Устройство для определения экстремумов непрерывного сигнала генератора Советский патент 1984 года по МПК G06F7/06 

Изобретение относится к вычис лительной технике и может быть использовано в системах обработки сигнала излучения квантового генератора.

Известно устройство для сжатия информации, содержащее блок памяти, блок сравнения, блок ключей, блок временных интервалов, блок определения знака приращения Tl.

Недостатком этого устройства является низкая помехозащищенность как от одиночных, так и периодических помех.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для сокращения избыточности дискретных сигналов, которое содержит блок сравнения, регистр существенных отсчетов, задатчик точности аппроксимации, ключевой элемент, второй регистр, регистр текущего отсчета, третий регистр, регистр по.следующего отсчета, триггер управления и задатчик допустимой апертуры, при этом информационный вход устройства соединен с первым входом регистра текущего отсчета, выходы которого соединены соответственно с первым входом блоки сравнения и первым входом регистра предыдущегЬ отсчета, первым выходом соединенным с вторым входом блока сравнения, третий,, четвертый и пятый входы блока /сравнения соединены соответст- венно с выходами задатчика допустимой апертуры и задатчика точности аппроксимации и выходом регистра существенных отсчетов, первый вход которого объединен с первым вxoдo 4 триггера управления и соединен с первым выходом блока сравнения, второй выход блока сравнения соединен с вторым входом регистра предыдущего отсчета, и первым входом ключевого элемента, второй вход которого объединен с вторым входом регистра существенных отсчетов и под ключен к второму выходу регистра предыдущего отсчета, а выход ключевого элемента соединен с выходом устройства, вход синхроимпульсов устройства соединен с вторыми входами регистра текущего отсчета и триггера управления, выходы которого соединены с входами задатчика допустимой апертуры и задатчика точности аппроксимации СЗ. В системах, работающих с сигналами квантовых генераторов, используется метод обработки этих сигналов, основанный на выделении всех имеющихся в сигнале (импульсе) вершин и впадин и дальнейшей обработки полученной информации. Вершины и впадины импульса квантового генератора -необходимо определять на фоне

стохастических по амплитуде и частоте помех. Известное устройство не позволяет надежно определить вершины и впадины импульса квантового генератора при наличии периодической помехи, так как для выявления вершин и впадин требуется произвести подбор сЛ-величины, характеризующей допустимое изменениетекущего измерения по отношению к предыдущему, и 6 -величины, задающей точность аппроксимации сучетом

амплитуды и частоты накладываемой помехи. Поскольку характеристики Ъомехи являются величинами динамичекими и случайными, то подобный подб ёсьма сложен, а оши.бки в подборе ведут либо к выдаче ложной (избыточной ) информации, либо к пропуску существенных отсчетов.

Целью изобретения является- повышение надежности работы устройства путем повышения помехоустойчивости к периодическим помехам.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения экстремумов непрерывного сигнала генератора, содержащее регистры текущего, предыдущего и существенных отсчетов, блок сравнения, триггер управления, ключевой элемент, причем информационный вход устройства соединен с входом регистра текщего отсчета, выход которого соединен с первым входом блока сравнения .и входом регистра предыдущего отсчета, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, выход регистра существенных отсчетов соединен с первьм входом ключевого элемента, .выход которого является выходом устройства, введены три дополнительных блока сравнения, четыре элемента И, элемент ИЛИ, четыре дополнительных триггера, два сдвиговых регистра, два мультиплексора и N дополнительных регистров, соединенных последовательно, причем выход первого дополнительного регистра соединен с первыми входами первого, второго и третьего дополнителных блоков .сравнения, выходы i-ых дополнительных регистров,, где i 2, 3, ..., N, подключены к инфомационным входам мультиплексоров, вькод К-го дополнительного регистра соединен с входом регистра существенных отсчетов, вход первого дополнительного регистра соединен с выхоhoM регистра предьвдущего отсчета и вторым входом первого дополнитель,ного блока сравнения, выходы которого подключены к первым входам первого и второго элемейтов И, к вторым входам которых подключены выходы блока сравнения, выходы пёрвого и второго элементов И соединены с входами установки в единичное состояние соответственно первого и второго дополнительных триггеров, входы установки в нулевое состояние которых подключены к первым выходам соответственно второго и третьего дополнительных блоков сравнения, выходы первого и второго дополнительных триггеров-соединены с вторыми входами соответственно второго и третьего дополнительных блоков сравнения и информационными входами соответственно первого и второго сдвиговых регистров, управлякяцие входы которых соединены с вторыми выходами соответственно второго и третьего дополнительных блоков сравнения, а выходы - с управляющими входами соответственно первого и второго мультиплексоров, выхрды которых соединены с третьими входами соответственно второго и третьего дополнительных блоков сравнения, выходы идентификаторов сдвиговых регистров соединены с входами установки в единичное состояние третьего и четвертого дополнительных триггеров, выходы которых подключены к первым входам соответственно, третьего и четвертого элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с вторым входом ключевого элемента и входом установки в единичное состояние триггера уп равления, выходы которого соединены с вторымк входами третьего и четвертого элементов И.

