Многоканальный многомерный цифровой коррелометр Советский патент 1985 года по МПК G06F17/15 

стробирования ре гистров первой группы подключены к выходу первого стробируемого дешифратора, входы стробирования регистров второй группы подключены к выходу второго стробир.уемого дешифратора, входы стробирования регистров третьей группы подкл1очены к выходу третьего стробируемого дешифратора, входы стробирования регистров четвертой группы подключены к выходу четвертого стробируемого дешифратора, первый информационный вход которого объединен с первым информационным входом первого стробируемого дешифратора и подключен к единичному выходу адресного счетчика, первые информационные входы второго и третьего стробируемых дешифраторов объединены и подключены к нулевому выходу адресного счетчика, вторые информационные входы первого и второго стробируемых дешифраторов подключены к выходу п-го разряда адресного счетчика, вторые информационные входы третьего и четвертого стробируемых дешифраторов подключены к выходу П-1-ГО разряда адресного счетчика (где п - разрядность адресного счетчика), информационные выходы адресного счетчика подклю чены к адресному входу блока памяти.

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ МНОГОМЕРНЫЙ ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛОМЕТР, содержащий первую группу аналого-цифровых преобразователей, входы которых являются .первой группой входов коррелометра, а выходы подключены соответственно к первым информационным входам регистров первой и второй группы, арифметический блок, блок памяти, блок управления и адресный счетчик. отличающийся тем, что. с целью увеличения быстродействия, в коррелометр введены четыре строби- руемых дешифратора, вторая группа аналого-цифровых преобразователей, третья и четвертая группы регистров, арифметический блок состоит из блока умножения, сумматора и регистра, а блок управления состоит из первого генератора импульсов, триггера, второго генератора импульсов, первого счетчика, второго счетчика и дешифратора, причем выход первого генератора импульсов соединен с единичным входом триггера и управляющими входами аналого-цифровых преобразователей первой и второй групп, выход триггера соединен с управляющим входом второго генератора импульсов, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, разрядные выходы которого подключены к входам дешифратора, первый выход которого соединен с входом обращения блока памяти, второй выход дешифратора подключен к управляющим входам стробируемых дешифраторов, третий выход дешифратора подключен к управляющему входу регистра арифметического блока, чет-: вертый выход - к счетному входу адресного счетчика, пятый выход к счетному входу второго счетчика блока управления, выход переполнения второго счетчика блока управления соединен с нулевым входом триггера, входы второй группы ана(Л лого-цифровых преобразователей являются второй группой входов коррелометра, первый информационный вход регистра арифметического блока соединен с выходом сумматора, а выход с первым информационным входом сумматора и информационным входом блока памяти, выход которого подключен 2S к второму информационному входу регистра арифметического блока, вход м синхронизации которого подключен к третьему выходу дешифратора, второй информационный вход сумматора подключен к выходу блока умножения, выходы аналого-цифровых преобразователей второй группы подключены к первым информационным входам регистров третьей и четвертой групп, причем выходы регистров третьей группы и вывыходы регистров первой группы подключены к первому информационному входу блока умножения, а выходы регистров второй и четвертой групп подключены к второму информационному входу блока умножения, входы

1

Изобретение относится к вычис- лительной технике, предназначено для измерения в реальном масштабе времени взаимной корреляционной функции (ВКФ) двух многомерных случайных процессов, каждый из которых имеет п случайных составляющих, при этом вычисляется матрица КФ размера пх2п функций, причем все элементы матрицы вычисляются одновременно, и может быть использовано в системах автоматического управления, обработки измерительной информации, технологического контроля, технической диагностики и т.д.

Цель изобретения - увеличение быстродействия и снижение объема оборудования многомерного цифрового коррелометра при вычислении ВКФ двух многомерных случайных процессов .

На фиг. 1 изображена функциональная схема коррелометра; на фиг. 2 то же, арифметического блока; на фиг. 3 - то же, блока управления.

Коррелометр содержит первую группу аналого-цифровых преобразователей 1, вторую группу аналого-цифровых преобразователей 2, первую группу регистров 3, вторую группу регистров 4, третью группу регис ров 5, четвертую грзшпу регистров 6 арифметический блок 7, блок 8 памяГи, блок 9 управления, адресный

счетчик 10, стробируемые дешифраторы 11-14.

Арифметический блок 7 состоит из блока 15 умножения, сумматора 16,

регистра 17. Первая группа входов

блока 15 умножения подключена к выходам групп регистров 3 и 5, вторая группа входов блока 15 умножения подключена к выходам групп

регистров 4 и 6, выходы блока 15 умножения подключены к первой группе входов сумматора 16, вторая группа входов которого подключена к информационным выходам регистра 17 и

к информационным входам блока 8 памяти, выходы сумматора 16 подключены к первой группе информационных входов регистра 17, вторая группа информационных входов регистра 17 подключена к выходам блока 8 памяти,

управляющий вход регистра 17 подклю-. чен к второму выходу блока 9 управления.

