Коррелометр с аппроксимацией ортогональными функциями Лагерра Советский патент 1985 года по МПК G06G7/19 

сумматоров группы, выходы квадрато ров соединены с входами четвертого сумматора блока регулировки парамет poJB, выход которого подключен к третьему входу второго сумматора блока регулировки параметров.

2.Коррелометр по п.I, отличающийся тем, что первое корректирующее звено содержит двухзвенный апё рГиодический фильтр и дифференциатор, выход которого являёгся выходом звена, управляющим и информационными входами которого являютср соответственно первый и второй входы двухзвенного апериодического звена, выход которого подключен к входу дифференциатора.

3.Коррелометр по п.1,о т л и чающийся тем, что k -е

198547

корректирующее звено () содержит двухзвенньй апериодический фильтр, первый и второй дифференциаторы, делитель, инвертор и сумматор, выход которого является выходом звена, информационным входом которого является информационный вход двухзвенного апериодического фильтра, управляющий вход которого объединен с первым входом делителя и является управляющим входом звена, выход двухзвенного апериодического фильтра через первый дифференциатор соединен с входом инвертора, а через второй дифференциатор - с вторым входом делителя, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом инвертора.

1. КОРРЕЛОМЕТР С АППРОКСИМАЦИЕЙ ОРТОГОНАЛЬНЫМИ ФУНКЦИЯМИ ЛАГЕРРА, Содержащий фильтр Лагеррат-го порядка, выполненный в виде последовательно соединенных ячеек с регулируемым параметром, выходы ячеек фильтра Лагерра подключены к первым входам соответствующих блоков умноже ния, вторые входы которых и вход фильтра Лагеррат-го порядка объединены и являются входом коррелометра, блоки усреднения, входы которых подключены к выходам соответствующих блоков умножения, а выходы - к входам первого сумматора, блок регулировки параметров, инвертор, дисперси ометр, группа из t + 1 сумматоров и второй сумматор, выход которого соединен с первыми входами сумматоров группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих блоков усреднения, выход первого сумматора через инвертор соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу дисперсиометра, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, блок регулировки параметров содержит четыре сумматора, инвертор, интегратор, группу из Vii корректирующих звеньев, три группы нз +1 перемножителей, группу из m усреднителей и группу из щ квадраторов, причем выходы перемножителей первой группы соединены с входами первого сумматора блока регулировки параметров, выход которого через инвертор блока регулировки параметров подключен к первому входу второго сумматора блока регулировки параметров , выход которого через интегратор с,единен с первыми входами i перемножителей второй группы, управляющими входами корректирующих СЛ звеньев группы и управляющими входами ячеек фильтра Лагерра, выходы которых кроме (и -и подключены к информационным входам последующих корректирующих звеньев группы, информационный вход первого корректирующего звена группы является со эо входом коррелометра, выходы корректирующих звеньев соединены с первыми входами соответствующих перемно4: жителей третьей группы, выходы кото рых через соответствующие усреднители группы подключены к вторым входам одноименных перемножителей второй группы, выходы которых соединены с входами третьего сумматора блока регулировки параметров, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, выходы блоков усреднения соединены с первыми входами соответствующих перемножителей группы, вторые входы которых соединены с входами одноименных квадраторов и подключены к выходам

Изобретение относится к специализированньм средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения характеристик случайных процессов.

Цель изобретения - повьшение Точности коррелометра.

На фиг.I представлена структурная электрическая схема коррелометра с аппроксимацией ортогональными функциями Лагерра; на фиг.2 структурная электрическая схема блока регулировки параметра; на фиг.З структурная электрическая схема первого корректирующего звена с регулируемым параметром; на фиг.4 структурная электрическая схема k-го () корректирующего звена с регулируемым параметром.

Коррелометр содержит фильтр Г Лагерра m-го порядка в виде последовательно соединенных ячеек 1, (k 0,l,,.,,m) с регулируемым параметром, причем вход фильтра 1 является входом коррелометра, группу 2)j из (ni + l) блоков 2. умножения (k 0,1,..., м) , у которых первые входы соединены соответственно с выходами ячеек 1 фильтра I, а вторые - с входом коррелометра, группу 3 из (f« + l) блоков 3 ц усреднения (k О,1,...,т) , входы которых подключены соответственно к выхо дам блоков 2 умножения группы 2, блок 4 регулировки параметра, у которого первая группа информационных (pi+l) входов подключена соответственно к выходам блоков 3 усреднения, третья группа (г«+1) входов соединена с входами ячеек Ц фильтра 1 Лагерра а выход соединен с управляющими входами всех ячеек фильтра 1 Лагерра дисперсиометр 5, вход которого подключен к входу коррелометра, первый сумматор 6, (м + О входы которого соединены соответственно с выходами блоков 3fc усреднения группы 3, инвертор 7, вход которого подключен к выходу первого сумматора 6, второй сумматор 8 с коэффициентом передачи

