Автокоррелометр Советский патент 1984 года по МПК G06F17/15 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и предназначено для оперативного определения автокорреляционной функции в масштабе реального времени. Известны устройства для определения автокорреляционной функции, содержащие дискретизатор, устройство регулируемой временной задержки, умножитель и интегратор , Недостатком устройств является невозможность определения корреляцио ной функции в масштабе реального вре только после окончания всего эксперимента. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является автокоррелометр, содержащий блок записи, соединенньм с входом блока памяти, выходы которого подключены к первым входам двух блоков воспроизве дения, соединенных между собой, вто рыми входами подключенных к генератору импульсов, а выходами - с входа ми умножителя и интегратор 2 . Известное устройство реализует следующие выражения и определения а токорреляционной функции -,./.х. х и - дискретные отсчеты; где лд t - шаг дискретизации; М О, 1, .., М - сдвиг между отсчетами, М - максимальное значение сдвига, М 10, 100, 1000 ... Емкость блока памяти известного устройства (n+fjj), быстродействие (n+M)Tj, где Т время преобразования одной пары отс тов. Недостатками известного устройства являются малая точность и мало быстродействие. Малая точность обус ловлена тем, что не учитывается кор реляционность соседних отсчетов, чт хорошо видно из выражения (1). Мало быстродействие вызвано большой емкостью блока памяти, необходимой дл опредё ления корреляционной функции с требуемой точностью. Цель изобретения - повьпнение быс родействия устройства. Постявленная цель достигается тем, что в автокоррелометр, содержа щий интегратор, выход которого явля ется выходом устройства, генератор импульсов, выход которого соединен с информационными входами первого и второго распределителей импульсов, первый выход первого pacпpeдe итeля импульсов соединен с управляющим входом второго распределителя импульсов, второй выход первого распределителя импульсов и первый выход второго распределителя импульсов подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, информационные входы которых подключены соответственно к первому и второму разрядным выходам блока памяти, выходы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым входами первого блока умножения, вход блока памяти подключен к выходу блока записи, вход которого является входом устройства, введены второй, третий и четвертый блоки умножения, первый и второй сумматоры, первый и второй блоки деления, третий и четвертый ключи, информационные входы которых подключены соответственно к третьему и четвертому разрядным выходам блока памяти, управляющие входы третьего и четвертого ключей подключены соответственно к третьему выходу первого распределителя импульсов и к второму выходу второго распределителя импульсов, выходы первого и четвертого ключей подключены соответственно к первому и второму входам второго блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам третьего и второго ключей, выход первого сумматора через первый блок деления подключен к первому входу второго сумматора, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам первого и четвертого блоков умножения, первый и второй входы четвертого блока умножения подключены соответственно к выходам третьего и четвертого ключей, выход второго сумматора через второй делитель подключен к входу интегратора. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит блок 1 запии, блок 2 памяти, первый 3, втоой 4, третий 5 и четвертый 6 ключи, ервый и второй распределители 7 8 импульсов, генератор 9 импуль3сов, первый блок 10 умножения, второй блок 11 умножения, первый сумматор 12, третий 13 и четвертьй 14 блоки умножения, первый блок 15 деле ния, второй сумматор 16, второй блок 17 деления и интегратор 18. Блок 1 записи через блок 2 памяти подключен к информационным входам ключей 3-6. Управляющие входы ключей 3 и 5 соединены с соответствующими выходами распределителя 7 импульсов, управляюпще входы ключей 4 и 6 соединены с соответствующими выходами распределителя 8 импульсов. Информационные входы распределителей 7 и 8 импульсов подключены к генератору 9 импульсов. Первый выход распределителя 7 импульсов соединен с