемых узлов блока 2. Например, содержатся данные об оптимальных задержках 20, которые необходимо установить посредством коммутатора 24, или данные об оптимальных предыскажениях принимаемых шумовых сигналов.

В качестве дополнительных действий целесообразно предусмотреть сопоставительный анализ полученных новых данных с предыдущими данными, чтобы исключить возможные аномальные ошибки. Например, если сравнительный анализ всех или части (ключевых, наиболее важных параметров) показывает большое различие новых данных по сравнению со старыми данными, то может быть автоматически возобновлен режим обработки сигналов во втором блоке 36 обработки сигналов или запрошена обработка сигналов посредством другого блока 36 обработки сигналов.

Возможен вариант построения системы, при котором сигналы с выходов фильтров 14 поступают посредством радиоканалов на вход вынесенного на удаление второго блока 36 обработки сигналов. А с его выхода сигналы, управляющие режимами работы первого управляемого усилителя 28 и коммутатора 24 (в варианте узлами 29 и 31), принимаются посредством радиоприемных устройств, которые так же, как и радиопередающие устройства входят в состав блока 2 обработки сигналов. Такая связь между блоками 2 и 36 показана на фиг.8 схематически в виде некоторой информационной шины данных. Информационный обмен между блоками 2 и 36 может быть организован различными общеизвестными способами. Посредством любых известных систем передачи информации (налоговых, цифровых, кабельных беспроводных, спутниковых, комбинированных и т.д.).

Если во второй блок 36 обработки сигналов сигналы передают с выхода источника сигнала 1 и с выхода зондирующего устройства 5 (выхода устройства 33), то в состав второго блока обработки сигналов 36 должны входить фильтры 14.

Характеристики фильтров 14 в составе блока 2 обработки сигналов и второго блока 36 обработки сигналов должны быть по возможности идентичны. Степень несоответствия характеристик фильтров 14 (программ работы фильтров 14) определяет систематическую ошибку и определяет точность передаваемого сообщения по основному каналу передачи сообщения (по каналу 7, 12) и/или точность подавления шумов.

Для реализации соответствующих действий и операций по передаче сигналов во вспомогательный канал 35 в состав блока 2 может быть включено дополнительное устройство - модем 37 (на фиг.8 это устройство не показано). Это устройство может выполнять ряд вспомогательных функций:

- осуществлять процесс передачи информации в соответствии с конкретным алгоритмом (протоколом), учитывающем форму и тип сигналов конкретной линии связи, с помощью которой организован вспомогательный канала связи 35 (аналоговый или цифровой сигнал);

- содержать радиопередающее и радиоприемное устройства;

- осуществлять автоматический ввод дополнительных данных во второй блок 36 обработки сигналов 36, например, учетное имя и пароль пользователя, данные о частоте дискретизации и числе уровней квантования сигналов. Данные о параметрах и характеристиках фильтров 14, используемых в конкретной системе связи, условный код запрашиваемой услуги и т.д.;

- осуществлять помехоустойчивое кодирование передаваемых и декодирование принимаемых сигналов, осуществлять временное разделение различных каналов и обрабатываемых сигналов;

- формировать вспомогательные или дополнительные информационно-сервисные сигналы и сообщения в виде дополнительных звуковых или визуальных сигналов подсказки пользователю, выполнять возможные дополнительные функции (функцию охранной системы, сигнализации и т.д.).

Для формулировки в обобщенном виде нового способа передачи сообщений различной физической природы существенным обстоятельством, как уже отмечалось, является введение в систему связи нового двухстороннего вспомогательного канала связи и многополосный принцип обработки сигналов, при котором могут реализоваться следующие основные функции:

- осуществление согласованной фильтрации сигналов источника сообщения - автоматическое формирование АЧХ и/или ФЧХ (ВЧХ) согласованного фильтра;

- многополосное формирование сигналов для активного подавления помех.

Таким образом, в составе блока 2 обработки сигналов необходимо оставить узлы: 14, 28, 17, отвечающие за формирование АЧХ согласованного фильтра; узлы 14, 20, 24, 17, отвечающие за формирование оптимальной ФЧХ или ВЧХ согласованного фильтра. А также узлы: 29, 31 с управляемыми входами. В состав блока 2 также должна входить схема 13 и модем 37, которые для каждого из возможных вариантов обеспечивают последовательность выполнения действий в соответствии с тем или иным конкретным алгоритмом.

По аналогии с фиг.1-4 возможно построение многополосных и многоканальных систем связи с использованием одного или нескольких вспомогательных каналов 35 и одного или нескольких вторых блоков 36 обработки сигналов.

Например, двухканальная (стерео) звуковоспроизводящая автомобильная система может быть дополнена двумя каналами понижения шума. Причем одно устройство 33 для приема сигналов шума может быть установлено под капотом автомобиля - близи двигателя, а другое - в задней части автомобиля - в багажнике, или снаружи автомобиля, например, на днище или крыше автомобиля.

А, например, система для понижения шума в танке может содержать ряд дополнительных устройств 33 для приема шумовых сигналов, создаваемых пушкой и пулеметом. Эти устройства могут быть выполнены в виде микрофонов или ларингофонов, прикрепленные к затвору пушки или корпусу пулемета. С использованием предложенного способа настройка системы понижения шума будет полностью автоматизирована, и осуществляться по реальным звуковым сигналам и всевозможным каналам. Например, на испытательном полигоне, во время учений или во время боевых действий.

В качестве сигналов передаваемого сообщения и шумовых сигналов можно использовать не только звуковые и механические сигналы, но и сигналы другой физической природы, например тепловые сигналы, электромагнитные волны. Для этого необходимо использовать соответствующие датчики. Эти датчики позволяют формировать электрические сигналы, регистрирующие соответствующие физические процессы. Принцип работы систем при этом остается тем же.

Аналогичным образом можно усовершенствовать робототехнику. Паразитные колебания и вибрация руки робота манипулятора или неизбежная выработка в опорно-поворотных устройствах различных машин и агрегатов (люфт) может компенсироваться во время работы с помощью описанного выше способа.

Например, с помощью этих способов можно компенсировать сложные колебания спутниковых антенных устройств, радиорелейных линий при воздействии на них ветра, града или колебания мостов, например, во время землетрясения. Подключение мощного вынесенного вычислительного узла может осуществляться тогда, когда это необходимо (во время непогоды или землетрясения). В другое время удаленный сервер будет обслуживать других потребителей.

Промышленная применимость

Предложенные системы передачи сообщений и/или системы для активного понижения шумов могут быть использованы в различных электронных системах связи или управления, например в радиотехнике для качественной передачи звуковых сигналов, в системах снижения шумов или в системах компенсации вибрации. Например, способ можно применять при разработке новых систем амортизации транспортных средств и более точного управления всевозможными узлами и агрегатами транспортных средств, машин, механизмов.