1

-7 ПО каждому из входов, подключенfn+l

ных соответственно к выходам дисперсиометра 5 и инвертора 7, группу 9 из (| + 1) сумматоров 9ц,, у каждого из которых первые входы соединены соответственно с выходами блоков 3 усреднения группы 3, вторые входы с выходом второго сумматора 8, а выходы являются выходами коррелометра.

Блок 4 регулировки параметра содержит интегратор 10, выход кото рого является выходом блока 4, пер3

вый сумматор 11 с коэффициентом передачи 1/2 по первому входу, соединенный своим выходом с входом интегратора 10, первую группу 12 из (w+l) умножителей 12(k 0,l,...,m первые входь которых соединены с выходом интегратора 10, второй сумматор 14 и инвертор 14, подключенные выходами соответственно к первому и третьему входам сумматора 11, третий сумматор 15, выход которого соедине с вторым входом сумматора 11,(m+l) входов сумматора 13 подключены соответственно к выходам умножителей 12, четвертый сумматор 16 подключенный выходом л в.ходу инвертора 14, вторую группу из (m + l) умножителей 17), у которых первые и вторые входы образуют соответственно первую и вторую группы входов блока 4, а выходы подключены соответственно к входам сумматора 16, {m +1} квадраторов 18 у;, у которых входы соединены соответственно с входами второй группы блока 4, а выходы - с входами сумматора 13, (ш +1) корректирующих звеньев 19 с регулируемым параметром, у которых информационные входы представляют собой третью группу входов блока 4, а управляющие входы подключены к выходу ин.тегратора 10, третью группу 20 из (m + l) умножителей 20, у которых первые входы подключены к выходам соответствующих звеньев 19, а вторые входы соединены с первым из третьей группы входом блока 4, группу 21 из (1+1) усреднителей 21, входы которых подключены соответственно к выходам умножителей 20,а выходы - к вторым входам умножителей 12, соединенных своими третьими входами соответственно с входами второй группы блока 4 регулировки параметра.

Первое корректирующее звено 19 с регулируемым параметром содержит последовательно соединенные между собой двухзвенный апериодический фильтр 22 с перестраиваемой постоянной времени, информационный и управляющий входы которого являются соответственно информационным и управляющим входами первого корректирующего звена 19д, и первый дифференциатор 23, выход которого является выходом первого корректирующе.го звена 19о85474

1(-е корректирующее звено 19, (k 2,3,..,,m) с регулируемым параметром содержит двухзвенный апериодический фильтр 24, информационный

5 и управлякщий входы которого являются соответственно информационным и управляющим входами k-го звена, второй дифференциатор 25, выход которого подключен к входу числите0 ля делителя 26, второй вход которого соединен с управляющим входом корректирующего звена, инвертор 27 и сумматор 28, у которого первый и второй входы подключены соответстf5 венно к выходам делителя 26 и инвертора 27, причем коэффициент пере дачи по второму входу сумматора равен k - , а выход сумматора является выходом k го корректирующего звена с регулируемым параметром. Вход инвертора 27 соединен с вьЬсодом первого дифференциатора 29.

Коррелометр работает следующим

5 образом.

Центрированная реализация исследуемого случайного процесса X (t) поступает на вход фильтра 1 Лагерра т-го порядка. При этом на выходах

0 ячеек I формируются сигналы

ОУ

.1 1 ид Яи-)с,

где

35

,(ot,Sb

весовая функция ячейки фильтра I Лагерра;

е

,)С -об-С,

.-(( . е ,

-функция Лагерра k-го порядка;

«6 - регулируемый параметр, вырабатьшаемый блоком 4 регулировки паряметра.

Далее сигналы Х, (t) с выходов ячеек 1 It; подаются на первые входы блоков 2 умножения первой группы 2, где перемножаются с исследуемым сигналом X (t) , подаваемым на вторые входы блоков 2 ц умножения.

Выходные сигналы блоков 2 ц; умножения поступают на соответствующие блоки 3)j усреднения первой 3, вырабатывающие.сигналы

00

/Ьк|,(о(,-о)3,С).

