Устройство для вычисления корреляционной функции Советский патент 1989 года по МПК G06F17/15 

Фие.1

ю

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в гидроакустике, радиолокации при спектральном и корреляционном

анализе сигналов, представленных в цифровой форме.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для вычисления корреляционной функции; на фиг. 2 - схема блока формирования выходного массива.

Устройство (фиг. 1) содержит

первый блок 1 дискретного преобразования Фурье, блок 2 разделения спектров, согласованный фильтр 3, первый 4 и второй 5 блоки комплексного перемножения спектров, блок 6 смешива- ния спектров, второй блок 7 дискретного преобразования Фурье, блок 8 формирования выходного массива, блок 9 памяти коэффициентов, блок 10 управления согласованной фильтрацией, генератор 11 тактовых импульсов, счетчик 12, первый блок 13 операт,ив- ной памяти, первый блок 14 вычитания, третий блок 15 умножения, первый сумматор 16, третий блок 17 оперативной памяти, первый блок 18 умножения, второй блок 19 оперативной памяти, второй блок 20 вычитания, четвертый блок 21 умножения, второй сумматор 22, четвертый блок 23 оперативной памяти, второй блок 24 умножения и блок 25 памяти.

Блок формирования выходного массива (фиг. 2) содержит счетчик 26, элемент НЕ 27, первый 28 и второй 29 сумматоры, элемент И 30 и блок 31

памяти.

Устройство работает следующим образом.

Обработка сигналов начинается с цикла записи последовательностей отсчетов сигналов Х(п) и Y(n) в блоки 13 и 19 оперативной памяти. Отсчеты поступают на входы блоков 13 и 19, на управляющие входы которых с блока 25 памяти подаются сигналы, определяющие режим записи адресов, по которым записываются отсчеты. По окончании цикла записи начинается режим считывания, при этом блоки 17 и 23 работают в режиме записи. Считывание из блоков 13 и 19 ведется по двум адресам сразу из каждого. По-первому адресу считываются значения X()

и Y(tfT(n )), которые с первых выходов блоков 13 и 19 поступают на входы уменьшаемого первого и второго блоков 14 и 20 вычитания, по второму адресу - значения X(tp(n )) и Y(tp(n )), которые с вторых выходов блоков 13 и 19 поступают на входы вычитаемого первого и второго блоков 14 и 20 вычитания. С выходов последних снимаются значения разностей X(tn(nf))- -X(tp(n )) и Y(tn(n ))-Y(tp(n,)), ко- торые поступают на первые входы соответственно третьего 15 и четвертого 21 блоков умножения. же время на первых входах первого 18 и второго 24 блоков умножения удерживаются зна- чения X(tP(n )) HY(tp(n )), где , N -1 - номер отсчета отображенной последовательности; N - количество отсчето,в в отображении;

t (n ) (N-l) N - количество отсчетов в выборке. На вторые входы блоков 18 и 24 подается код коэффициента К (п ), а на вторые входы блоков 15 и 21 - код , коэффициента М(п(). С выходов третьего 18 и четвертого 24 блоков умножения снимаются значения произведений К (n )X(t„(n())- -X(tP(n ))J и К.Чп М/УО Сп ))- -Y(tp(n ))J , ас выходов первого 15 и второго 21 блоков умножений - значения произведений M(n1 ) X(tn(n )) и М(п ) -Y(t р(п )) , которые поступают на первые и вторые входы первого 16 и второго 22 сумматоров, с выходов которых снимаются значения:

X (n )K4n )X(tn(n ))-X(tp(n )) + +M(nr)X(tp(O);

Y (n )K (n )Y(tn(n))-Y(tP(n ))J + +M(n/)Y(t(,(n )),

где К(п ) - дробная часть значения

t(n ); tn(n )A-H; t P(nr)A;

A - целая часть значения t(n ); M(n ) l/-ft(n ).

