Устройство для оценки интервала корреляции Советский патент 1984 года по МПК G06G7/19 

Изобретение относится к вычислительным средствам, предназначенным для статистический обработки случай ных процессов, и может быть использ вано в системах переработки информа ции, применяемых,в частности, для решения задач распознавания образцо например,геологогеографических объектов на аэро-или космических .снимках. Известно устройство, содержащее центрирующий фильтр, вход которого является входом устройства, два последовательно соединенных апериоди ческих фильтра с перестраиваемой постоянной времени, блок умножения, дисперсиометр, причем вход центриру щего фильтра подключен к входу перв го апериодического фильтра с перестраиваемой постоянной времени, к. первому входу блока умножения и к входу дисперсиометра, Сглаживающий фильтр, вычитающий блок, первый вход которого соединен с выходом дисперсиометра, а второй через сглаживающий фильтр - с выходом блока умножения, и индикатор Гll . Недостаток этого устройства заключается в большой погрешности оценки интервала корреляции, что вытекает из принятого упрощения математического выражения, пригодно го только для оценки интервала корреляции случайных процессов с экспоненциальной корреляционной функцией. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для оценки интервала корреляции, содержащее- центрирующий фильтр, вход которого является входом устройства, два последовател но соединенных апериодических фильт ра с перестраиваемой постоянной вре мени, блок умножения, дисперсиометр причем выход центрирующего фильтра подключен к входу первого апериодического фильтра с перестраиваемой постоянной времени, к первому входу блока умножения и к входу дисперсиометра, сглаживающий фильтр вычитающий блок первый вход которог соединен с вькодом дисперсиометра,, а, второй через сглаживакяций фильтр с выходом блока умножения, блок деления, выход которого является выходом устройства, и элемент с регулируемым коэффициентом передачи через который выход дисперсиометра подключен к второму входу блока деления. Кроме того, устройство содержит индикатор и два переключателя на два положения, через первый из которых выходы апериодических фильтров с перестраиваемой постоянной времени соединяются с вторым входом блока умножения, и через второй выход вычитающего блока с входами индикатора и блока деления 2 . Недостаток такого устройства за- ключается в .том, что процесс получения с его помощью оценки интервала корреляции не является полностью автоматическим, поскольку при этом необходима ручная регулировка по показаниям индикатора параметров некоторых блоков данного устройства человеком-оператором. Цель изобретения - автоматизация процесса определения интервала корреляции, т.е. повышение быстродействия. Указанная цель достигается тем, что в устройство для оценки интервала корреляции, содержащее центрирующий фильтр, вход которого является входом устройства, выход центрирующего фильтра соединен с первым входом первого блока умножения, входом первого дисперсиометра и информационным входом первого управляемого апериодического фильтра, вькод которого соединен с информационным входом второго управляемого апериодического фильтра и вторым входом первого блока умножения, выход которого через сглаживающий фильтр подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу первого дисперсиометра, выход блока вычитания соединен с первым входом блока деления, выход которого является в.ыходом устройст-г ва, введены второй блок умножения, сумматор, интегратор, последовательно соединенные второй дисперсиометр и элемент НЕ, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу сглаживающего фильтра, третий вход сумматора объединен с первьм рходом второго блока умножения и подключен к выходу первого дисперсиометра, выход сумматора через интегратор подключен к управляющим входам первого(И второго управляемых апериодических фильтров и второму входу второго блока умножения, выход

31

которого соединен с вторым входом блока деления, вход второго дисперсиометра подключен к выходу второго управляемого апериодического фильтра

На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из центрирующего фильтра 1, вход которого является входом устройства, последовательно соединенных между собой первого 2 и второго 3 управляемых апериодических фильтров с перестраиваемой постоянной времени , первого блока 4 умножения, входы которого подключены соответственно к выходам центрирующего фильтра 1 и управляемого апериодического фильтра 2, а выход через сглаживающий фильтр 5 - к первому входу блока 6 вычитания, первого дисперсиометра 7, вход которого соединен с выходом центрирующего фильтра 1, а выход - с вторым входом блока 6 вычитания, первым входом второго блока 8 умножения через который выход дисперсиометра 7 соединяется с соответствующим входом блока 9 деления, подключенного своим другим входом к выходу блока

.6 вычитания, последовательно соединенных между собой второго дисперсиометра 10, вход которого подключен к выходу второго управляемого апериодического фильтра 3, элемента НЕ I1, сумматора I2(с коэффициентом передачи I/2 по первому входу и 1 по остальным) и интегратора 13, выход которого подключен к управляющим входам управляемых апериодических фильтров 2 и 3, второму входу второго блока 8 умножения. Второй и

третий входы сумматора 12 соединены соответственно с выходами сглаживающего фильтра 5 и дисперсиометра 7.