5 где JCjj tJ) - корреляционная функ ция исследуемого процесса. С целью обеспечения равенства . Х х(0),ti где 0 - дисперсия исследуемого пр цесса X (i) , которое вьфажает одно из основных свойств корреляционных функций, выходные сигналы fi блоко 3)( подаются на сумматор 6, выходно сигнал которого через инвертор7 поступает на один из входов суммат ра 8 с коэффициентом передачи -г по каждому входу. На другой вх сумматора 8 поступает сигнал с выхода дисперсиометра 5. Выходной сигнал сз мматора 8 Гх-Г .ft, к«о поступает на вторые входы сумматоров 9 первой группы 9, на первые ВХОДЫ которых поступают выходные , сигналил f блоков 3,с усреднения. Выходной сигнал Ь сумматора 9 Ч г-, принимается в качестве коэффициеит разложения корреляционной функции (t) исследуемого процесса X{t) в ряд по ортогональным функциям Лагерра. Из формуя (2) и (3) следует равенствоs: - . при любом ei , что означает справед ливость (1) также при любом ci. Но от величины параметра ot существенным образом зависит погрешность аппроксимации :,,L,(x корреляционной функции JC t J) исследуемого процесса X (i), Для поиска величины параметра ei обеспечивающего минимальную средне квадратическую погрешность (.c v ctfjt 47 аппроксимации в коррелометре, применяется блок 4 регулировки параметра. Выходные сигналы / блоков 3 усреднения (первая группа входных сигналов блока 4) подаются на первые входы умножителей 17, где они перемножаются с выходными сигналами сумматоров 9j,, т.е. с выходными сигналами Ь коррелометра, подаваемыми на вторые входы умножителей Выходные сигналы умножителей I7 подаются на вход сумматора 16, выходной сигнал которого через инвертор 14 подается на третий вход сумматора I1. Выходные сигналы Ь коррелометра поступают также через квадраторы 18 на входы сумматора 1.5, выходной сигнал которого подается на вход сумматора 11. Третья группа входных сигналов блока 4, которыми являются входные сигналы ячеек I,, фильтра 1 Лагерра, подается соответственно на информационные входы корректирующих звеньев 19ц с регулируемьм параметром, где формируются сигналы Y,w jii;{o(,t)x,.;(i-c)c}i ,i,...,i), причем x.jiU x(tl где h 1 (oCi) - весовые функции корректирующих звеньев 19, управляемых сигналом обратной связи с выхода блока 4. Сигналы (t) с выходов корректирующих звеньев 191 поступают на первые входы умножителей 20 группы 20, на другие входы которьрс, подается исследуемый процесс X (t) являющийся, очевидно, и входным сигналом Х, (t) для ячейки 1, фильтра 1 Лагерра. Выходные сигналы умножителей поступают иа соответствующие входы усреднителей 21, которые вырабатьшают сигналы K-jkU,t)Rx,.,x(t)dCj где RXK-I I взаимная корреляцнЪнная функция сигналов Х..()и X(t) Сигналы р. с выходов усреднителей 21 вместе с входными сигнала-. ми Ьц второй группы и выходным сигналом (, блока 4 поступают на входы соответствующих умножителей 12, где формируются сигналы ci, Ь произведений, которые подаются дале на входы сумматора 13, Выходной сигнал сумматора 13 поступает затем в сумматор 1, кот.оры формирует сигнал / / -| - 1о л1 подаваемый далее на вход интегратора 10, вырабатывающего параметр яб выходной сигнал блока 4 регулировки параметра. Корректирующие звенья 19 j с регу лируемым параметром, входящие в состав блока 4, предназначены для преобразования спектров сигналов Х,., (t) , поступающих на входы ячее 1 фильтра 1 Лагерра. При этом частотная характеристик Н,(л, 1 U)) первого корректирующего вена 19о определяется выражением Но(«,1ы)(о), где ( flt, iw)- частотная характеристика двухзвенного апериодического фильтра 22 с перестраиваемой постоянной времени об , а частотная характеристика Н(«,1ы) (к 1,..., fn) { k 4-1)-го корректирующего звена 19к имеет вид W-()«t Нк() (.ico). Спектральные преобразования, реализуемые корректирующими звеньями 19)f, согласованы с частотными характеристиками Q к (oC,iui) ячеек 1 фильтра 1 Лагерра. Такга4 образом, блок 4 регулировки параметра Ы. в коррелометре обеслечивает непре1Я шную минимизацию среднеквадратичёской ошибки S (i) корреляционной функции исследуемого процесса X (t) , независимой от веда преле дней.

/ГЛ7.3

J

фиг.1

Н 5л. 9

JL

.

.З