Значений K(n ), M(n ), tn(n ) и tp(n ) заносятся в соответствующие разряды блока 25 памяти. Вычисленные значения Х (п ) и Y (n ) записываются в блоки 17 и 23 по соответствующим адресам. Время удерживания адресов и операндов на выходе блока 25 должно быть достаточным для срабатывания блоков 14, 20; 15, 21; 18, 24; 16, 22 и записи без искажения

в блоки I7 и 23 полученных результатов.

Йервый блок 1 дискретного преобразования Фурье вычисляет ZK (n )+jY (n )J - смесь спектров сигналов X (n ) и Yr (n ). Блок 2 разделения спектров разделяет смесь Z(K) на спектры и X (К) и Y (К)для ,,...,N /2-l:

Z(K)R(K)+jQ(K); X (K)A,,(K)+JBX (K); Y (K)A/(K)+jBy(K);

ния Rxy() и Ry/yi() в единый инфор мационный массив по алгоритму

RxV(m) А „ V R „1у « ) Л IА о v R х,у,( о )J .

Блок 10 управления формирует последовательность адресов К и N -К, по которым из запоминающих устройств .блоков вызываются операнды на входы 10 арифметических устройств.

А0 - лбгическое значение младшего адресного разряда счетчика 26 (фиг.2 блока 8 формирования выходного мас20

A,r(K)R(K)+R(N -K); )Q(K)-Q(N -K)

AV,(K)Q(K)+Q(N -K); B(K)R(N -K)-R(K)|5 сива Весовые коэффициенты для рабосчитая для N .

Согласованный фильтр 3 получает спектр Y (К) путем умножения спектра Y (К) на спектр фильтра . Значения коэффициентов фильтра для К 0,I,2,...,N /2-1 вычислены заранее и введены в память фильтра.

Y 1(K)Y (K)cos p -j sin р

Av.(K)+jBy(K); , l,2,...,Nr /2-1.

Блоки 4 и 5 комплексного перемножения спектров вычисляют взаимные спектры Тху(К) и TX,Y,(K) путем комплексного перемножения спектров по , алгоритму

Т//К)Х (К) -Y tK)Ux Y-(K)+jVyV(K) ; TxV00 X 00 Yf(K)U , (K)+jV,y(K);

tA

,l,2,...,N /2-l.

Блок 6 смешивания спектров вычисляет значения комплексной смеси:

G(K)L(K)+jM(K),(K)+jT,Y,(K);

L(К) Uxryi(K) (K) ; L (N -К) U/V (K)- -Vx-Y (K);

ты блоков I и 7 поступают на их входы задания весовых коэффициентов с выхо да блока 9 памяти коэффициентов, последовательность адресов К формируется на первом выходе блока 10 управления и поступает с него на управляющий вход согласованного фильтра 3 и на первые управляющие входы блока 6 смешивания спектров и блока 2 разделения спектров, последовательность

2 адресов формируется на втором управляющем выходе блока 10 управления и поступает с него на вторые управляющие входы блока 2 разделения спектров и блока 6 смешивания спек30 тров. Работа блоков 1 и 7 и блока 10 управления тактируется импульсами, поступающими на их тактовые входы с дополнительного выхода блока 8 формирования выходного массива, работа ко35 (торого тактируется импульсами, по- Iступающими на его вход с выхода тактового генератора 11.

40

Формула изобретения

Устройство для вычисления корреляционной функции по авт. св. № 1352501, отличающе е ся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены блок памяти, счетчик, четыре блока оперативной памяти, четыре блока умножения, два блока вычитания и два сумматора, причем счет- ный вход счетчика подключен к выходу отадшего разряда счетчика блока фор- .мирования выходного массива, а выход .соединен с адресным входом блока памяти, первый выход которого соединен с входами Запись - считывание первого и второго блоков оперативной ламяти, информационные входы которых являются соответственно первым и вторым информационными входами устройства, второй выход блока памяM(K)Uxv(K)-Vy,y(K); M(N -K)UxrY,(K) + +VxV(K);-Л КО, 1,2,...,N /2-1, считая для ,

Второй блок 7 дискретного преобразования Фурье вычисляет значения корреляционных функций ) и Rxy(0, являющихся действительной и мнимой частями комплексного значения DirVC ):

( ) РГС (K)J -RjrV( Я )+J R )

Блок 8 формирования выходного массива объединяет вычисленные значения Rxy() и Ry/yi() в единый информационный массив по алгоритму

RxV(m) А „ V R „1у « ) Л IА о v R х,у,( о )J .

