Интерполятор Советский патент 1984 года по МПК G06G7/30 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобра зования амплитудно-импулвсных сигна лов в непрерывные функции времени. Известен интерполятор, который восстанавливает функцию по дискретным отсчетам, следующим с постоянны периодом, при наличии случайных однократных выпадений некоторых из от счетов, и содержит блок - задержки вход которого является входом интер полятора, блок аналоговой интерполя ции, выход которого является выходо интерполятора, сумматор по модулю два и генератор синхроимпульсов,выход которого подключен к одному из входов сумматора по модулю два t Недостатком этого устройства является недостаточно высокая точност так как оно реализует алгоритм линейной интерполяции сигналов. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является интерполятор, содержащий блок задержк вход которого является входом интер полятора, стробируемый сумматор, со тоящий из последовательно соединенн алгебраического сумматора и ключа, блок аналоговой экстраполяции, блок обнаружения пропущенного отсчета, выполненный по схеме сумматора по модулю два, и генератор синхронизирующих импульсов, выход которого со динен с первым входом блока обнаружения пропущенного отсчета, с синхр низирующим входом блока аналоговой экстраполяции и с синхронизирующим входом блока задержки, основной выход которого соединен с инФормационным входом блока аналог вой экстраполяции и с вторым входом блока обнаружения пропущенного отсч та, дополнительные выходы блока задержки, число которых превышает на единицу степень интерполирующего полинома, соединены с соответствз ющими информационными входами строби руемого сумматора, выход которого соединен с информационным входом блока аналоговой экстраполяции. В этом устройстве однократные пропущенные отсчеты заменяются отсчетами, значения которых рассчитываются в сумматоре по соответствую щей интерполяционной формуле. Полученная последовательность отсчетов преобразуется в блоке аналоговой интерполяции в непрерывный сигнал. Если непрерьганая функция, отсчеты которой подаются на вход интерполятора, на интервале интерполяция может быть представлена многочленом степени N, то всегда амплитуда одног пропущенного отсчета может быть восстановлена без погрешности C2J. Однако при наличии многократных пропусков входных отсчетов ошибка восстановления непрерывной функции увеличивается, из-за чего известное устройство имеет низку точность интерполяции. Целью изобретения является повышение точности экстраполяции при наличии многократных пропусков входных отсчетов. Цель достигается тем, что интерполятор, содержащий блок задержки, вход которого является входом интерполятора, генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с синхронизирукицими входами блока обнаружения пропущенного отсчета, блока аналоговой экстраполяции и блока задержки, основной выход которого соединен с информационным входом блока аналоговой экстраполяции и с информационньм входом блока обнаружения пропущенного отсчета, а дополнительные выходы блока задержки соединены с входами стробируемого суммдтора, выход которого соединен с информационньм входом блока аналоговой экстраполяции, содержит дополнительные блоки обнаружения пропущенного отсчета по числу дополнительных выходов блока задержки, дешифратор кода и дополнительные стробируемые сумматоры, причем общее число стробируемых сумматоров равно числу возможных пропусков на интервале интерполяции, выход генератора синхроимпульсов соединен с синхронизирующими входами дополнительных блоков обнаружения пропущенного от1счета, каждый дополнительный выход Ьлока задержки соединен с соответствующими входами дополнительных стробируемых сумматоров и с информационным входом соответствующего дополнительного блока обнаружения . пропущенного отсчета, выходы дополнительных стробируемых сумматоров соединены с входом блока аналоговой экстраполяции, выходы блоков обнаружения пропущенного отсчета соединены с соответствующими входами дешифратора кодов, выходы которого соединены с входами стробирования соответствующих стробируемых сумматоров. На чертеже изображена функциональ ная схема интерполятора. Интерполятор содержит блок 1 задержки, генератор 2 синхроимпульсов блоки 3 обнаружения пропущениого отсчета, дешифратор 4 кода, стробируемые сумматоры 5 и блок 6 аналоговой экстраполяции. Дополнительные выходы блока 1 задержки разбиты на две группы, кот рые содержат т и т выходов. В иитерполяторе используются в зависимости от кратности пропусков входны отсчетов п,4п1 неискаженных отсчетов, предшествующих выпадению, и ™2 последующих за выпадением. Амплитуда пропущенного отсчета , рассчитывается в дискретные моменты времени стробируемыми сумматорам 5. Один из них производит вычислени по формуле интерполяционного многочлена наивысшей степени N 2. Друг коммутирующие сумматоры производят вычисления по формулам иитерполяционных многочленов, степени которьк выбираются меньще наивысшей степени N. Максимальное число неискаженных отсчетов, используемых в расчетах, равно N + 1. (1) -( «2 Существует несколько вариантов выбора чисел т,, и т, удовлетворяющих соотношению (1). Однако наиболее высокая точность определения амплитуды пропущенного отсчета достигается, когда т равно целой части от числа ()/2. Например, для N « 3 целесообразно выбрать т Тол 2. В этом случае дл расчета амплитуды пропущенного отсч та, кратность которого К - 1 на интервале интерполяции t-2T, 2X3, используется интерполяционный много член третьего порядка (наивысшей степени) Vlt) , значения которого в дискретиые моме ты -2Т, -Т, Т, 2Т равны амплитудам неискаженных отсчетов а.2 Х i i Jj Значение So амплитуды пропущенного 1.4 отсчета находится из формулы (2) одстановкой t О, т.