Коррелометр Советский патент 1987 года по МПК G06F17/15 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для обработки информации специального назначения, и может быть использовано в различных областях науки и техники.

Цель изобретения - повышение быстродействия .

На чертеже изображена структурная схема коррелометра.

Коррелометр содержит блоки I, 5 памяти, первую группу регистров 2, вторую группу регистров 3 -3 , группу регистров памяти, группу умножителей 5 (матрица), умножители 61-64 , первую группу сумматоров 7,-7, вторую группу сумматоров В,-8;, , регистр 9 памяти коэффициента, группы элементов И 10 , группу элементов lli-ll сравнения, три элемента ИЛИ , анлого-цифровой преобразователь 13, счетчики 14 и 15, информационный вход 16, вход 17 синхронизации,вход 18 запуска, вход 19 управления перезаписью, выходы 20-23 отсчетов корреляционной функции.

Умножители 5 первой группы сформированы в виде матрицы, каждьш (i-t -(-1)-й столбец ( ,2,3,.., 5П 1) которой сдвинут относительно i-ro на один разряд вниз.

Работа коррелометра основана на использовании детерминированной не- эквит,истантной дискретизации.

Рассмотрим неэквидистантную дискретизацию эргодических сигналов x(t) , y(t- ). Для этого представим и

отсчеты х„(t)

ya(t-t)B виде произведения непрерывных сигналов x(t) и y(t) на решетчатые функции 1П (t) и II,(t-(), состоящие из нерегулярных последовательностей единичных дельта-импульсов:

Ш, (t)C:Kt-t);

Ш () ().

имеет

к-о

Корреляционная функция С, ( f) вид:

C,.,a()limM(x(t)y(t-t)l Ш, (t)liL(t- -Г). -Учитывая,, что процессы x(t), у(г.-Г) независимы от IU,j(f )j получаем

C,5(t)ltm(c,(t)C,,( r)j --«,

(1)

2920072

С К(рреляциоииой cbyHKiinef i ) одиозначи(5 связлна преоГф,-13О)Лияем Фурье слектральная мотность взаимодействия

откуда имеем

(pAf)-c,„з(iдt),

с учетом теоремы

fO

S,,,(f 6f) rim|s,,(,()),

т-.«(2)

Из выражений () и (2) следует, получения несмещенной оценки S,j(f) по дискретным отсчетам сигналов , (у,} процессы дискретизации 1, (t) должны быть такими, чтобы при спектральная плотность S,,(Puf) стремилась к периодической последовательности дельта-импульсов с шагом . Это равносильно условию, чтобы оценка корреляционной функции C,,j(iu.t) была определена для всех ,152,.,. и стремилась к постоянной величине, не зависящей от и Т:

lim С,5( с,Т)Н,

Т

Тогда з ачение формуле

.,()

определяется по

г Сх,(0- fj

C.,3(t).

Требуемым свойством обладают пе- риодические потоки П (t) с шагом

дискретизации e,t и частотой f l/At, а также стационарные стохастические процессы дискретизации U ,j(t), для которых при среднем интервале между импульсами п,. At и частоте fg l/mout

;f

1

корреляционная функция равна:

11пС„(0) 1/т,|

Т - оз

,2,,,,

limCJi&t) l/tn

f- соО

Очевидно, что максимальной величине

ние при каждом ницу:

т соответствует одно совпаде- изменении i на едиnm T/At.

а

C,() i/(

Импульсные потоки Ш, (t) со свойством корреляционной функции Одно совпадение можно получить детерминированным способом, подобрав специальным образом расположение единичных импульсов на заданном отрезке ,

Коррелометр работает следующим образом.

В блоки I,l5 памяти записываются дискретные значения опорного сигнала y(t) (У„-У,,; У„-у„, - , У,Г у ) согласно значениям импульсного потока Ш (t) , В регистры 4, -А записываются значения импульсного потока И ,(t) Kg, К„ Kj и К . соответственно, значение К , () не используется, так как при циклическом повторении . В регистр 9 записывается значение коэффициента масштабирования , Регистры и обнуляются. Счетчик 4 работает с коэффициентом деления N+1, счетчик 15 - с коэффициентом деления п+1. При включении коррелометра на вход 16 подается входной сигнал x(t), на вход 17 - последовательность импульсов тактовой частоты устройства, и один раз за все время работы коррелометра на вход 18 додается импульс запуска. Импуль с входа 18 через элементы ИЛИ 12, и 12 J подается на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13, управляющий вход регистра 2 , и управляющий вход ключа 10, . По переднему фронту, импульса АЦП 13 производит преобразование сигнала x(t). Полученное дискретное значение X поступает на информационный вход ключа 10 , который открывается передним фронтом импульса с элемента ИЛИ . Производится запись значения X, в регистр 2т, которое подается на первый столбец матрицы ум--- ножителей 5, где реализуются произведения х,у,, ,,, х,у,, х,у,, и х у. Результат суммируется с содержимым регистра 3,. Получен- ное значение суммы перемножается с записанным в регистр 9 значением коэффициента масштабирования в умножителе 6 ,, и результат поступает на выход 20.

При совпадении значений содержимого регистра 4 ,j со значением содержимого счетчика 14 в элементе 11 сравнения поступает импульс на элемент ИЛИ 12.J, на управляющий вход ключа 10 и на управляющий вход регистра 2, В это же время с выхода элемента ИЛИ 12 через элемент ИЛИ 12 , поступает импульс на управляющий вход АЦП 13. Этот же импульс подается на вход счетчика 15.В результате изменения содержимого счетчика 15 в блоках 1 памяти происходит сдвиг значений опорного сигнала y(t). Полученное из АЦГ 13 дискретное значение х . через ключ 10, записывается в регистр 2 ,j и поступает на второй столбец матрицы умножителей 5, где реализуются произведения

Зна.У,1

з,

чения , и ,

X у и X V ..

