Коррелятор Советский патент 1988 года по МПК G06F17/15 

(Л

с

4

СХ) 00

с нецелочисленными интервалами времени между отсчетами к, ближайшей орди нате корреляционной функ7дии. Коррелятор содержит распределитель 1 импульсов, элементы памяти 2, 15, блоки 3

ди яьUA4813

умножения, ключи 4, блоки 3 коммутации, сумматоры 6. счетчики 7, 10, 12, блоки 8 деления, элементы ИЛИ 9, П., 13, элемент 14 задержки, генератор Г6 тактовых импульсов. 2 ил, .

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения в реальном масштабе времени корреляционных функций текущих стационарных случайных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами. Целью изобретения является увеличение точности. Повышение точности достигается за счет увеличения интервала дискретизации кор- реляционной функции и автоматического отнесения промежуточных произведений

1

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения в реальном масштабе времени корреляционных функцций текущих стационарных случайных процессова представленных неравноотстоящими отсчетам

Целью изобретения является увеличение точности.

На фиг. I представлена структурная схема коррелятора; на фиг. 2 - структурная схема блока коммутации.

Коррелятор содержит распределител

1импульсов, группу из п элементов

2памяти, п блоков 3 умножения, п ключей 4, п блоков 5 коммутации,

m сумматоров 6, га счетчшсов 7 первой группы,т блоков 8 деления,п многовхо- довьк элементов ИЛИ 9, п счетчиков 10 второй группы, п двухвходо- вьк элементов ИЛИ 11, п счетчиков 12 третьей группы, элемент ИЛИ 13, элемент 14 задержки, элементы 15 памяти и генератор 16 тактовых импульсов. Блок 5 коммутации (фиг. 2) содержит дешифратор 17, m элементов И 18 и m ключей 19.

При цифровых корреляционных измерениях интервал принудительной дискретизации исследуемых процес- сов обьино равен интервалу дискретизации корреляционной функции й 2 . В случае неравномерной дискретизации входных процессов это приводит к су щественному возрастанию статистической погрешности результата. Уменьшить эту составляющую погрешности можно введением дополнительной методической погрешности в результат измерения с одновременным умень- шением статистической погрешности.

Указанная компенсация осуществляется увеличением интервала дискретизации fit -пропорционально некоторому коэффициенту кратности

„ С)

При этом номер ординаты корреляционной функции (КФ), к которому нужно относить текущее промежуточное произведение отсчетов, отстоящих друг от друга на интервале At; , можно определить следующим образом;

Г -

At; t

.|«

где -1 - операция взятия целой части.

Таким образом, к 1-ой ординате КФ относятся все промежуточные произведения отсчетов, интервалы времени между которыми лежат внутри интервала (I-uf- 0,5; I-u c -i- 0,5), т.е. чис ло N-J увеличивается приблизительно в k раз

N, N-j.k, (3)

и, соответственно, статистическая погрешность уменьшается в -лПс раз.

При малых объемах выборки и больших k. процессов увеличение Д ГГ по сравнению с t в k раз приводит к существенному уменьшению в k раз статистической погрешности измерения при незначительном увеличении методической погреашости. Для устранения методической погрешности, вносимой в дисперсию процесса, в нуле- вую ординату корреляционной функции следует относить лишь те промежуточ- ные произведения, интервалы времени между которыми строго &t; О, и отбрасьшать те отсчеты, для которых &t 0:

41- 0.5 О, 0 ut; 0,5Л,

(4)

Текущую взаимокорреляционную функцию с учетом неравномернцй дискре

1

Mfc

M.

М-1

.; И

де с .(1)

м,

k.

k-я текущая корреляционная функция, ран- 10 ная числу неусредненных пар произведений, относящихся к 1-ой ординате взаимокорреляционной функции; 15 количество отсчетов первого процесса для k-ой его реализации; i-й отсчет k-текущей центрированной реали- 20

j

1, если

О, если нет,

Г tK.;,e -tK.; Л L b&t, J

К.;

- метка времени 1-го отсчета k-ой реализации первого I процесса; t. . . - метка времени отсчета k-ой

-т t

реализации второго процесса, отстоящего ,от i-ro осчета первого процесса на 1 номеров.

