Коррелятор Советский патент 1983 года по МПК G06F17/15 

Изобретение относится к измерению характеристик случайных процессов и предназначено для определения корреляционной функции текущего стационар ного случайного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами в реальном масштабе времени. Известен автокоррелятор, содержащий блок памяти, вход которого черезг блок записи подключен ко входу устройства, а выходы - к первым входам первого и второго блоков воспро изведения, вторые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, первый выход первого блока воспроизведения соединен с первым входом блока умножения, а второй выходс третьим входом второго блока воспроизведения, выход которого последо вательно подключен ко второму входу блока умножения, входу интегратора и выходу устройства Cll. Данное устройство предполагаат использование регулярного .шага дискретизации входного процесса и не позволяет ВЕет:ислять корреляционную функцию процессов с нерегулярным шагом. Кроме того, указанный автокорре лятор не позволяет определять корреляционную функцию в реальном масштабе времени, а также вычислять оценки интервальных корреляционных функций импульсных последовательностей. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой коррелятор, содержащий два блока памяти, состоящих из п последо вательно соединенных ячеек каждый, h блоков умножения, (и -1)блоков вычитания, (п-1)блоков коммутации, m сумматоров. Первым входом корреля тора является вход первого блока памяти. Выходпервой ячейки первого блока памяти подключен к первым входам блоков умножения, вторые входы которых соединены с выходами соответ ствующих ячеек первого блока памяти, Вход первого сумгдатора соединен с выходом первого блока умножения, вто рым входом коррелятора является .вход второго блока памяти, выходы ячеек которого, кроме первой, подключены к первым входам соответствующих блоков вычитания, вторые входы которых подключены к выходу первой ячейки ;;Второго блока памяти. Выходы блоков вычитания подключены к первым входам соответствующих блоков коммутации, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков умножения, кроме первого. Выходы блоков коммутации подключены ко входам соот ветствующих сумматоров, кроме первого 2. Недостатком прототипа является не возможность вычисления взаимнокорре-ляционной функции процессов, а также вычисления авто- и взаимноинтервальных функций импульсных последовательностей , Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности определения взаимнокорреляционной функции процессов, представленных неравноотстоящими отcчeтa Ш, а также определения интервальных корреляционных функций импуль сньтх последователь ностей. Для достижения цели в коррелятор, содержащий первый блок памяти, состоящий из .и последовательно соединенных ячеек, вход первого блока памяти является первым входом коррелятора, а выходы п ячеек первого блока памяти соединены с первыми входами соответствующих м блоков умножения, входы которых, кроме первого блока углножения, соединены с первыми входами соответствующих п-1 блоков коммутациир вторые входы которых подключены к. выходам соотв етствующих п -1 блоков вычитания, соответствующие выходы первой группы выходов h-1 блоков кам -1утации объединены и соединены с входами соответствующих m сумматоров, кроме первого сумматора, вход которого соединен с выходом первого блока умкохения, первые h-1 блоков вычитания подключены к выходам соответствующих п ячеек второго блока памяти, кроме первой ячейки, вход второго блока памяти является вторым входо1 1- коррелятора, введены дополнительный блок вычитания, дополнительный блок коммутации, m сч:етчиков и гп блоков деления, причем выход первой ячейки второго блока памяти соединен с первым входом дополнительно- го блока вычитания , второй вход которого объединен с вторыми входами остальных п-1 блоков вычитания и является третьим входом коррелятора вторые входы п блоков умножения объединены и являются четвертым входом коррелятора, выход первого блока умножения соединен с первым входом дополнительного блока коммутации, второй вход которого подключен к выходу дополнительного блока вычитания, третий вход дополнительного блока коммутации объединен с третьими входами остальных п -1-блоков коммутации и является пятым входом коррелятора, первый вь1ход первой группы выходов дополнительного блока когда/тутации объединен с первыми выходами первой группы выходов остальных п -1 блоков укомг4утадии и соединен с входом первого сумматора, соответствующие выходы второй группы выходов п блоков . ко1и 1утации объединены и соединены с вхоДсЦ.