Циклический коррелометр Советский патент 1984 года по МПК G06G7/19 

Изобретение относится к специализированным вычислительным средствам предназначенным для статической обработки случайный процессов. Известны циклические коррелсметры, в которых запоминание и накопление сигнала осуществляется в. числоимпульсном вкце с помощью, напри1 4§р ферритонах запоминающих устройств tl Однако, несмотря на практически {{еограниченяый динамический диапазон применяемого в данных устройствах дискретного накопителя сигналов и вследствие этого насокую достижимуда точность, подобные устройства весьма сложны, дороги и бесперспективны с точки зрения микроминиатюризации из-за применения в них ферритовых запоминающих устройств и преобразователей анало - число импульсов. Наличие последних, кроме того, су; сцественно ограничивает верхнюю границу частотного диапазона исследуемых сигналов, сводя на нет основное преимущество аналоговых коррелометров - возможность работать в реальном времени с широкополосными случайными процессами. Наиболее близким к предлагаемому является циклический коррелометр, содержащий систему развертки и синхронизации, управляющую запоминающей ячейкой, вход которой, является первым входом устройства, а выход соединен с первым входом перемножителя, второй вход которого является вторым вводом устройства, и накопитель, вход которого соединен с выходом перемножителя, а выход является выходом устройства С2}. Недостаток известного устройства связан с ограниченностью динамического диапазона сигналов в накопителе вне зависимости от формы представления информации (оптической, магнитной, электростатической и т.д.), поскольку искомая оценка корреляционной функции (КФ) R(r) связана с величиной сигнала в накопителе и (С) соотношением К(С1 и(Г) число циклов; Т - длительность реализации исследуемого случайного процесса; интервал определения КФ равный максимальному ин тервалу корреляции иссл дуемого процесса. Таким образом, имеет место очеви ное противоречие. С одной стороны, желательно увеличивать Т (соответст венно ) для уменьшения статистичес кой методической погрешности оценки КФ, а с другой стороны, это требует увеличения динамического диапазона накопителя. Поскольку последний, как бы велик он ни был, всегда ограничен существует прииципиальное ограничение на Т (соответственно N) и, следо-i. вательно, на точность оценки КФ R(fcT, . .-, На практике такие ограничения оказываются весьма жесткими, позтому подобное устройство может служить только для грубой оценки КФ. Цель изобретения - повышение точности и расширение Функциональных возможностей коррелометра за счет увеличения диапазона измерений. Поставленная цель достигается тем, что в циклический коррелометру содержащий первый сумматор, делитель частоты, генератор тактовых импульсов, блоки памяти, блок умножения, первый вход которого является первым входом коррелометра, а второй вход подключен к выходу первого блока памяти, информационный вход которого является вторым входом коррелометра, а управляющий вход подключен к выходу делителя частоты, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и управляющим входом второго блока памяти, выход блока умножения подключен к входу первого, сумматора, введены управляемый делитель, второй сумматор, счетчик им- . пульсов и злемент НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен к информационному входу управляемого делителя, упразлякадий вход которого подключен к выходу счетчика импульсов , вход которого соединен с выхо- , дом делителя частоты, выход управляемого делителя подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго блока памяти, соединенному с входом злемента НЕ, выход второго сумматора . подключен -к информационному входу второго блока памяти и является выходом коррелометра. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 временные диагр млы работы устройства. , Устройство содержит блок 1 умножения, первый сумматора 2, управляемый делитель 3, второй сумматор 4, счетчик 5 импульсов, злемент НЕ б, бло-. ки 7 и 8 памяти, делитель 9 частоть, генератор 10 тактовых импульсов, причем первый вход блока 1 умножения является первым входом коррелометра, второй вход подключен к выходу первого блока 8 памяти, выход - к первому входу первого сумматора 2, второй вход которого подключен к выходу злемента б, выход - к информационному входу управляемогоделителя 3, управляющий вход которого подключен к выходу счетчика 5 импульсов, выход упрсвляемого делителя 3 - к первому входу второго сумматора 4, второй вход которого соединен с входом эле мента НЕ 6 и выходом второго блока памяти, выход второго сумматора 4 соединен с информационным входом бл ка 7 памяти и является выходом корр лометра, управляющий вход второго блока 7 памяти соединен с выходом генератора 10 тактовых импульсов и входом делителя 9 частоты, выход которого подключен к управляющему входу первого блока 8 памяти и к входу счетчика импульсов. На фиг. 2 приведены временные диаграммы входных х (t), (t) и выходного Ug, () сигналов коррелометра и сигналов управления g(t и V(t) соответственно на выходах генератора 10 тактовых импульсов и делителя 9 частоты. Коррелометр.работает следующим образом. Реализации центрированных случайных процессов X (-1) и § (t) поступают соответственно на входы блока 1 умножения и первого блока 8 памяти, управляемого импульсами i(t с выхода делителя 9 частоты. В момент появления импульса V(t,-) на выходе первого блока 8 памяти и, следовательно, на втором входе блока 1 умножения устанавливается соот ветствующее этому моменту времени значение сигнала (tO- На первый вход блока 1 умножения непреЕилвно подается сигнал 5 (t). Следовательно, выходной сигнал блока 1 умножения определяется выражением z(.t) S (t. + t1 §(t,-) , . (2) где f - временная задержка между сигналами x(t) и y(i.) ; изменяющаяся синхронно с те кущим -временем. С выхода блока 1 умножения сигна ,ла Z(i) преобразуется в цепи, соетоящей из двух сумматоров 2 и 4 управляемого делителя 3, и поступает на вход второго блока 7 памяти, представляющего собой совокупность п последовательно,соединенных ячеек памяти, тактируемых импульсами, пос тупгиощими на управляющий вход второ го блока 7 памяти. При поступлении по цепи управления тактового импуль са происходит перезапись содержимого ячеек из П15едьщущей в. последующую (проталкивание информации). По такому принципу работают, например, приборы с зарядовой связью (ПЗС). Управляющие импульсы поступают от генератора 10 тактовых импул.ьсов. Период следования (dtT) так товых импульсов определяется исходя из области определения оцениваемой КФ (интервала корреляции Г) и числа оцениваемых значений (п) КФ, равного числуячеек во втором Оло ке 7 памяти и коэффициенту деления делителя 9 частоты, т.е. .ч.-,Покажем, что на некотором М-м цикле на выходе сумматора 4 формируется сигнал, охображаюодай оценку КФ согласно выражению К;,,(Т) .( + r)9t€0 , (в) где М - оператор усреднения; Как следует из функциональной Тфиг. 1), оценка КФ на N-M шаге формируется в виде р;()-С((мК-1(4 (5) в начальный момент времени в ячейках второго блока 7 памяти записываются нули, т.е. R (г)0, , ... ft . Рассмотрим несколько первых циклов измерений: R)((t.)5(t)-p;(r). (v)§(i,) i «2( «1((2-)(2)-( i 4v((.)-i(vfW ) 5()1 к;Сг)()§((Д )5{i,)4.)(V)5(y Продолжая далее до t N , получим (( (Т, Выражение (7) совпадает с дискретной трактовкой выражения (4) и, следовательно, R% (г) есть оценка корреляционной функции R,, (f) . Функционирование известного уство ройства также описывается выражением (7), однако при этом множитель 1/W учитывается предварительной установкой определенного числа циклов, либо измерением этого числа и выдачей его на выходное вычислительное устройст -: во, что в любом случае требует при-менения накопителя (блокз памяти) с динамическим диапазоном в N раз больщим динамического диапазона Ьце){ки КФ. Преимуществом предлагаемого устройства является то, что на любом N-M цикле во втором блоке 7 памяти хранятся значения К (т), а не пропорционально связанной с ней личины MR 15, (Г), как в известных устройствах. Это приводит к значительному повышению достижимой точности предлагаемого устройства. Цифровыми элементами в предлагае мом устройстве являются счетчик 5 импульсов, обеспечивающий на своем выходе параллельный код числа импульсов поступивших на вход, и управляемый этим параллельным кодом N 1 делитесь 3 напряжения, работавхций по алгоритму иgb,x Ugx/N. ОтсутЬтвие же аналого-цифровых, время импульсных и др. преобразователей в предлагаемом устройстве позволяет сохранить высокое быстродействие, характерное для аналоговых систем. Кроме того, уст| ойство допускает реализацию полностью на микроалектронных интегр ьных элементах.