Центрирующий фильтр 1 состоит из сглаживающего фильтра и элемента вьмитания.

В предлагаемом устройстве дисперсиометры 7 и 10 состоят из последовательно соединенных квадратора и сглаживающего фильтра.

В качестве сглаживающих фильтров могут быть использованы R С- цепочки с большими постоянными времени, а в качестве управляемых фильтров 2 и 3 - также R С - цепочки, но с переменным сопротивлением или емкостью.

Устройство работает следующим образом.

284

Исследуемый сигнал X(t) поступает на вход центрирующего фильтра 1, в котором формируется сигнал

)Г(1)-х()-х,

ГДР - математическое ожидание исследуемого сигнала X(t). Далее сигнал X (t) подается на вход первого управляемого айериодического фильтра 2 постоянной времени который вырабатывает сигнал со

x,it)jh,(t)x(i-t)jt;

о

где h,Ct) импульсная характеристика управляемого апериодического фильтра 2. Сигнал X (t) поступает также на первый вход блока 4 умножения , на второй вход которого поступает сигнал X (t) , , и на вход первого дисперсиометра 7, где вырабатывается сигнал DX дисперсии исследуемого процесса X (i) . Выходной сигнал блока 4 умножения проходит через сглаживающий фильтр 5, в результат чего получается сигнал

D,-Mp(t)X,(t).44e- k wyJ, (О

о

гдеКхС) корреляционная функция исследуемого процесса X(t).

Сигналы D и D, подаются соответственно на входы блока вычитан

ния, выходной сигнал которого поступает на первый вход блока 9

деления. На второй вход блока 9 деления подается выходной сигнал блока 8 умножения,который предста9 ляет собой блок умножения с коэффициентом усиления 2. На его первый

вход подается сигнал дисперсии D с выхода дисперсиометра 7, а на второй вход - сигнал , формируемый на выходе интегратора 3. Таким образом, в соответствии с выражением

(l)на выходе блока 9 деления вырабатывается сигнал.

00

4x 2j,(,

U)

о.

,()г K()/3) нормированная корреляционная функция, которая предг ставляет собой оценку интервала корреляции процессов X(tli

00

.,,

(

причем

2..ие,

(4)

,,е ).

(5)

- среднеквадратическая погрешность аппроксимации нормированной Koppejjnционной функции процесса ) экспоненциальной функцией. Сигнал об формируется на выходе интегратора 13, на вход которого подается выходной сигнал оС сумматора 12. На первый вход сумматора I2 поступает инвертированный посредством элемента НЕ 1 1 сигнал дисперсии 1)„ выходного-сигнала второго управляемого апериодического фильтра 3 с импульсной характеристикой 2-е вырабатываемой дисперсиометром 10, а на второй и третий входы - выходные сигналы соответственно сглалсивакнцего фильтра 5 и дисперсиометра 7. Следовательно

.С 9€(D,Ox-5l a}, (6) где % коэффициент усиления интегратора 13.

t

2

3

J

Выходной сигнал ed интегратора 13 поступает на управляющие входы управляемых апериодических фильтров 2 и 3 и вход блока 8 умножения. При этом, поскольку выражение

j ,(W,(7)

вытеканщее из равенства(5), может быть преобразовано к виду

.

(8) Эос

и будет иметь место условие

(9)

de 9е . (o.D.-bzf

«-« с --- л/ . ЛД . I

0

2flt D т.е. погрешность оценивания

/ч. С - /

-ЧГЧх

всегда будет автоматически стремиться к своему минимальному значению.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ИНТЕРВАЛА КОРРЕЛЯЦИИ, , содержащее центрирующий фильтр, вход которого является входом устройства, выход центрирукицего фильтра соединен с первым входом первого блока умножения, входом первого дисперсиометра и информационным входом первого управляемого апериодического фильтра, выход которого соединен с информационным входом второго управляемого апериодического фильтра и вторым входом первого блока умножения, выход которого через сглаживающий фильтр подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу первого дисперсиометра, выход блока вычитания соединен с первым входом блока деления, выход которого является выходом устройства, о тличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены -второй блок умножения, сумматор, интегратор,последовательно соединенные второй дисперсиометр и элемент НЕ, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу сглаживающего фильтра, третий вход сумматора объединен с первым входом второго блока умножения и подключен к выходу первого д ссперсиометра, выход сумматора через интегратор подключен к управляющим входам первого и второго управляемых, апериодических фильтров и второму входу второго блока умножения, выход которого соединен с вторым входом блока деления, вход .второго дисперсиометра подключен к выходу второго управляемого апериодического фильтра.