Коррелятор реализует алгоритм (5) и работает следующим образом.

Перед началом работы счетчики 7, 10, 12, элементы 2 памяти, сумматоры 6 обнулены. В первый элемент 15 памяти заносится код N-k, где N 2 , где р - разрядность дополнительных счетчиков 12, k - коэффициент кратности (1). Во второй элемент 15

памяти заносится код N -. -j. Код

первого элемента предназначен для реализации заданного коэффициента пересчета счетчиков 12, равного k. Код второго элемента предназначен для реализации (2).

Во время работы коррелятора на его вход задания режима работы подается единичный потенциал, который открьшает ключи 4 на все время работы.

С приходом первого синхроимпульса начинает работать генератор 16 тактовых импурьсов.

1444813

тизации можно записать следующим образом:

М-1

И

k. .ue j 5)

.t+e

Л J

зации первого процесса

количество одновременно обрабатьшаемых отсчетов k-й центрированной реализации второго процесса;

(1+1)-й отсчет k-текущей центрированной реализации второго процесса J

I (6)

0

Первый синхроимпульс второго процесса поступает на вход распределителя 1 импульсов и разрешает запись первого отсчета второго процесса в первый элемент памяти. Одновременно этот синхроимпульс поступает на вход разрешения записи-считьша- ния элементов 15 памяти и меняет со- 5 держимое местами. Таким образом,код

« k

N - - поступает на входы задания начального состояния счетчиков 12.Этот код записьшается по сигналу распре- „ делителя I импульсов, проходящему через элемент ИЛИ 1I, в первый счетчик 12. Таким образом, обеспечивается адресация произведений отсчетов процессов в соответствии с (2). После этого первым синхроимпульсом второго процесса через элемент 14 задержки через время, достаточное для записи кода N-k в первый счетчик 12, содержимое элементов 15 памяти опять меняется местами. Таким образом, на входы счетчиков 12 подается код N-k который присутствует там до прихода следующего синхроимпульса второго процесса. С момента поступления ко-

5

0

55 да

N -5 ° первый счетчик 1 2 он

начинает подсчет импульсов времени, приходящих на его счетньй вход с генератора 16 импульсов через At,

51

Первый счетчик 10 осуществляет подсчет импульсов переполнения первого счетчика 12, по которым, кроме того, в этот счетчик 12 заносится код N-k, находящийся на входах счетчиков 12. С приходом первого отсчета первого процесса на выходе первого счетчика 10 образуется код, который соответствует номеру орди- наты корреляционной функции, определяемой по вьфажению (2).

По первому синхроимпульсу первого процесса частичное произведение

о а

У,- X, поступает на вход сумматора 6 с номером, соответствующим коду в первом счетчике 10, а содержимое счетчика 7 с таким же номером увеличивается.

Для последующих отсчетов второго процесса по их синхроимпульсам происходит последовательная запись значений этих отсчетов в элементы 2 памяти с номером:

1 (i)

fnodn

+ 1

(7)

(принцип циркуляционной организации памяти).

По этим же синхроимпульсам обнуляются одноименные счетчики 10. В од ноименные счетчики 12 заносится код

N - 2

На выходах блоков 3 умножения формируются частичные произведения, которые по синхроимпульсам первого процесса через открытые ключи 4 и блоки 5. коммутации заносятся в соот- ветств гющие сумматоры 6, которые совместно со счетчиками 7 и блоками 8 осуществляют усреднение результата. С приходом последнего отсчета k-ой реализации первого процесса на выходах блоков 8 деления образуются оценки k-текущей взаимокорреляционной функции в соответствии с выражением (5).

Для получения средней оценки вза- имокорреляционнной функции на вход коррелятора последовательно подаются отсчеты всех реализаций ансамбля реализаций процессов. На этом коррелятор заканчивает свою работу.

Для ТОГО чтобы избежать внесения методической погрешности в нулевую ординату автокорреляционной функции, на вход задания режима работы подается,нулевой потенциал, таким образом, ключи 4 становятся управ

5

0

5

5

0

О

136

ляемь 4и. Они управляются выходами счетчиков 10 и выходами распределителя 1 1-1мпульсов для случая/ (4) . При этом первый и второй информационные входы поразрядно соединяются между собой.