ЦИКЛИЧЕСКИЙ КОРРЕЛОМЕТР, содеркгивий первый сумматор и делитель частоты, генератор такто;рых импульсов, блоки памяти и блок умножения, первый, вход которого является первым входом коррелометра, а второй вход подключен к выходу первого блока памяти, информационный вход которого является вторым вЯодом коррелометра, а управляюи Ий вход подключен к выходу делителя частоты, вход которого соеди ен с выходом генератора тактовых импульсов и уп: равпяюв91м входом второго блока памяти, выход блока уАЮожения подключен к входу первого сумматора, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона намерений, в него введены управляемой делитель, второй су1« атора, счетчик импульсов и элемент НЕ, выход которого соеди-. йен с вторым входом первого сукматора, шход которого подключен к информационноку входу утфавляеього делителя, утфавляющий вход которого подключен к выходу счетчика импульсов, вход которого ссэединен- с выходом де:лителя частоты, выход управляемого делителя подключен к первому входу i второго cyfwaTopa, второй вход которого подключен к влходу второго блока памяти, соединенному с входом элемента НЕ, выход второго сумматора подключен к информационно входу второго блока памяти и является выходом коррелометра. iD W N

XW

y(t}

f(t)

HIIIIIH

Ht)

Ивш.

4i

IIIHIIIIIHI