ш. соответствующих m счетчиков, выходы которых соединены с первыми входами m блоков деления, вторые входы которых подключены к выходам соотаетствующих сумматоров;,- зыхо:щ 1 счетчиков и блоков деления являЮгак соответствующими выходами коррелято ра. На фиг,1 представлена структурная схема ( многофункционального ) коррел тора, на фиг.2 - функциональная: схема блока коммутации. Первый вход 1 устройства (фигЛ подключен ко входу первого блока 2 памяти, состоящего из и последовательно соединенных ячеек, выходы которых подключены к первым вкодам соответствующих блоков 3 умножения, общее число которых равно h , Второй вход устройства 4 подключен ко входу второго блока 5 памяти состоящего из п последовательно соединенных яче ек, выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков 6 вычитания, начиная с дополнительного, общее число которых равно :. , Третий вход 7 устройства подключе&г ко вторым входам блоков б зьиь/ганйя Четвертый вход 8 устройства подключен ко вторым входам блоков 3 умножения, начиная с дополнителькога, Выходы блоков 3 умножения и выходы блоков 6 вычитан:«я,, начиная с дополнйтель.ного, подключены соответственно к первым и BTopHivi входш соответствующих блоков 9 коммутации, начиная с дополнительного, общее число которых равно п , Пятый вход 10 уст . ройства подключен к третьим BZCRSM блоков 9 коммутации(. начииак: с до полнит ель но го о Выходы первой-гр /|-;пы блока 9 коелмутацки подключены ко вхо дам соответствующих су1сма ; оро;д 11. общее число которых равно m , Соответствующие выходы второй группк блоков коммутации объединены ц подключены ко входалД соответствующих счетчиков 12, общее число которых равно m ,: выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков 13 деления р обгцее число которых равно m. Ко вторым входам блоков 13 деления подключены выходы соответствующих сумматоров 11. В блоке 9 коммутации первый вход 14 (фиг.2 подключен к информационным входэ 1 ключей 15, количество которых равно iTi , выходы которых являются соответствующШ1И выходами 16 . первой группы блока 9 комм тации. Второй вход 17 блока 9 коммутации подключен ко входу дешифратора 18, выходы которого подключены к первыгл входам соответствующих элементов И Г9 число которых равно m , выходы котб рых подключены к управляющим входам , соответствующих ключей 15 и являются ,соответствующими выходами 20 второй группы выходов блока 9. Третий вход 21 блока 9 коммутации подключен ко BTopfcBkJ входам элементбв И 19. Коррелятор может работать Е спе L:/:isx режимах: вычисление авто горреляционной функции входного процесса с регулярной дискретизацией; вычислегГ-е взаимнокорреляционной функции ьходных процессов с регулярной дискретизацией; вычисление автоинтервальной функции входной импульсной последователь ности; вычисление взаимноинтервальной функции входных импульсных последовательностей вычисление автокорреляционной функции входного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами) вычисление взаимокорреляционной функции входных процзсссрв, представленных неравноот- схоящуми отсчетами. .гйосмотрим работу устройства на npi-a.Lepe шестого режима, как наиболее общего по отношению к остальным релсимам „ Перед началом работы в любом режиме ячейки блоков 5 и 2 памяти счетчика 12, а также сумматоры 11 обнулены На вход 1 устройства подаются текущие значения первого входного . процесса х , а на вход 4 - соответствующие им текущие значения времени , . На вход 8 устройства подаются текущие значения второго входного процесса у , а на вход 7 - соответствующие им значения времени t ., которые подаются одновременно с. синхроимтульсами второго входного процесса- поступающими на вход 10 устройvi:;;-,., Причём интервалы времени между т3: -;;;:.;№ значениями первого., а так-&: ::/.; }згорого процессов в общем случае FS- рз-зны между собой. На выходах бло-, КОБ 3 умножения формируются частичные проййьедекия текущего значения второго процесса на п текущих значений nepBOi-Q входного процесса. А на выходах блоков б вычитания формируются разностимежду текущим значением времени второго ПЕйрцесса и.