Устройство для определения интервала корреляции Советский патент 1991 года по МПК G06F15/336 

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано для анализа стационарных эргодических случайных процессов, в частности для определения глубины связанности процессов.

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже представлена структурная схема устройства для определения интервала корреляции.

Устройство для определения интервала корреляции содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 1, первый и второй регистры 2 и 3, блок 4 сравнения, третий 5, второй 6 и первый 7 элементы задержки, первый счетчик 8, первый блок 9 элементов И, дешифраторы 10110-М, второй блок 11 элементов И,

второй счетчик 12, дешифратор 13 значения частоты, генератор 14 тактовых импульсов, делитель 15 частоты, группу элементов И 16, элемент ИЛИ 17, третий счетчик 18, группу изМ, где 2/3(п-2)триггеров 19, группу блоков 20 элементов И, входы 21 задания кодов сравнения, группу блоков 22 сравнения, дополнительную группу 23 элементов И, первый дополнительный элемент ИЛИ 24, дополнительный элемент 25 задержки, второй дополнительный элемент ИЛИ 26.

Устройство работает следующим образом.

Первый регистр группы 19 устанавливается в единичное состояние, остальные регистры группы обнуляются, на генераторе 14 тактовый импульсов устанавливается начальная тактовая частота fH, которая соответствует условия тн« f к; где f« 1 / ДТК; ДТк - интервал корреляции исследуемого сигнала.

Регистры 2 и 3 обнуляются. Тактовая частота поступает на вход делителя 15 частоты, где осуществляется деление тактовой частоты в виде ft kifM (I - 1,.. I), k ki, если

j i, kj 1 - заранее набранные коэффициенты и формирование на каждом из выходов делителя i 11 последовательностей импульсов с частотами fi. Выбор конкретной

частоты fi, в соответствии с которой производится дискретизация по времени исследуемого сигнала x(t), осуществляется на основании содержимого счетчика 12 при помощи дешифратора 13, группы элементов И

16 и элемента ИЛИ 17.

Исследуемый сигнал x(t) поступает на информационный вход аналого-цифрового преобразователя 1, в котором с периодом АТ| 1/fi происходит дискретизация сигнала путем преобразования его текущего уровня в двоичный цифровой код. Результат каждого аналого-цифрового преобразования исследуемого входного сигнала устройства запоминается соответственно на один

и на два шага в регистрах 2 и 3.

Блок 4 сравнения производит сравнение очередного пришедшего значения сигнала x(t|) с задержанными на АТ| и 2ATi в регистрах 2 и 3 x(t)-i) и x(tj-2). По результату

сравнения на выходе блока формируется единичный импульс в случае, если x(tj) (t,-i) x(tj-2) или x(tj) x(t)-i) x (tj 2).

Вырабатываемые блоком 4 сравнения импульсы подсчитываются счетчиком 8. Одповременно в счетчике 18 подсчитывается требуемое число п отсчетов сигнала x(tj) в моменты tj, j 1,. .,n.

При накоплении счетчиком 18 числа hk, контролируемого одниг из блоков сравнения группы 22, на второй вход блока элементов И 9 подается сигнал с выхода дополнительного элемента ИЛИ 24 разрешая прохождение накопле1,-,си в сченике 8 суммы поворотных точек на дешифратор 10

первые выходы дешифраторов IOi-Юм соответствуют случаю отсуствия корреляции в дискретизированном сигнале Вторые вч- ходы дешифраторов 10i -10м соответствуют

случаю коррелированное™ дискретизиро- ванного сигнала. Третий выход дешифраторов 101-10м соответствует случаю высокой колебательности исследуемого сигнала. Последний случай возникает либо при неудачном выборе fH начальной тактовой частоты генератора 14, либо при наличии в сигнале узког.олосной составляющей большой мощности.

Проверка коррелированности дискре- тизированого сигнала x(tj). tj+i tj-H/fi в дешифраторах 10-1:10-М производится ча основании следующего критерия. В случае некоррелированности сигнала (т.е. в случае шума) среднее количество поворотных точек р (в которых наблюдается очередной локальный минимум или максимум x(tj)) выражается формулой М р - 2/3(п-2), где п - суммарное число точек дискретизированно- го по времени сигнала x{t), подвергающихся анализу. Известно также, что с увеличением п величина р может рассматриваться как распределенная по нормальному закону с

дисперсией и сред

90

н е к в адратическим отклонением Op VD р . С учетом отмеченного в качестве критерий коррелированности процесса может быть рассмотрен следующий.

Если значение р (накопленное в счетчике 2) таково, что выполняется I I 3 Ор, сигнал x(tj) является шумом. Если 0р, то x(t) является коррелированным. Если р + 3 Ор, то сигнал x(tj) является быстро колеблющимся.

Образование единичного потенциала на вторых выходах дешифраторов 10- 1:10-М приводит к изменению содержимого группы триггеров 19-1:19-М, которое, в свою очередь, обеспечивает последующий поиск более точного значения интервала корреляции путем анализа более продолжительных реализаций x(tj), либо в предельном случае выдачу искомого интервала корреляции.

Поступление сигналов с третьих выходов дешифраторов 10-1:10-М, объединенных в единый сигнал элементом ИЛИ 26, свидетельствует о необходимости изменения начальной тактовой частоты генератора 14.