Указанная совокупность элементов и связей позволяет повысить 1адежность работы устройства путём повышения помехоустойчивости и устранения избыточности информации за счет выделения и идентификации возможных вершин и впадин импульса jiaэера и их последующей сортировки с целью выделения последовательности: максимальная верпщна, минимальная впадина, максимальная вершина и т.д., характерной для сигналов квантового генератора.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграмкы поясняющие принцип работы предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит регистры 1-3, текущего, предыдущего и существенных отсчетов, блоки 4-7 сравнения, ключевой элемент 8, триггеры 9-13, элементы И 14-17, элемент ИЛИ 18, сдвиговые регистры 19 и 20, мультиплексоры 21 и 22, дополнительные регистры 23-28, вход 29 и выход 30 устройства.

,В качестве -блоков 4-7 сравнения в практических схемах можно испольэовать микросхему 134СП1.

Предлагаемое устройство работает след кяцим образом.

; В исходном состоянии триггёры 9-12 находятся в нулевом состоянии, триггер 13 - в единичном состоянии на выходе 1 (для определения вершины сигнала), дополнительный ре5 гистр 23 и сдвиххзвые регистры 19 и 20 обнулены. При поступлении на вход 29 устройства последователь-юности отсчетов происходит продвиже., ние ранее поступивших отсчетов с 10регистров 1 на регистр 2, далее на ;дополнительный регистр 29 и т.д. до :регистра 3.

После, записи на регистр 1 текущего от-счета блоками 4 и 5 сравне 5 ния и элементами И 14 и 15 осуществляется проверка выполнения нера:венст в

(1)

Х .

23 (2)

где X

отсчет, находящийся на реНгистре 1;

X.

- .отсчет, находящийся на регистре 2,

находящийся на доX-j- отсчет,

полнительном регистре 23. ПРИ выполнении неравенства (1) на выходах 1 блоков 4 и 5 сравнения устанавливаются единичные сигналы, вызывающие появление единичного сигнала на выходе элемента И 14. При выполнении неравенства (2) на выходах 2 блоков 4 и 5 сравнения уста:навливаются единичные сигналы, вызывающие появление единичного сигнала на выходе элемента И 15. Сигналы с выходов элементов И 14 ;и 15 записываются соответственно в триггер 9 и в триггер 10, а отсчет с регистра 2 - на регистр 23 при потуплении на вход 29 следующего отсчета.

Единичный сигнал на выходе эле:Мента И 14 является идентификатором вершины, а единичный сигнал на выхо.де элемента И 15 - идентификатором ;Впадины.

: При записи иа триггеры 9 и 10 едничных сигналов с выходов элементов .И 14 и 15. единичный сигнал на выходе триггера включает по входу (вход 3) соответственно блок 6 срав:нения или блок 7 сравнения. Блок 6(7) сравнения сравнивает отсчет, находящийся на дополнительном регистре 23, поступающий на вход 1 с |отсчетом на вход 2. Обсчет 2 блоков срав.нения 6 (7) поступает с выхода мультиплексора 21 (22) и :определяется состоянием сдвигового iperHCTpa 19(20) в соответствии с ;табл. 1.

В блоке б сравнения поступающего на его входы (вход 1 и вход 2) отсчеты проверяются на выполнение неравенства

i:

г

Ч

где Х,. отсчет с выхода мультиплексора 21.

При выполнении неравенства (23) на выходе (выход 1) вырабатывается сигнал, по которому обнуляется сдвиговый регистр 19, а при невыпол нении неравенства (.3) на выходе 2 вырабатывается сигнал, по которому триггер 9 устанавливается в нулевое положение.

В блоке 7 сравнения отсчеты проверяются на выполнение неравенства,

23 22 {4 )

где X - отсчет с выхода мульти22плексора 22.

При выполнении неравенства (4) на выходе (выход 1) вырабатывается сигнал, по которому обнуляется сдвиговый регистр 20, а при невыполнении неравенства (4) - сигнал,. по которому триггер 10 устанавли-. вается в нулевое состояние.

Таким образом, в зависимости от результата сравнения, отсчет пйступает на регистр 24 с регистра 23 либо с единичным идентификатором, либо с нулевым на сдвиговых регист|)ах 19 и 20.

