Интерполятор Советский патент 1983 года по МПК G06G7/30 

I УДу

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано -В различных радиотехнических вычислительных и измерительных систмах .

Известно устройство, которое вое станавливает функцию по отсчетам, следующим с заранее .неизвестным случайным периодом. Оно содержит синхронизатор и последовательно соединенные первое запомина(ощее устройст во, сумматор, ключ, второе запоминающее устройство и интегратор Llj. Недостатком этого устройства является недостаточно высокая точност так-как оно реализует не интерполяционный, а экстраполяционный алгоритм восстановления функции между отсчетами.

Наиболееблизким к изобретению по технической сущности является интерполятор, который восстанавливает функцию по дискретным отсчетам следуюиим с постоянным периодом, при наличии случайных однократных выпадений некоторых из отсчетов. Он содержит устройство задержки, вход которого является входом интерполятора, сумматор по модулю два, синхронизатор, выход которого соединен с первым входом сумматора по модулю два, первый ключ и блок аналоговой интерполяции, содержащий последовательно соединенные первое запоминающее устройство, алгебраический сумматор, второй ключ,второе запоминающее устройство и интегратор, выход которого соединен с вторым входом алгебраического сумматора и является. выходом интерполятора, первый вход блока аналоговой интерполяции, соединен с выходом первого ключа и с выходом устройства задержки 2.

Известное устройство реализует алгоритм линейной интерполяции, которая в ряде случаев имеет большую погрешность восстановления.

Кроме того, при обнаружении выпадения очередного отсчета происходит увеличение постоянной времени интегратора в два раза. В результате ошибка восстановления непрерывной функции на этом интервале увеличивается.

Таким образом устройство имеет низкую точность интерполяции.

Целью изобретения является повышение точности интерполяции при наличин однократных пропусков входных отсчетов.

Цель достигается тем, что интерполятор, содержащий блок задержки, вход которого является входом интерполятора, генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с первым -входом сумматора по модулю два и с синхронизирующим входом блока задержки, основной выход которого соединен с информационным в.ходом блока аналоговой интерполяции, и ключ, содержит алгебраический сумматор,

. входы которого соединены с соответствующими дополнительными выходами блока задержки, число которых на единицу превышает степень интерполирующего полинома, выход алгебраического сумматора через ключ соеди- нен с информационным входом блока аналоговой интерполяции, основной выход блока задержки соединен с вторым входом сумматора по модулю два, выход которого соединен с управляющим входом ключа, а выход генератор синхроимпульсов .соединен с синхронизирующим входом блока аналоговой интерполяции.

На чертеже приведена функциональная схема интерполятора.

Интерполятор содержит генератор 1 синхроимпульсов-, блок 2 задержки, алгебраический сумматор 3, сумматор 4 по модулю два, ключ 5, блок б аналоговой интерполяции.

Дополнительные выходы блока 2 задержки разбиты на две группы, которые содержат w-1 и Ыа выходов. Соот ветственно в интерполяторе используются при выпадении отсчета И1-1 неискаженных отсчетов, предшествующих выпадению, и.т отсчетов, последующих за выпадением.

Амплитуда пропущенного отсчета рассчитывается в дискретные моменты времени алгебраическим сумматором по формуле интерполяционного многочлена степени N7/2, Общее число отс четов, используемых в расчетах, равш ч-т г.. (1)

Существует несколько вариантов выбора чисел уп и tn , удовлетворяющих соотношению (1). Однако наиболее высокая точность определения амплитуды вып авшего отсчета достигается, когда. У равно целой части от числа N-ff

. Например, для N-3 целесообразно выбрать vn vrtj. г 2. В этом случае для определения амплитуды выпавшего отсчета используется интерполяционный многочлен третьего по 5ядка

(l1 A-l - -Bt%C-(:+1,

(2)

значения которого в дискретные моменты времени.-2Т, -Т, Т и 2Т равны амплитудам неискаженных отсчетов

V-0. V-1f -1 и V;

Значение.

туды выпавшего отсчета находится из формулы (2) подстановкой i О, т.е.

о-РСоставим систему уравнений -ВДтЧдБт -аст +-D-3-ai

8.M + 4feT 4-ucT4-D,Va; -А-т -1-е т:-сТ- Т)-,;

Ы -СТ-1-Tr N . и решив ее относительно неизвестно го коэффициента D , получим .-v..fV .Интерполятор работает следующим образом. На вход интерполятора с. периодом Т поступают отсчеты непрерывной функции (в дальнейшем рассматривает случай Ы 3). В некоторых точках (например ,. отсчеты отсутствуют. При этом допус кается, что происходят только-одиночные выпадения. Блок 2 содержит пять выходов. Последовательность отсчетов на первом выходе совпадает с последовательностью отсчетов, поданных на вход интерполятора. На втором, третьем и четвертом, и пято выходах последовательности отсчетов задерживаются относительно входной последовательности соответственно н время Т, 2т, ЗТ и 4Т. На выходе алгебраического сумматора 3 образуетс последовательность отсчетов, амплит ды которых рассчитываются по формуле (3) . , в момент4,2: выходе сумматора 5 по модулю два появляется импульс, свидетельствующий о наличии пропуска отсчета. Этот импульс открывает ключ 5 и на. вход блока б подается отсчет 01 сформированный на выходе алгебраического сумматора 3. .Таким образом, выпавшие отсчеты заменены отс- четами, значения которых рассчитаны методом кубической интерполяции. Последовательность отсчетов преобразуется в блоке 6 в аналоговый сигнал. Если непрерывная функция, отсчеты которой подаются на вход интерполятора, на интервале интерполяции может быть представлена многочленом степени N , то всегда амплитуда выпавшего отсчета может быть восстановлена без погрешности. Параметры блока 6 аналоговой интерполяции в предложенном устройстве не изменяются во времени, поэтому в его качестве может быть- использован интерполятор произвольного порядка, работающий с постоянным периодом. Таким образом, технико-экономичес-: кий эффект обусловлен повышением точности восстановления исходной функции.

ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий блок задержки, вход которого является входом интерполятора, генератор синхроимпульсов, выход которого сое-, динен с первым входом сумматора по модулю два и с синхронизирующим входом блока задержки, основной выход котррого соединен с информационным входом блока аналоговой интерполяции, и ключ, о.тличающийс я тем, что, с целью повышения точности интерполяции при наличии однократных пропусков входных отсчетов, содержит алгебраический сумматор, входы которого соединены с соответствующими дополнительными выходами блока задержки, число которых на единицу превьпиает степень интерполирующего полинома, выход алгебраического сумматора через ключ соединен с информационным входом блока аналоговой интерполяции, основной выход блока задержки соединен с вторым входом сумматора по модулю два, выход которого соединен с управляющим входом ключа, a выход генератора (Л синхроимпульсов соединен с синхронизирующим входом блока аналоговой интерполяции.