Блок 9 управления формирует последовательность команд, управляющих работой отдельных блоков коррелометра, и содержит первый генератор 18 импульсов, триггер 19, второй генератор 20 импульсоЬ, счетчик 21, дешифратор 22, второй счетчик 23.

В блоке 9 управления первый генератор 18 импульсов выходом подключен к управляющим входам групп АЦП 1 и к первому (установочному 1)

входу триггера 19, выход которого подключен к управляющему входу второго генератора 20 импульсов, выход которого подключен к входу первого счетчика 21, разрядные выходы первого счетчика 21 подключены к входам дешифратора 22, выходы которого с первого по пятый подключены соответственно к управляющему входу блока 8 памяти, к входам стробирования дешифраторов 11 - 14, к управляющему входу регистра 17 арифметического блока 7, к счетному входу |адресного счетчика 10 и к входу второго счетчика 23, выход которого подключен к второму (установочному О) входу триггера 19.

Коррелометр работает следующим образом.

Процесс обработки случайных процессов x(t) и y(t) состоит из N полных циклов вычислений (до достижения заданной статистической точности), в течение каждого из них вычисляется по одному произведению для всех значений временного сдвига-kAt(k 0,1,...,m-1) между отсчетами обрабатываемых процессов, всего за цикл вычисляется произведений.

Каждый полный цикл состоит из m частных циклов. В течение одного |частного цикла вычисляются все произведения для одного значения временного сдвига - всего 2п произведений. Частный цикл состоит из 2п тактов. В течение такта получается произведение одной из пар отсчетов, находящихся в регистрах 5(j), 4(i) или 3(i), 6(j):

: (,(H).

Полученное произведение добавляется в арифметическом блоке 7 к частичной сумме произведений отсчетов тех же процессов с соответствующим временным сдвигом, полученной в предьздущих циклах вычислений, и получается новая частичная сумма. Например, произведение

.) добавляется к сумме

; г-1

, /,(H I и получается сумма

8

В процессе вычислений во вторую 5 группу регистров 4 поступают отсчеты x tP AtJja в четвертую группу регистров 6 - отсчеты у, , (в первый такт первого частного цикла, интервал следования отсчетов - тДТ); в первую группу регистров 3 и в третью группу регистров 5 поступают соответственно отсчеты

,/ (f.(

) в каждый первый такт каждого частного цикла вычислений, интервал

следования отсчетов - А ,

В течение каждого частного цикi ла вычислений получается набор . произведений

. ))

i«,l,...,r) ,2,...,n.

f

всего 2п произведений.

Блок 9 управления работает следующим образом.

Генератор 18 импульсов формирует последовательность тактовых импульсов с интервалом следования ДТ, равным шагу задержки корреляционной функции. Каждый тактовый импульс с выхода генератора 18 импульсов поступает в группу блоков 1 и 2 АЦП на запуск АЦП по управляющим входам и устанавливает

0 триггер 19 в 1, при этом запускается второй генератор 20 импульсов, импульсы с выхода которого поступают на первый счетчик 21. Выходы первого счетчика 21 подключены к

5 входам дешифратора 22, который формирует последовательность команд, в течение каждого такта работы коррелометра :

-управление считьгоанием (записью) 0 блока 8 памяти (первый выход дешифратора 22) ;

-стробирование дешифраторов 11 14 и ввод таким образом пары сомножителей из групп регистров 3-6

5 (второй выход дешифратора 22);

