Устройство для определения коэффициентов разложения корреляционной функции по системе ортонормированных базисных функций Советский патент 1987 года по МПК G06G7/19 

1-12

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для измерения характеристик случайных сигналов, и может найти применение при класси- фикации аналоговых сигналов на основе определения коэффициентов разложения корреляционной функции исследуемого сигнала по базисным системам ортонор- мированных сигналов набора,

Цель изобретения - повышение точности определения коэффициентов раз- Сложения корреляционной функции по базисам набора.

Работа устройства основ.ана на представлении с помощью исходного ба зиса ортогональных функций I g (t)j (I 1,2,...,L) корреляционной функции случайного сигнала x(t)R(T) с заданной погрешностью (определяется числом L) в виде ограниченного ряда:

R.C) fl Rfg,(rr).

-t- L

(1)

в качестве исходного базиса ис пользуется система ортогональных на интервале Q; экспоненциальных функций

-м

g. (t) Е:

г,, е

(2)

где, i cij,j , rjj A|g dtj (g - временной масштаб, , d, - табличные коэффициенты),

Коэффициенты Rj(В 1,2,...,L) определяются в соответствии с формулой t

I

Rt j- Rx( f))d t. (3)

Для исходного базиса t

Rt II г,. Hi,

j-i

где

т , H,(t)dt-gi. (5)

45 тоянного тока (УПТ), первый, р-й, Р-й аналоговые ключи 17-19 (Р - количество ключей, соответствующее количеству разрядов тока величины Т), входной резистор УПТ 20, конденсаторы 15

. . Lf ОсД /ИЛ. llfJ, Vr-IliVr СЛ I. J Ul I- мГ

MX - математическое ожиданиеслучай- о« -

ижгщаписолучаи -п и 21 обратной СВЯЗИ,ВХОДНОЙ резистор

нпт-п nnnTTonriaJU (-sfг

ного процесса.

/t)J 5i.±) J .2....I.

(6)

22 и резистор 23 цепи обратной связи УПТ 16 (коэффициент передачи последнего - 1), первый, р-й, Р-й резисторы 24, 25, 26, вход 27 фильтра, кодовая Для S-ой базисной системы набора 55 РУппа Р входог 28 фильтра, выход 29 базисовфильтра.

Масштабный блок 3 состоит из L

ir( sm (Ь ... f-sn (t) , масштабных усилителей с регулируемым ffl 1,2,...,М.(7) коэффициентом передачи и регистра.

Коэффициенты разложения имеют вид

. Т ().,...,М(8)

Равенство нетрудно преобразовать к виду

.

При использовании исходной базиса

L.

R,

Sm

/Г «i-R

J-I

где ,

smj

Smi Zl ZI I l

(10)

(11)

0

Величины RS, (S 1,2,...S,m 1,2,.,., М, j 1,2,...,L) могут быть вычислены на основе (11) заранее и храниться в блоке памяти.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема апериодического фильтра;

5 на фиг.З - схема масштабного усилителя; на фиг.4 - схема масштабного блока; на фиг.5 - структурная схема синхронизатора, . Устройство (фиг.1) содержит литель 1, блок 2 апериодических фильтров, первый масштабный блок 3, группу 4 интеграторов, блок 5 вычитания, группу 6 усилителей, масштабньй усили- тель 7, мультиплексор 8, синхронизатор

5 9, интегратор 10, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 11, блок 12 памяти, второй масштабный блок 13 и масштабно-суммирующий блок 14.

Блак 2 апериодических фильтров со0 стоит из набора L апериодических фильтров с перестраиваемыми постоянными времени. Каждый из указанных фильтров может быть выполнен содержащим (фиг.2) усилители 15 и 16 пос5 тоянного тока (УПТ), первый, р-й, Р-й аналоговые ключи 17-19 (Р - количество ключей, соответствующее количеству разрядов тока величины Т), входной резистор УПТ 20, конденсаторы 15

Lf ОсД /ИЛ. llfJ, Vr-IliVr СЛ I. J Ul I- мГ

о« -

Указанный усилитель содержит (фиг.З) аналоговый ключ 30, усилитель 31, умножающий цифроаналоговый преобразователь 32, аналоговый сумматор 33, знаковый вход 34 усилителя, вход 35 усилителя, группу кодовых входов 36 усилителя (без знакового входа), выход усилителя 37.