По мере поступления следующих отсчетов отсчет с регистра 24 проходчт до регистра 3, а его идентификаторы - по разрядам сдвиговых регистров 19 и 20 до выхода 2, учасвуя в сравнении с в.новь поступившими и идентифицированными отсчетами и сохраняет или теряет свой идентификатор вершины или впадины. В случае, если записанный на регистр 3 отсчет сопровождается единичным сигналом (идентификатором) на триг.гер 11, записанным с выхода 2 сдвигового регастра 19, то этот единичный сигнал через элемент П 16 и эле мент ИЛИ 18 включает ключевой элемент 8 и отсчет, соответствующий вершине, проходит на -выход 30 устрой.ства, а также переключает 13 в единичное состояние на

Состояние сдвигового

Отсчет на выходе регистра 19 (20) плексора 21

0000...ООтсчетс регистра 24

i

Отсчетс регистра 25

Отсчетс регистра 26

Отсчетс регистра 27

Отсчетс регистра 28

выход 2, что подготавливает выдачу на вход 30 устройства отсчета, соответствующего впадине. После этого первый отсчет, поступивший на регистр 3, имеющий сопровождающий единичный сигнал на выходе триггера 12, проходит на выход 30 устройства, как отсчет, соответствующий впадине исследуемого сигнала.

Пример обработки двух сигналов (фиг. 2 и 3), отличающихся амплитудой и частотой периодической помехи.

Состояние триггеров 9 и 10, разрядов сдвиговых регистров 19 и 20 и триггеров 11 и 12 сведено в табл. 2 (для сигнала на фиг. 2) и в табл. 3 (для сигнала на фиг. 3).

Номера отсчетов в таблицах и на фигурах соответствуют записи отсчета на дополнительном регистре 23.

Таким образом, введение в устройство новых элементов и связей выгодно отличает предлагаемое устройство от известного более высокой надежностью определения вкстремешьных отсчетов (вершин и впадин) в сигнале квантового генератора в условиях периодических помех, что достигается определением экстремального отсчета из ряда отсчетов, предварительно выбираемых в соответствии с формулами (1) и (2).

Кроме того, применение предлагаемого устройства не требует предварительной оценки уровня помехи и установки в устройстве соответствующих пороговых величин, что значительно повышает оперативность распознавания сигнала квантового генератора.

По сравнению с базовым устройством предлагаемое устройство имеет более высокую степень сжатия информации об исследуемом сигнале квантового генератора, ведавая на выход только экстремальные отсчеты вершин и впадин.

Т а б л и ц а 1

-1

мульти- Отсчет на выходе мультиплексора 22

1111...1

;

с регистра 24 с регистра 25 с регистра 26 с регистра 27 с регистра 28

: Таблица 2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ НЕПРЕРЫВНОГО СИГНАЛАГЕНЕРАТОРА, содержащее регистры текущего, предыдущего и существенных отсчетов, блок сравнения, триггер управления, ключевой элемент, причем информационный вход устройства соединен с входом регистра текущего отсчета, выход которого соединен с первым входом блока сравнения и входом регистра предыдущего отсчета, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, выход регистра существенных отсчетов соединен с первым входом ключевого элемента, выход которого является выходом уст-, ройства, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости к периодическим помет хам, в него введены три дополнитель-ных блока сравнения, четыре элемента И, элемент или, четыре дополнительных триггера, два сдвиговых регистра, два мультиплексора и И дополнительных регистров, соединенных, последовательно, причем выход первого дополнительного регистра соединен с первьоми входами первого, второго и третьего дополнительных блоков сравнения, выходы 1-ых дополнительных регистров, где i 2, 3, ... N, подключены к информационным входам мультиплексоров, выход N-го дополнительного регистра соединен с входом регистра существенных отсчеTOBi вход первого дополнительного регистра соединен с выходом регистра предыдущего отсчета и вторым вхо дом первого дополнительного (пока сравнения, выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов П, к вторым входам которых подключены выходы блока сравнения, выходи первого и второго элементов И соединены с входами установки в единичное состояние соответственно первого и второго дополнительных триггеров, входы установки в нулевое состояние которых подключены к первым выходам соответственно второго и третьего дополнительных блоков сравнения, выходы первого и второго дополнительных триггеров соединены с вторыми входами (Л соответственно второго и третьего дополнительных блоков сравнения и информационными входами соответственно первого и второго сдвиговых регистров, управляющие входы которых роединены с вторыми выходами соответственно второго и третьего дополнительных блоков сравнения, а выходы - с управляющими входами со ел ответственно первого и второго мультиплексоров, выходы которых I соединены с третьими входами соотtsD СЛ ветственно второго и третьего дополнительных блоков сравнения, выходы иден.тификаторов сдвиговых 00 регистров соединены с входами установки в единичное состояние третьего и четвертого дополнительных триггеров, выходы которых подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с вторым входом ключевого элемента и входом установки ,в единичное состояние триггера Iуправления, выходы которого соединены с вторыми входами третьего и четвертого элементов и.

О/О О/О О/О О/О

О/О

О/О Триггер 13 находится в единичном состоянии по выходу 1

«-Таблица

.t