Устройство для определения функции когерентности Советский патент 1988 года по МПК G06F17/18 G06F17/14 G06F17/15 

fu/W)

Изобретение относится к области прикладного анализа случайных процессов и может быть использовано для исследования разнообразных динамических систем, в диарностике механических систем и т.д.

Цель изобретения - повышение точности (при определении функции когерентности за счет уменьшения числа арифметических операций посредством организации вычисления с помощью одного дискретного преобразования Фурье сразу произведения спектральных плотностей).

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит мультиплексор 1, ко1 рвлометр 2, блок 3 дискретного преобразования Фурье (ДПФ), блок 4 памяти, блок 5 деления и блок синхронизации.

Устройство работает следующим образом.

Для определения функции когерентности

У М I Sy(tof/S X SJ, (о1 (1)

необходимо определить следующие функции |s,|(ul, S(co) , S(oi) . В устройстве определение спектральной плотности мощности случайного сигнала Zit(t) реализуется при помощи косинус-преобразования найденной корреляционной функции R(in) сигнала Z.

(со )

5

L I O

Cos raoi-h.

к(т)

-к; (о

.

(2)

где Q - объем выборки сигнала, h .-ц - корреляционное окно; t, - период дискретизации.

На входы устройства поступают отсчеты корреляционных функций К(, K.N, K,(w) процессов х и у .

Функции когерентности (1) вычисляется в два этапа. На первом этапе вычисляется числитель (о )и запоминается в блоке 4 памяти, на втором этапе вычисляется знаменатель 8(и) х X SJw производится деление блоком 5.

Сигнал 7 блока 6 согласования подключает второй информационный вход мультиплексора 1, устанавливает коррелометр 2 в режим вычисления автокорреляционной функции (АКФ), а блок 4

902

памяти - в режим записи. По сигналу 8 блока 6 формируются отсчеты АКФ К,„(п) от -N до +N временного ряда К (п), поступающего на третий вход последовательности отсчетов устройства. Отсчеты К,ц(п) поступают в блок 3 дискретного преобразования Фурье где определяется спектральная плотность мощности в соответствии с (2).При этом по сигналу 9 в блоке 3

ДПФ входная последовательность R,u(n) умножается на корреляционное окно h.

по сигналу функции SR

10 вычисляется К отсчетов ,и выходе блока 3 ДПФ с точностью до множителя формируется оценка квадрата модуля т.е.

S,.j(),

(а)

2Т

л(а+1)

S,,(co)f. (3)

По адресам, формируемым сигналом 11 блока 6, отсчеты (3) записываются в блок 4 памяти в К ячеек.

5 На втором этапе сигнал 7 блока 6 подключает первый информационный вход мультиплексора 1, устанавливает коррелометр 2 в режим вычисления взаимной корреляционной функции (ВКФ)

0 а блок 4 памяти - в режим считывания. Сигналы а К(п) и 1, К,(п) , представляющие собой отсчеты от -N до +N АКФ соответствующих сигналов х и у„,поступают соответственно на

первый и второй входы последовательности отсчетов устройства. По сигналу 8 блока 5 коррелометром 2 вычисляется Q+1 отсчетов ВКФ Rgi,(n), которые поступают в блок 3 ДПФ, где

0 аналогично предыдущему вычисляется оценка спектральной плотности мощности сигнала RgLCn) по алгоритму (3), при этом на выходе блока 3 ДПФ с точностью до множителя формируется

5 оценка

2

Sn (со )

(СО)

S.,(CO),

0

аь (Q+1)

которая поступает на блок 5 деления, одновременно с оценкой (3) SR (со) из блока 4 памяти по сигналам 11 блока 6. В результате на информационном выходе устройства формируется оценка функции когерентности (1)

55 гг)Таким образом, на втором этапе вычисления функции когерентности с помощью одного ДПФ вычисляется сразу

произведение S (u)

S (со ).

1368890

Формула изобретения преобразования Фурье, вход разреше- Устройство для определения функ- ния приема и вход начала вычислений ции когерентности, содержащее муль- которого подключены соответственно К типлексор, коррелометр, блок дискрет- третьему и четвертому выходам блока ного преобразования Фурье, блок памя- синхронизации, пятый выход которого ти и блок синхронизации, первый подключен к адресному входу блока па- выход которого подключен к входу уп- мяти, информационный вход которого равления записью/считыванием блока подключен к выходу блока дискретно- памяти, входу синхронизации приема го преобразования Фурье, о т л и- коррелометра и управляющему входу чающееся тем, что, с целью мультиплексора, первьш информацион- повышения точности, в него введен ный вход которого является входом блок деления, выход которого являет- первой последовательности отсчетов ся информационным выходом устройст- устройства, входом второй последова- 5 ва, входом задания взаимокорреляцион- тельности отсчетов которого являет- ной функции которого является второй ся вход первой последовательности от- информационный вход мультиплексора, счетов коррелометра, вход второй по- выход блока дискретного преобразова- следовательности отсчетов которого , ния Фурье подключен к первому входу подключен к выходу мультиплексора, 20 блока деления, второй вход которого второй выход блока синхронизации под- подключен к выходу блока памяти, а ключен к тактовому входу корреломет- первый выход блока синхронизации под- ра, выход которого подключен к инфор- ключен к синхронизирующему входу бло- мационному входу блока дискретного ка деления.

Изобретение относится к прикладному анализу случайных сигналов, анализу функционирования разнообразных динамических систем, их испытаний, диагностике и разработке технических средств анализа. Цель изобретения - повышение точности. Для того в устройство введен бЛок 5 деления, входы которого соединены соответственно с выходом блока 4 памяти, в котором хранятся результаты преобразования- Фурье автокорреляционной функции от взаимокорреляционной функции анализируемых входных сигналов, и с выходом блока 3 дискретного преобразования Фурье, осуществляющего преобразование взаимокорреляционной функции от автокорреляционной функции входных сигналов. 1 ил. (Л