L-масштабных усилителей и регистр образуют блок 3 в соответствии со структурной схемой (фиг.4), содержащей первый, j-й, L-й масштабные усилители 38, 39, 40, регистр 41, группу L входов 42 блока 3, кодовую группу N входов 43 блока 3, управляющий вход 44 блока 3, группу L выходов 45 блока 3. Количество N входов кодовой группы блока 3 (двоичных разрядов кода переменной величины x(t) определяется необходимой точностью представления указанной функции.

Блок 9 выполнен в соответствии со структурной схемой (фиго5), содержащей устройство 46 запуска, элемент 47 задержки, задатчик 48 времени Т, преобразователь 49 десятичного кода в двоично-десятичный код, регистр 50, триггеры 51 и 52, элемент И 53, генератор 54 тактовых импульсов, задающий генератор 55, элемент 56 за- держки, триггер 57, устройство 58 сравнения кодов, двоично-десятичньй счетчик 59, узел 60, содержащий последовательно соединенные элемент И и усилитель, узел 61 формирования кодов команд, узел 62, содержащий последовательно соединенные элемент И и усилитель, узел 63, содержащий последовательно соединенные элемент ИЛИ и усилитель, узел 64, содержащий последовательно соедине нные элемент И.и усилитель, элемент 65 задержки, узел 66 формирования импульсных уп- равлякщих сигналов, узел 67 формирования кодов адресов мультиплексора узел 68 формирования импульсов записи в регистры, триггер 69 со счетным входом, источник 70 эталонных (опорных) напряжений, узел 71 формирования импульсных управляющих сигналов, узел 72 формирования кодов адресов блока памяти, узел 73 формирования импульсных управляющих сигналов, устройство 74 формирования сигнала Останов, узел 75, содержащий последовательно соединенные элемент И и усилитель, выход 76 сигнала Сброс, группу 77 выходов значения интервала времени Т, выход 78 сигнала разрешения интегри

рования, выход 79 тактовых импульсов для управления работой АЦП, выход 80 импульсов записи в регистр блока 3, выход 81 двоичных кодов адресов мультиплексора, выход 82 импульсов записи в блок 12, выход 83 эталонного единичного напряжения, группу выходов 84 импульсов записи в регистры усилителя 7 и блоков 13 и 14, выход 85 импульсов считывания из блока 12, выход 86 двоичных кодов адресов бло- ка 12.

Устройство работает следующим образом.

Образующийся на выходе усилителя 1 сигнал Xi(t) 1/Т x(t) далее поступает на входы интегратора 10 и блока 2 и через мультиплексор 8 на вход А1Щ 11, где выборки, выбранные в соответствии с теоремой Котельни- кова, преобразуются в двоичные коды.

х

устанавливающие в соответствующие моменты времени в усилителях блока 3 значения коэффициента передачи, со- ответствующие значениям выборок. При Э.ТОМ на выходах блоков 2-4, 10 устройства появляются сигналы соответственно вида:

f V4 ) М..;М. 5 -;-ile

2j

1 1 Т J l,ii,...,b,

(12)

х

,,(t) X2. (t) k 0,1,2,...K;

j J i

(13)

х

,(t) x, (t)dt; j 1,2,...L;(14)

(15)

x,(t) r5Mdt.

о

После окончания сигнала разрешения интегрирования (в момент времени t т) осуществляется фиксация в интеграторах блока 4 и интеграторе 10 напряжений т

4j

(Т) J Хз. (t) dt; j 1,2,...L; (16)

(Т)

-и.-4-J

x(t) dt.

(17)

30 х 45 50

Напряжение (17), снимаемое с выхода интегратора 10, через мультиплексор подается на вход блока 11, где преобразуется в двоичный код, который 55 записывается в регистр усилителя 7, устанавливая в нем соответствующий коэффициент передачи. Выходное напряжение усилителя 7 при этом пропорционально величине:

(18) блоке 6 преобразуется

j 1,2,...L

в напряжения

Mi

v - ,л

б Pi

Тогда на выходах блока 5 присутствуют сигналы, пропорциональные по амплитуде величинам:

(19)

H.j

х,х,, (Т) .