В случае вьшолнения условий (4) на выходе соответствующего многовхо- дового элемента ИЛИ 9 образуется нулевой потенциал, который запирает соответствующий ключ 4. При строгом равенстве ut- О на соответствующем выходе распределителя 1 импульсов образуется разрешающий сигнал, который через соответствующ1от многовходо- вый элемент ИЛИ 9 открьшает соответствующий КЛЮЧ 4 для прохождения квадрата соответствующего отсчета в пер- ;вый сумматор 6, соответствующий ну- Ьевой ординате взаимокор реляционной функции, т.е. дисперсии.

Блоки 5 коммутации (фиг.2) по синхроимпульсам первого процесса, приходящим через их управляющий вход па элементы И 18, осуществляют распределение кодов частичных произведений отсчетов процессов, приходящих на их информационные входы, на свои соответствующие выходы, номера которых соответствуют кодам, приходящим на управляющие входы блоков 5 коммутации.

Число элементов 2 памяти п выбирается из условия niim, m - цифровой эквивалент €(, д. Разрядность элементов 2 памяти, блоков 3 умножения, сумматоров 6, блоков 8 деления определяется разрядностью информационных входов устройства. Разрядность р счетчиков 12 определяется как

Р

(

max

log

+ 1

at,

50

Разрядность q счетчиков 10 определяется как

q log,,p + 1

55

Разрядность г счетчиков 7 определяется как

г ,+ i.

Формула изобретения

Коррелятор, содержащий распределитель импульсов, группу элементов памяти, группу блоков коммутации, группу накапливающих сумматоров, первую группу счетчиков и группу блоков деления, причем информационные входы элементов памяти группы соединены между собой и являются первым информационным входом коррелятора, входы разрешения записи-считьшания элементов памяти группы соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов, синхронизирующий вход которого является первым синхронизирующим входом коррелятора, первые входы блоков умножения группы соединены между собой и являются вторым информационным входом коррелятора, вторые входы блоков умножения группы соединены с выходами соответству ющих элементов памяти группы, упра вляющие входы блоков коммутации группы соединены между собой и являются вторьм синхронизирующим входом коррелятора выходы младшего разряда одноименных выходов блоков коммутации группы объединены и подключены к счетному входу соответствующего счетчика первой группы, выходы старших разрядов одноименных выходов блоков коммутации группы объединены и подключены к входам соответствующих накапливающих сумматоров группы, выходы которых соединены с входами делимого соответствующих .блоков деления группы, входы делителя которых соединены с выходами соответствующих счетчиков первой группы, входы блоков деления группы являются выходов коррелятора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в него введены группа ключей, группа многовходовых элементов ИЛИ, группа двухвходовых элементов ИЛИ, вторая и третья группы счетчиков, элемент ИЛИ, элемент задержки, два элемента памяти и генератор тактовьк импульсов, причем выходы распределителя импульсов соединены с первыми входами соответствующих многовходовых элементов ИЛИ группы и соответствующих двухвходовых элементов ИЛИ группы и входами установки в О соответствующих счетчиков второй группы, выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих блоков коммутации группы и с вторыми входами соответствующих многовходовых элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих ключей группы, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих блоков умножения группы, выходы ключей группы соединены с информационным

входами соответствующих блоков коммутации группы, а синхронизируюощй вход распределителя импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ и входом элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входами разрешения записи- считывания первого и второго элементов памяти, информационньп вход второго элемента памяти соединен с выходом первого элемента памяти, информационный вход которого соединен с выходом второго элемента памяти, выход первого элемента памяти соединен с входами установки начального состояния счетчиков третьей группы, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетными входами счетчиков третьей группы, выходы переполнения которых соедиие- ны со счетными входами соответствующих счетчиков второй группы и вторыми входами соответствующих двухвходовых элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с входами разрешения работы счетчиков третьей группы, третьи входы многовходовых элементов ИЛИ группы соединены между собой и являются входом задания режима работы коррелятора.

0

4OmKj

j

TL

Влак коммутации

/8

TL

Щ

U i 5

Фиг. г