п текущими 3.качениями времени первого входного процесса. Синхроимпульсы второго процесса разрешают прохождение информации через блоки 9 коммутации только в момент прихода очередной пары а , t.- . Поэтому на выходах блока 6 вычитания р -1ый момент времени формируются разности с положительными знаками, : т.е. соблюдается условие .. , где tj - время прихода очередной : пары текущих значений - , -tj ,; -t- время прихода последней -пары .текущих значений х-, i , находящихся в первых ячейках блоков 2 и 5 памяти; Тогда на выходах блокой 3 умножения (|юрмируются частичные произведени я: . , i-ir-- I j 1-п41 выхозхЧ блоков 6 вычитания - соответстну- щие им задержки времени:(t:-t) , , )i -, { }- 1-п4Ч Поскольку время не убывает, то указанные задержки времени не равны между собой. Частичные произведения с выходов блоков 3 умно :ения подаются на первые входы соответствующих блоко.в 9 коммутации, на вторые входы которых подаются соответствующие им временные задержки с блоков 6 вычитания. По синхроимпульсу, поступающему со входа 10 устройства на третьи входы блоков 9 коммутации, каждый блок коммутации выдает частичное произведейие, находящееся на первом входе, на свой определенный ВЫХОД первой группы и далее на определенный сумма тор 11i номер которого соответствует коду временной задержки, находящемус на втором входе указанного блока 9 коммутации. Одновременно Ма выход с таним же номером второй группы указанного блока 9 коммутации подается сигнал, который поступает далее на вход соответствующего счетчика 12 и изменяет его содержимое на +1, . Таким образом, в каждом и m сумматоров 11 накапливаются частичные произведения между отсчетами двух процессов, а в каждомсчетчике 12 количество таких произведений. Каждому сумматору 11 соответствует свой интервал времени между от-счетами. Блоки 13 деления делят содержимое сумматоров 11 на содержимое счетчико 12, таким образом осуществляя усреднение результата. После прихода последней пары текущих значений процессов и текущих значений времени на вы ходах блоков 13 деления находятся искомые ординаты оценки взаимокоррелядионной функции процесса, представленного нвравноотстоящими отсчетами. В пятом режиме работы устройства на входы 1 и 8 подаются текущие значения входного процесса, а на входы 4 и 7 - текущие значения времени. На вход 10 подаются синхроимпульсы прихода очередной пары текущих значений процесса и времени. На выходах блоко 13 деления при этом получаем искомые ординаты оценки автокорреляционной функции входного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами В четвертом режиме(или третьем) на входы 1 и 8 устройства ничего не прдается, а на входы 4 и 7 подаются текущие значения времени, соответствунщие приходу очередных импульсов входных импульсных последовательностей (или последовательности/. На вход 10 Устройства подаются синхроимпульсы второй последовательности. При этом на выходах счетчиков 12 получают ординаты корреляционной гистограммы. Во втором режиме Гили первом)на .входы 1 и 8 устройства подаются теку шие значения процессов (или процесса) , а на Bxozw 4 и 7 - текущие значения времени. Причем процессы (или процесс )дискретизируются через равные интервалы времени. Синхроимпульсы дискретизации второго процесса подаются на вход 10 устройства. При этом в блоках 13 деления получаем |Искомые усредненные ординаты оценки взаимокорреляционной или. f автокорреляционной ) функции. Блоки 9 ком 1утаци:и работают следующим образом (фиг.2). На первый вход 14 блока 9 коммута-, ции поступает код, соответствующий частичному произведению с соответ.ствующего бло.