Появление единицы на первых выходах дешифраторов 10-1:10-М происходит при условии, что дискретизированный очередной частотой fi сигнал x(tj) является шумом и требуется выбор новой частоты fk fi Для проведения дискретизации сигнал x(t) новой частотой fi-ц fi один из выходов первой группы выходов дешифратора 10 поступает

ш

10

15

20

25

30

55

35

40

45

50

через соответствующий открытый элемент И группы 23 и элемент ИЛИ 24 на счетчик 12, увеличивая на единицу его содержимое, и через элемент 25 задержки на счетчики 18 и 8, обнуляя их. В соответствии с новым значением счетчика 12 происходит возбуждение очередной шины дешифратора 13, которая, в свою очередь, открывая другой элемент И из группы 6, делает рабочей новую частоту f,fi fi, при этом ДТц-i ДТ|,

Последовательное уточнение значения интервала корреляции достигается путем последовательного увеличения числа отсчетов исследуемого сигнала и соответствующим сопоставлением этому увеличению переменного числа диапазоне поворотных точек. С этой цепью на входах 21-1:21-М устанавливается увеличивающаяся последовательность чисел отсчетов исходного сигнала, например 64, 128, 256. Дешифраторы 10-1:10-М настраиваются на анализ зафиксированного в сумматоре числа поворотных точек, возникающих при соответствующем выборе числа отсчетов исследуемого сигнала. Далее работа устройства происходит следующим образом. В начале процесс x(tj) анализируется при числе отсчетов, равном, например. 64. До тех пор, пока не возбудится вторая выходная шина дешифратора 10-1. происходит постепенное изменение частоты fi нл fi-и через каждый 64 отсчета сигнала в момент сравнения содержимых счетчика 18 и кодовой шины 21-1 в блоке 22-1 сравнения. Как только происходит возбуждение второй шины дешифратора 10-1. производится обнуление триггера 19-1 и установка в единичное состояние второго триггера 19-2. После этого открывается второй блок 22-2 элементов И и начинает происходить отсчет уже каждых, например. 128 отсчетов x(tj) и т.д. В момент возбуждения второй выходной шины последнего дешифратора 10-М группы данный сигнал открывает блок элементов И 11 и в выходную шину устройства подается содержимое I счетчика 12, которое соответствует номеру контролируемой частоты fi. Значение величины интервала корреляции определяется по формуле гк 1 /Мн.

Формула изобретения Устройство для определения интервала корреляции, содержащее аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, два регистра, три элемента задержки, три счетчика, группу элементов И, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, элемент ИЛИ. два блока элементов И, дешифратор значения частоты, первый дешифратор .

причем вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства, а выход подключен к первому информационному входу блока сравнения и информационному входу первого регистра. выход которого соединен с вторым информационным входом блока сравнения и информационным входом второго регистра, выход которого подключен к третьему информационному входу блока сравнения, вы- ход которого соединен со счетным входом первого счетчика, разрядные выходы которого подключены к информационному входу первого блока элементов И, выход которого соединен с входом первого де- шифратора, разрядные выходы второго счетчика подключены к k-разрядным входам дешифратора значения частоты, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, выходы которых подключены соответственно к входам элемента И ПИ, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика, тактовым входом аналого-цифрового преобразователя и входом первого элемента за- держки, выход которого соединен с тактовым входом блока сравнения и через второй элемент задержки - с тактовым входом второго регистра и входом третьего элемента задержки, выход которого подключен к тактовому входу первого регистра, выход генератора тактовых.импульсов соединен с входом делителя частоты, выходы которого подключены соответственно к вторым входам элементов И группы, вход генератора тактовых импульсов является входом запуска устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены группа из М триггеров (где М р 2/3(п-2), р - среднее количество и max, п - суммарное число точек дискретизиро- ванного по времени сигнала x(f)j, M-1 дешифраторов, группа из М блоков элементов

И, группа из М блоков сравнения, дополнительная группа из М элементов И, два дополнительных элемента ИЛИ и дополнительный элемент задержки, причем выход первого дополнительного элемента ИЛИ соединен со счетным входом второго счетчика, управляющим входом первого блока элементов И и через дополнительный элемент задержки - с установочными входами первого и третьего счетчиков, первый

выход 1-го () дешифратора соединен

с первым входом i-ro элемента И дополнительной группы, вторые входы элементов И дополнительной группы соединены с соответствующими выходами блоков сравнения группы, первые информационные входы которых соединены с оззрядмыми выходами третьего счетчика, второй выход )-го 0 1М-1) дешифратора соединен с входом сброса j-ro триггера группы и установочным входом О И) го триггера группы, второй выход М-го дешифратора соединен с управляющим входом второго блокг, элементов И, выход которого является выходом значения интервала корреляции устройства, разрядные выходы второго счетчика соединены с информационным входом второго блока элементов И, третий выход 1-го дешифратора соединен с соответствующим входом второго дополнительного элемента ИЛИ, выход которого является выходом индикации ошибочного выбора частоты устройства, выходы триггеров группы соединены соответственно с управлящими входами блоков элементов И группы, выходы которых соединены с соответствующими вторыми информационными входами блоков сравнения группы, информационные входы блоков элементов И группы являются входами задания кодов сравнения устройства,, выходы элементов И дополнительной группы поключены к входам первого допол- нителоного элемента ИЛИ.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для анализа стационарных эргодических процессов, в частности при определении глуби- ны связанности процессов. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит аналого-цифровой преоб