1 - 62

И содержимого реO гистра 3, суммируются в сумматоре 8 rj. Полученная сумма умножается на коэффициент масштабирования в умножителе 6 и подается на выход 21. При совпадении значения содержи5 мого счетчика 14 со значением содержимого регистра 4 происходит аналогичная запись дискретного значения X,,, полученного из АЦП 13, в регистр 2 первой группы. В это же время по

0 изменившемуся значению содержимого счетчика 15 происходит сдвиг значений опорного сигнала y(t) в блоках 1 памяти. С регистра 2 значение х поступает на третий столбец матрицы

5 умножителей 5, где реализуются про0

5

0

изведения , зУ,,

зУа.

,

J 43

.У., и

в сумматоре 8 j суммируются произведения ,,, х,у, и и содержимое регистра 3. Полученная сумма перемножается со значением содержимого регистра 9 и подается на выход 22.

Далее при совпадении значений содержимого счетчика 14 и содержимого регистра 4 аналогичным путем запиА

сывается значение х в регистр 2. и по значению содержимого счетчика 15 происходит сдвиг значений опорного сигнала y(t) в блоках 1 памяти. С регистра 2 значение х поступает на четвертый столбец матрицы умножителей 5, где реализуются произведения

5

0

ц%-,

У.-, .УЗ.

X 4 У 51- У

маторе 8 происходит суммирование произведений х у.

,у.1

ч

У,.

и содержимого регистра

X у и о. ъ1

Полученная сумма перемножается с содержимым регистра 9 и поступает на выход 23. В сумматорах 7, -7 накапливаются частичные суммы ,

Узз .У.г y. Л). чУз.. зУ.

х,У52 (7,,) и , (7,).

зАз

За два такта до сброса счетчика 14 в начальное состояние на вход 19 поступает стробирующий импульс, по заднему фронту которого происходит запись частичных сумм с выходов сумматоров 7:,-7,j в регистры 3,-3

УЙ

записывается в регистр 3 . Постро- бирующему импульсу с входа 19происходит снятие результатов совсех выходов 20-23 коррелометра.

Формула изобретения

Коррелометр, содержащий два счетчика, два сумматора, аиалого-цифро- вой преобразователь, блок памяти, элемент сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены п-2 (п - число отсчетов сигнала) блоков памяти, группа из п-1 регистров памяти, две группы регистров из п-1 регистров в каждой группе, п групп умножителей по п умножителей в каждой группе, регистр памяти коэффициента, п-1 умножителей ц-З сумматоров, группа из п-2 сумматоров, три элемента ИЛИ, (n-l)-rpynn элементов И, п-2 элементов сравнения причем выход каждого блока памяти соединен с первым входом одноименного умножителя каждой группы, вторые входы умножителей каждой г руппы соединены с выходом одноименного регисЧ ра первой группы, гтервый вход каждого сумматора соединен с выходом одноименного регистра второй группы, выход i-ro умножителя j-й группы (,...,n-j, ,.,.,n-l) соединен с (j+l)-M входом (i+j-l)ro сумматора, выход k-ro (k n-j+l,,..,п) умножителя j-й группы, кроме п-го умножителя ()-й группы, соединен с входом (i+j-n)-ro сумматора группы, выход каждого сумматора группы соединен с первым входом одноименного регистра второй группы, первый вход (п-1)-го регистра второй группы соединен с выходом п-го умножителя (п-1)-й группы, второй вход каждого регистра второй группы соединен с входом управления перезаписью коррелометра, инфогк- .ационный пход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом коррелометра, выход аь:алого-цифрового преобразователя соединен с первыми входами соответствуюшкх элементов каждой г руппы, выходы которых сое - динены с информационными входами соответствующих регистров первой

группы, первый и Е торой входы каждого элемента сравнения соединены с выходом соответствующего регистра памяти группы и выходом первого счетчика соответственно, счетный вход

которого является тактирующим входом коррелометра, первый вход пер1юг- го элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является входом запуска коррелометра,

выход каждого элемента сравнения,кроме первого, соединен с соответствующим входом третьего элемента ИЛИ,, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, BTopbse входы элементов И первой группы и вход разрешения сдвига первого рет истра первой группы соединены с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, вторые входы элементов И с второй по (п-1)-ю групп и регистров первой группы соединены с выходами соответствующих элементов сравнения, выход второго счетчика соединен с входом разрешения считывания каждого блока

памяти, выход каждого сумматора соединен с первым входом соответствующего умножителя, вторые входы каждого умножителя соединены с выходом регистра памяти коэффициента, а выходы являются выходами соответствующих отсчетов корреляционной функции.

/5

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к уст- ройствам для обработки информации специального назначения, и может быть использовано в различных областях науки и техники. Целью изобретения является увеличение быстродействия и повьшение разрешающей способ- I ности до максимально возможной,,при заданной длительности опорного сигнала , на основе применения детерми- рованной неэквидистантной дискретизации входного сигнала, благодаря организации умножителей в виде матрицы, каждый (1+1)-й столбец которой сдвинут относительно i-ro на один разряд вниз, и записи в блоки памяти коэффициентов опорного сигнала y(t), соответствующих дискретным значениям аргумента корреляционной функции. Коррелометр обладает большим быстродействием благодаря параллельной организации вычислительных процессов и снятия выходной информации при отсутствии необходимости запоминания всех отсчетов входного сигнала на интервале, равном длительности опорного сигнала. 1 ил. (Л