управляющим входом распределителя 8 импульсов. Выходы ключей 3 и 5 соединены с соответствующими входами блок 11 умножения, выход которогоСоединены с первым входом сумматора 12, второй вход которого подключен к выходу блока 13 умножения, входы которого подключены к выходам ключей 4 и 5. Выход сумматора 12 через блок 15 деления подключен к одному из вхо дов сумматора 16, другие входы которого подключены к выходам блоков 10 и 14 умножения, первые входы которых подключены к выходам ключей 3 и 5 со ответственно, а вторые входы блоков 10 и 14 умножения подключены к выходам ключей 4 и 6 соответственно. Выход сумматора 16 через блок 17 деления и интегратор 18 соединен с выходом устройства. Автокоррелометр работает по следующему алгоритму .t(X,,p,4 (2) + lXj lutX; ,(Ut)i, Из выражения (2) видно, что в опреде лении корреляционной функкции примимают участие не только сдвинутые на (U отсчеты х и х j., , но и соседние с ними х,,, и x«/i+j . Это позволяет учесть наличие корреляцией иси связи между соседними отсчетами. Емкость блока памяти предлагаемого автокоррелометра равна (), а быстродействие - ttnM+t;T3 X Автокоррелометр работает следующим образом. Блок 1 записи производит дискрети зацию входного сигнала во времени 09 с шагом с и направляет отсчеты поочередно в запоминающие ячейки блока 2 памяти статического типа. Ячейки могут быть выполнены на любых аналоговых или дискретных элемелтах, позволяющих на время (n-i-1)(l(T запомнить величину отсчета. Ключи 3 и 4 соединены с распределителями импульсов 7 и 8 со сдвигом на одну ячейку относительно ключей 5 и 6. Благодаря этому отсчеты на выходах ключей 3 и 4 отстают от соответствующих отсчетов на выходах ключей 5 и 6. Первоначально управляемые генератором 9 импульсов и распределителями 7 и 8 импульсов ключи 4, 5 и 3, 6 воспроизводят хранящуюся в блоке 2 памяти копию сигнала без сдвига, т.е. при (и 0. По окончании воспроизведения первой копии на выходе интегратора 18 в соответствии с выражением (2) образуется дисперсия сигнала. Одновременно с выхода первого распределителя 7 подается первый сдвигающий импульс на управляющий вход распределителя 8. Это обеспечивает временной сдвиг отсчетов между ключами 5 и 6, а также 3 и 4, на единиЦУ и вторая копия воспроизводится при m 1. По окончании ее второй сдвигающий импульс еще увеличивает временной сдвиг на единицу, и третья копия воспроизводится при |U 2. Аналогично, ( ГЦ -ь1)-я копия воспроизводится при сдвиге, равном М, отсчеты на выходе ключей 3-6 соответственно равны , , X,-, , ,,,, и сигнал на выходе интегратора 18 точно соответствует выражению (2). Для получения ju --1 значений автокорреляционной функции необходимо (jU +1) раз воспроизводить хранящуюся в блоке 2 памяти копию сигнала. После этого содержимое блока 2 памяти обновляется и цикл повторяется, Поэтому автокорреляционная функция на выходе устройства отражает теку«ЧУ информацию, заложенную во вход ° сигнале. Эффект ускорения при определении корреляционной функции достигается за счет временной компрессии входного сигнала. Технический эффект предлагаемого автокоррелометра заключается в повыД1ении точности определения корреляционной функции и увеличении быстро- действия. Так , -дисперсия погрешнеети определения корреляционной функ ции винеровского процесса известны устройством равна WT Г Т Вв.Л-зЛ 1 где Dt - дисперсия сигнала; - интенсивность энергетиче кого спектра первой прон водной винеровского процесса. Аналогичные расчеты для предла емого автокоррелометра дают -4к(7 ииП 0 -«М1| сравнивая выражения (3) и (А), нетрудно убедиться, что наличие в последнем вьфажении слагаемых с 096 Ri;(2jU-1)T , R(2(U+1)T R(T) свидетельствует об учете корреляционных связей между соседними отсчетами. Полагая в выражении (4) R ()Т)& 2/lTJ и R(T) D, полу Rl7( выражений (3) и (5) следует, что при том же самом п мультиплекативная составляющая дисперсия погрешности уменьшается в четьфе раза, а аддитивная составлякицая - в 15 раз. Если оставить неизменной мультипликативную составляющую дисперсии погрешности определения автокорреЛЯЩ1ОННОЙ функции, то п можно уменьшить в четыре раза, а при неизменной аддитивной составляющей -в 15 раз. Соответственно, в 4 и 15 раз возрастает быстродействие предлагаемого автокоррелометра по сравнению с известным.

dbixod НЮ