е. Составив и решив систему уравнеий, связывающих коэффициенты полиома и амплитуды неискаженных отсчетов , получаем vl()- ( Из этой формулы находятся коэффициенты передачи, соответствующие Четырем входам первого стробируемого сумматора «-2 2--Ь При наличии на интервале интерпо-ляции пропусков входных отсчетов кратности амплитуда пропущенного отсчета рассчитывается по формуле интерполяционного многочлена второй степени. Например, если пропущены отсчеты 2 л О используется многочлен ( , значения которого в AHCKpetHtje моменты времени -Т, Т, 2Т равны амплитудам неискаженных отсчетов , if., , 2 Решение системы уравнений имеет вид )Из формулы (4) находим коэффициенты передачи по входам второго.сумматора «./з. «- --/3. Коэффициент передачи 0(2 может иметь произвольное значение (в том числе и равное нулю), так как амплитуда отсчета. .j этом случае равна нулю. Аналогично могут быть получены расчетные соотношения, справедливые соответственно для случаев, когда пропущены отсчеты У. и 3 и 3 ; io % В итоге для расчета амплитуды пропуцениого отсчета с номером i имеют вид ri()-|ft-/V.). пропущен отсчет У1. (5) il.) пропущены отсчеты У|| . (6) УеЛЧ -v ч пропущены отсчеты i у,., у,..;, (7) пропущены отсчеты 7 -.у 4--- -i-l V г 2|-7 i 1-1 6 М-2 у,-, yui (8) пропущен отсчеты У У142 .. (9 Таким образом, если N 3 и К « 2 то интерполятор должен содержать 5 стробируемых сумматоров. В общем случае число сумматоров 5 равно К-Ч ,N.1 . {-(0) Каждый из блоков 3 обнаруживает пропуски отсчетов в дискретные моменты времени, определяемые генератором синхроимпульсов, на соответствующем выходе блока I задержки. Для N « 3 и К «« 2 число блоков 3 обнаружения пропущенного отсчета равно 5. В дискретные моменты времени на выходах этих блоков формируются сигналы, которые можно представить в виде пятиразрядных кодовых комбинаций. Дешифратор кода выполнен так, что при поступлении на его входы одной из пяти комбинаций 00100, 10100, 01100, ООПО, OOIOI на одиом из пяти его выходов формируется сигнал,который управляет соответствующим ксймутируемьм сумматором. В общем случае число входов дешифратора кода равно числу выходов блока задержки, а число выходов числу коммутируемых сумматоров, определяемому соотношением (10). Интерполятор работает следующим образом. На вход интерполятора с периодом Т поступают отсчеты непрерывной функции (в дальнейшем рассматривается случай N « 3). В некоторых точках отсчеты отсутствуют. Блок 1 содержит пять в кодов. Последовательность отсчетов на первом выходе совпадает с последовательностью отсчетов, поданных на вход интерполятора. Ни втором, третьем, четвертом и пятом выходах последовательности отсчетов задерживаются относительно входной последовательности соответственно на время Т, 2Т, ЗТ, 4Т. В сумматорах 5 образуются последовательности отсчетов, амплитуды которых рассчитываются по формулам (5) (9). На выходах пяти блоков 3 обнаружения пропущенного отсчета формируются двоичные последовательности, С1Ф1ВОЛ единицы в которых свидетельствует о наличии пропуска отсчета. В последовательности отсчетов, поступающих на Информационный вход блока 6 с основного (третьего) выхода блока 1 задержки, пропущенные отсчеты заменены отсчетами, значения которых расчитаиы методом кубической и параболической интерполяции. Последовательность отсчетов преобразуется в блоке 6 в аналоговый сигнал. Таким образом, технико-экономичесий эффект изобретения обусловлен повы- щением точности восстановления исходной функции при наличии многократных пропусков входных отсчетов.

ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий блок задержки вход которого является входом интерполятора, генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с синхронизирукмцими входами блока обнаружения пропущенного отсчета, блока аналоговой экстраполяции и блока задержки, основной выход которого соединен с ифиормационным входом блока аналоговой экстраполяции и с информационным входом блока обнаружения пропущеиного отсчета, а дополнительные выходы блока задержки соединены с выходами стробируемого сумматора, выход которого соединен с информационным входом блока аналоговой экстраполяции, о т л и чающийся тем, что, с целью повыаения точности экстраполяции при наличии многократных пропусков входных отсчетов, интерполятор содержит дополнительные блоки обнаружения пропущенного отсчета по числу дополнительных выходов блока задержки, дешифратор кода и дополнительные , стробируемые сумматоры, причем общее число стробируемых сумматоров равно числу возможных пропусков на интервале интерполяции, выход генератора синхроимпульсов соедииеа с синхронизирующими входами дополнительных блоков обнаружения пропущенного отсчета, каждый дополнительный выход блока задержки.соединен с соответствующими входами дополнительных стробируемнх сумматоров м с ииформационным входом соответствующего дополнительиого блока обнаружения пропущеииого отсчета, выходы дополнительных стробируемых сумматоров соединены с входом блока аналоговой экстраполяции, выходы блоков обнаружения-пропущенного отсчета соединены с соответствующими входами дешифратора кодов, выходы KdTOporo соединены с входами стробирования соответствующих стробируемых сумматоров.