- ввод числа с выходов сумматора 16 в регистр 17 арифметического блока 7 (третий выход дешифратора 22). По этой команде полученная в данном такте сумма произведений помещается в регистр 17; - добавление 1 в адресный счет чик 10 (четвертый выход дешифратора Z2). На вход второго счетчика 23 поступает импульс, свидетельствующий об окончании такта работы коррелометра. Второй счетчик 23 подсчитьюает число тактов в предела одного частного цикла. Коэффициент пересчета второго счетчика 23 устанавливается равным 2п, где п - число составляющих каж дого многомерного процесса x(t), y(t) . Через 2п тактов импульс переноса с выхода второго.счетчика 23 устанавливает триггер 19 в О, вто рой генератор 20 импульсов прекращает работу и частный цикл заканчивается. Следующий частный цикл начинается после появления на выходе первого генератора 18 импульсов очередного тактового импульса. Порядок работы коррелометра в течение -О-го полного цикла следующий. В исходном состоянии в начале ци ла все триггеры адресного счетчика находятся в нулевом состоянии. В начале первого такта первого частотного цикла по команде i.: выхода 1 блока 9 управления запускаются АЦП-блоки 1 и 2 и в регистры 3-6 вводятся отсчеты Х.)ЛГ,у. 1,2 .,„,., п. Далее в течение первого такта первого частного цикла выполняются следующие операции: 1. из блока 8 памяти из нулевого адреса нулевой зоны (адрес зоны определяется состоянием младших разрядов адресного счетчика 10, адрес внутри зоны - состоянием старших разрядов адресного счетчика 10, счи тывается в арифметический блок 7 сумма произведений .21х,е,л,еи . (Я Ь1. Арифметический блок 7 выполняет арифметические операции и работает следующим образом. В начале каждого такта из блока 8 памяти в регистр 17 через вторую группу информационных входов заносится число (сумма произведений, накопленная в течение предыдущих циклов), которое через выходы регистра 17 подается на вторую группу входов сумматора 16. В это же время на первую и вторую группу входов блока 15. умножения поступает пара сомножителей из групп регистров 3- 6. Код произведения с выходов блока 15 умножения подает- . ся на первую группу входов сумматора 16, на выходах которого обра зуется новая сумма, которая через первую .группу информационньк входов заносится в регистр 17 по команде, поступающей на управляющий вход регистра 17. Полученная сумма в конце такта записывается в блок 8 памяти. 2. Но команде с блока 8 управления опрашиваются дешифраторы 14 и 12, на которые подано разрешение с нулевого выхода адресного счетчика 10. При этом с нулевых выходов этих дешифраторов поступают команды на управляющие входы групп регистров 4 и 5, в арифметический блок 7 вводятся отсчеты , 5 ,которые перемножаются. Полученное произведение добавляется к сумме (1), получается новая сумма О ...J - -U) Эта сумма заносится в нулевой адрес нулевой зоны, добавляется 1 в адресный счетчик 10. На этом первый такт первого частного цикла заканчивается. Во второй такт из нулевого адреса первой зоны блока 8 памяти считывается в арифметический блок 7 сумма произведений , .. ( Из групп регистров 4 и 5 в арифметический блок 7 вводятся отсчеты ) AtJ , 2 f-Of At . Они перемножатся, полученное произведение добавляется к сумме (5). Новая сумма произведенийзаписывается в нулевой адрес первой, зоны, добавляется 1 в адресный счетчик 10. 7 Таким образом в течение первых п тактов первого частного цикла по лучаются произведени/1 , И,2,.„,п. Эти произведения добавляются к суммам произведений, находящихся в нулевьрс адресах первых п зон блока 8 памяти с номерами от О до ;П-1, Далее из подгруппы n-1-ых разрядов адресного счетчика 10 в подгруппу п-ых поступает перенос и течение следующих п тактов вычисляются произведения 1 1,2,...,п. Ти произведения добавляются к соде жимому нулевых адресов вторых п зон блока 8памяти с номерами от п до2п -1 Работа в течение всех первых п тактов первого частного цикла аналогична, сомножители вводятся в арифметический блок 7 из групп регистров 4 и 5 по командам, поступающим с выходов дешифраторов 14 и 12, Полученные произведения добав ляются к содержимому нулевых адресов первых п зон блока 8 памяти. Через п тактов из подгруппы п-ых разрядов адресного счетчика 10 подается разрешение на вторые вхо ды стробирования дешифраторов 13 и 12. В течение следующих п тактов первого частного цикла сомножит ли вводятся в арифметический блок 7 из регистров 3 и 6 по командам с вы ходов дешифраторов 13 и 11. Получается набор произведений ... мн,г,..:,п, каждое из которых добавляется к соответствующей сумме произведений, хранимой в нулевом адресе -определенной зоны блока 8 памяти. Таким образом, в течение первого частного цикла получается 2п произведений отсчетов с нулевым сдвигом. Полученные произведения можно представить матрицей чисел 77 В конце первого частного цикла группы регистров .3 и 5 устанавливаются в О. В начале второго частного цикла по команде из блока 9 управления запускаются группы АЦП 1 и 2 и .дискретные отсчеты X.(V)4Tj, , (А; +fjлТ вводятся в группы регистров 3 и 5, Работа коррелометра в течение.второго частного цикла аналогична работе в течение первого частного цикла При этом получается набор произведений отсчетов, сдвинутых на интервал лТ; (V)j, , оторые добавляются к содержимому ервых адресов 2п зон блока 8 памяи. Полученные произведения можно редставить матрицей чисел Работа коррелометра в течение сех m частных циклов аналогична. начале каждого К-го частного цикла апускаются группы АЦП 1 и 2 и в егистры блоков 3 и 5 поступают искретные отсчеты , i( / Далее получается набор произведей. , торые добавляются к содержимому х адресов соответствующих зон ока 8 памяти. Таким образом в чение цикла получается проведений. В конце цикла содержимое групп гистров 3-6 устанавливается О.

91187177О

Работа коррелометра в течение многомерных процессов 5 С .1 , остальных циклов аналогична. По ....Xn(t) , y(t) УЛ Ь/-У.) окончаниивычислений в блоке 8 памяти содержится взаимная КФ двух

(i ... ,

й.. ,:

R,,,,

Rv .(дт;)

v V

,.,( -.

R,T (Чдг)

. - x;., Матрица содержит 2n функций, каждая представлена m ординатами. Учитывая,

которая представляет собой матриц/ КФ вида

-«х.

.ьЯ

М n

R,T (Kut) что каждая ВКФ состоит из двух ветвей, матрица содержит п полных ВКФ.

Фа.г

f8

19

22

21