ка 3 умножения. Этот кол поступает на информационные входы всех ключей 15. Одновременно на второй вход 17 блока 9 коммутации поступает код, соответствующий временной задержке с соответствующего блока б вычитания. Этот дешифрируется дешифратором 18 и появляется сигнал на его определенном выходе. Этот сигнал подается на первый вход соответствующего элемента И 19. С приходом синхросигнала на третий вход 21 блока 9 коммутации и далее на первые входы элементов И 19 срабатывает тот элемент И 19, на первом входе которого присутствует сигнал с дешифратора 18, На выходе этого элемента И 19 формируется сигнал, поступающий на соответствующий выход 20 второй группы блока 9 коммутации и разрешаю щий прохождение информационного сигнала через соответствующий ключ 15 на соответствующий выход 16 первой группы блока 9 коммутации, В предлагаемом устройстве могут быть использованы элементы цифровой . вычислительной техники ЦБТ . Первый и второй блоки 2 и 5 памяти представляют собой наборы регистров сдвига, количество регистров в каждом из которых равно разрядности соответственно первого и второго входов 1 и 4 устройства. Эти регистры могут быть выполнены на интегральных схемах. Количество сумматоров 11, а также счетчиков 12 и блоков 13 деления m равно требуемому числу ординат корреляционной функции. Разрядность регистров сдвига блоков 2 и 5 памяти зависит в общем случае от корреляционных характеристик входногопроцесса (максимального интервала корреляции, коэффициента сжатия входного процесса }, п гл . Блоки 3 умножения, блоки б вычитания, блоки 13 деления, сумматоры 11, счетчики 12, дешифраторы 18, элементы И 19 и ключи 15 являются узлагта ЦВТ и могут быть выполнены на интегральных схемах-.

КОРРЕЛЯТОР, содержащий первый блок памяти, состоящий из rt последовательно соединенных ячеек, вход первого блока памяти является первым входом коррелятора, а выходы п ячеек первого блока памяти соединены с первыми входами соответствующих л блоков умножения, выходы которых, кроме первого блока умножения, соединены с первыми входами соответствующих h-1 блоков коммутации, вторые входы которых подключены к выхо дам соответствующих п-1 блоков вычитания, соответствующие выходы первой группы выходов п-1 блоков коммутации объединены и соединены с входами соответствующих т сумматоров, кроме первого сумматора, вход которого, соединен с выходом первого блока умножения, первые входы п -1 блоков вычитания подключены к выходам соответствующих п ячеек второго блока памяти, кроме первой ячейки, вход второго блока памяти является вторым входом коррелятора, отличающ и и. с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности определения взаимнокорреляционной функции процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами, а также определения интервальных корреляционных функций импульсных последовательностей, BBeJieны дополнительный блок вычитания, дополнительный блок коммутаций, tVi счетчиков и т блоков деления, причем выход первой ячейки второго блока памяти соединен с первым входом дополнительного бл.ока вычитания, второй вход которого объединен с вторыми входами остальных п -1 блоков вычитания и является третьим входом коррелятора, вторые входы п блоков умножения объединены и являются чет- i вертым входом коррелятора, выход первого блока умножения соединен с первым входом дополнительного блока коммутации, второй вход которого подключен к выходу дополнительного блока вычитания, третий вход дополнительного блока коммутации объединен с третьими входами осталь,ных h-1 блоков коммутации и является пятым входом коррелятора, первый вход 4 Ю первой группы выходов дополнительного „блока коммутации объединен, с первыми выходами первой х-руппы выходов остальных и-1 блоков коммутации и оо соединен с входом первого сумматора, соответствующие выходы второй, группы выходов , п блоков коммутации объединены и соединены с входами соответгствующих-т счетчиков, выходы которых соединены с первыми входами m блоков деления, вторые-входы которых подключены к выходам соответствующих сумматоров, выходы счетчиков и блоков деления являются соответствующими выходами коррелятора.