Блок 10 управления формирует последовательность адресов К и N -К, по которым из запоминающих устройств .блоков вызываются операнды на входы арифметических устройств.

А0 - лбгическое значение младшего адресного разряда счетчика 26 (фиг.2) блока 8 формирования выходного мас

сива Весовые коэффициенты для работы блоков I и 7 поступают на их входы задания весовых коэффициентов с выхода блока 9 памяти коэффициентов, последовательность адресов К формируется на первом выходе блока 10 управления и поступает с него на управляющий вход согласованного фильтра 3 и на первые управляющие входы блока 6 смешивания спектров и блока 2 разделения спектров, последовательность

адресов формируется на втором управляющем выходе блока 10 управления и поступает с него на вторые управляющие входы блока 2 разделения спектров и блока 6 смешивания спектров. Работа блоков 1 и 7 и блока 10 управления тактируется импульсами, поступающими на их тактовые входы с дополнительного выхода блока 8 формирования выходного массива, работа ко(торого тактируется импульсами, по- Iступающими на его вход с выхода тактового генератора 11.

Формула изобретения

Устройство для вычисления корреляционной функции по авт. св. № 1352501, отличающе е ся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены блок памяти, счетчик, четыре блока оперативной памяти, четыре блока умножения, два блока вычитания и два сумматора, причем счет- ный вход счетчика подключен к выходу отадшего разряда счетчика блока фор- .мирования выходного массива, а выход .соединен с адресным входом блока памяти, первый выход которого соединен с входами Запись - считывание первого и второго блоков оперативной ламяти, информационные входы которых являются соответственно первым и вторым информационными входами устройства, второй выход блока памя51

ти соединен с адресными входами первого и второго блоков оперативной памяти, первые выходы которых подключены к входам уменьшаемого соот-- ветственно первого и второго блоков вычитания, входы вычитаемого которых соединены с вторыми выходами соответственно первого и второго блоков оперативной памяти и первыми входами соответственно первого и второго блоков умножения, вторые входы которых соединены с третьим выходом блока памяти, четвертый выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого блоков умножения, вторые входы которых соединены с выходами соответственно первого и вто- рого блоков вычитания, выходы тре729166

тьего и четвертого блоков умножения соединены с первыми входами соответственно первого и второго сумматоров, вторые входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго блоков умножения, выходы первого и второго сумматоров соединены с информационными входами соот- 10 ветственно третьего и четвертого блоков оперативной памяти, входы Запись - считывание которых подключены к пятому выходу блока памяти, выходы третьего и четвертого 15 блоков оперативной памяти подключены соответственно к первому и второму входам первого блока дискретного преобразователя Фурье.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в гидроакустике, радиолокации, при спектральном и корреляционном анализе сигналов, представленных в цифровой форме. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости- достигается введением в устройство счетчика 12,четырех блоков оперативной памяти 13, 17, 19 и 23, двух блоков вычитания 14 и 20, четырех блоков умножения 15, 18, 21 и 24, двух сумматоров 16 и 22 и блока памяти 25, отображающих входные сигналы в логарифмический масштаб времени. Результат вычислений инвариантен к доплеровской дисперсии, за счет чего выигрыш в помехоустойчивости прямо пропорционален величине базы обрабатываемых сигналов. 2 ил.

0sn5sr.7

28

От$л7

гв

27

Н5л1

Л

17 т 5л. 11

фиг. 2

10

Ъ1

Л

26