J 1,2,./.L. (20) Величины (20) преобразуются в блоке 1 1 в двоичные коды, которые затем записываются в регистры блока 13 (при сквозной нумерации регистров - в регистры с второго по (Ъ+1)-й регистры). При этом на L выходах блока 13 присутствуют напряжения, пропорциональные величинам Hj(j 1,2,...L). На их основе для каждого S-ro базиса (S 1,2,...S) и каждой т-й его составляющей (т 1,2,...М) в блоке 14 определяются М -S коэффициентов разложения RS корреляционной функции R(t) случайного процесса x(t в соответствии с формулой (10). При этом для каждых $ 1,2,..,S и га 1,2,, .. вьшолняются L операций, когда из блока 12 считываются и записываются в соответствующие регистры блока 14 L двоичных кодов величины Rshi: затем записывается в блок 12 двоичный код величины Rjh,. cooтвeтcтвVющий выходному напряжению блока I4t

Формула изобретения

Устройство для определения коэффициентов разложения корреляционной функции по системе ортонормированных базисных функций, содержащее усилитель, масштабный усилитель, блок апериодических фильтров, группу интеграторов, блок вычитания, группу усилителей, интегратор, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, масштабно-суммирующий блок, причем информационный вход усилителя является входом устройства, а выход соединен с входом блока апериодических фильтров, выход масштабного усилител соединен с входом усилителей группы, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входо

блока памяти, группа выходов которого 55 -пМтеля и с выходом интегратора.

соединена с группой информационных входов масштабно- суммирующего блока, отличающееся тем, что, с целью повьштения точности, в него вве-

дены два масштабных блока, мультиплексор и синхронизатор, причем масштабный усилитель содержит усилитель, цифроаналоговый преобразователь, сумматор, ключ, управляющий вход которого является входом знакового разряда группы разрядных входов кода коэффициента передачи масштабного усилителя, информационный вход ключа соединей с первым входом сумматора и выходом цифроаналогового преобразователя, информационный вход которого является информационным входом масштабного усилителя, вход задания коэффициента

5 передачи цифроаналогового преобразователя является входом группы значащих разрядов группы разрядных входов кода коэффициента передачи масштабного усилителя, выход ключа соединен

0 через усилитель с вторым входом сумматора, выход которого является выходом масштабного усилителя, первый масштабный блок содержит группу масштабных усилителей и регистр, группа

5 информационных входов которого является группой разрядных входов кода коэффициента передачи первого масштабного блока, вход разрешения записи регистра является входом разре- шения записи первого масштабного блока, разрядные выходы регистра соединены с соответствующими разрядными входами кода коэффициента передачи масштабных усилителей группы, инфор5 мационныё входы и вьгходы которых являются группой информационных входов и выходов первого масштабного блока соответственно, второй масштабный блок содержит группу масштабных уси- 0 лителей и группу регистров, входы разрешения записи которых являются группой входов разрешения записи второго масштабного блока, разрядные выходы регистров группы соединены с 45 разрядными входами кода коэффициента передачи соответствующих масштабных усилителей группы, информационные входы масштабных усилителей группы являются входом эталонного единично- 50 го напряжения второго масштабного блока, а вьгходы являются выходами второго масштабного блока, с выходом масштабно-сз ммирующего блока, с информационным входом масштабного усивход которого соединен с выходом усилителя, с группой выходов блока вычитания, группа выходов блока апериодических фильтров соединена с группой.

712871

информационных входов первого масштабного блока, группа разрядных входов кода коэффициента передачи которого соединена соответственно с группами разрядных входов кода коэффициента . передачи второго масштабного блока, масштабного усилителя и подключена к выходу аналого-цифрового преобразова968

теля, группа выходов первого масштабного блока соединена с группой входов, интеграторов группы, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока вычитания у: вторая rpjmna входов которого соединена с выходами соответствующих усняителей гр5гп- пы.

23

фиг.-З

(Pus. 2

)11

---Li J

ffl

J

П

fS

фиг. if

qOi/e.5

Редактор С.Лисина

Составитель В.Орлов

Техред И.Попович Корректор Н,Король

Заказ 7720/54Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного, комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано при классификации аналоговых сигналов. Целью изобретения является повьшение точности определения коэффициентов разложения корреляционной функции по системам ортонормированных базисных функций набора. Устройство содержит усилитель 1, масштабный усилитель 7, блок 2 апериодических фильтров, группу интеграторов 4, блок 5 вычитания, группу 6 усилителей, блок 9 управления, интегратор 10, аналого-цифровой преобразователь 11, масштабно-суммирующий блок 14, два масштабных блока 3, 13, мультиплексор 8. Работа устройства основана на разложении корреляционной функции по исходному базису экспоненциальных функций и пересчете коэффициентов разложения в новый базис на основе коэффициентов пересчета, хранящихся в блоке памяти, и соответствующих преобразований, выполняемых .в устройстве. 5 ил. (Л 1C 00 со Од фиг.1