Автокоррелятор Советский патент 1993 года по МПК G06F15/336 

со

00

со

00

S

Јь.

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники и предназначено для оперативного определения автокорреляционной функции в масштабе реального времени.

Цель изобретения-повышение быстродействия,

Структурная схема автокоррелятора приведена на фиг, 1.

Структурная схема блока памяти приведена на фиг. 2.

Автокорреллятор (фиг, 1) содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок памяти 2, коммутатор 3, первый-4 и второй 5 элементы задержки, первый б, второй 7, третий 8 м четвертый 9 перемножители, пер-. аый 10 и второй 11 сумматоры, первый-12 и второй 13 делители, интегратор 14, элемент И 15, генератор тактовых импульсов 16, триггер 17, информационный вход 18 и вход запуска 19.

Блок памяти 2 (фиг, 2) содержит первое 20 и второе 21 запоминающие устройства, первый 22-и второй 23 элементы И, элемент ИЛИ 24, пероый 25 и второй 26 счетчики, инвертор 27 и делитель 28.

Автокоррелятор работает следующим образом.

Автокоррелятор работает по следующему алгоритму

НМг)

1 N

1 : х,х

i +м

х ( X i-l-1 X i+м +X|X i + м + 1 ) + + X i + 1 X i +м +1 , (1 )

где: W - объем выборки, М - число вычисляемых ординат автокорреляционной функции. Как следует из выражения (1) в определении корреляционной функции принимают участие не только сдвинутые на IV) отсчеты Xi и Xi+м. но и соседние с ними Хн-1, Xi+м-и. Это позволяет учесть наличие корреляционной связи между соседними отсчетами.

Аналого-цифровой преобразователь 1 производит дискретизацию входного аналогового сигнала по импульсам квантования. При .поступлении импульса запуска на вход запуска 19 производится обнуление блока памяти 2 и триггер 17 устанавливается в единичное состояние. Установление триггера 17 в единичное состояние разрешает запись информации в блок памяти 2, открывает элемент И 15 и устанавливает коммутатор 3 в такое состояние, что на первый и второй выходы его проходят отсчеты,

поступающие на второй и четвертый входы. Открывание элемента Л 15 позволяет проходить импульсам с выхода генератора тактовых импульсов 15 на синхровход

5 аналого-цифрового преобразователя и на вход записи блока памяти. Аналого-цифровой преобразователь 1, по поступающим на его синхровход импульсам квантования, производит преобразование поступающих .

10 аналоговых сигналов на вход 18 и цифровой код. Эти цифровые отсчеты, с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 поступают . на информационный вход блока памяти 2,в котором, по импульсам, поступающим на

15 вход записи,записываются в запоминающие устройства блока памяти. Одновременно с этим цифровые отсчеты с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 проходят на первый и второй информационные

20 выходы коммутатора 3. В элементах задержки 4 и 5 осуществляется задержка поступающих цифровых отсчетов на один такт. В первом цикле работы автокоррелятора М 0. Если обозначить, что на первом выходе

25 коммутатора 3 присутствует отсчет Хн-1, то тогда на выходе элемента задержки 4 - Xj. В этот момент на втором выходе коммутатора 3 присутствует отсчет XI+M-H, а на выходе элемента задержки 5 - Хн-м. При указанных

30 выше обозначениях на выходе первого 6 перемножителя получается результат перемножения Xi-n Xj-t-м-и, на выходе второго перемножителя 7 - -Xi+i Xi+м, на выходе третьего перемножителя 8- ХгХн-м-н и на

35 выходе четвертого перемножителя 9 - ХгХ|+м. Результаты перемножения с выходов второго 7 и третьего 8 перемножителей суммируются в сумматоре 10, на выходе ко- . торого. получается следующий результат

40 Xi+i -Xi+ м XiXi+M+1. В делителе 12 осуществляется деление полученного результата на 1/2.

На выходе сумматора 11 получается резуль1тат Хн-1 Xi+M+l + 2-(Xj-MXi+M + XjXj+M+l) + X;Xi+M,

45 который в делителе 13 делится на 1/(ЗМ). В интеграторе 14 происходит накопление результата. По окончании процесса накопле- . ния на выходе интегратора 14 вычисляется ордината автокорреляционной функции,

50 т.е. полностью реализуется алгоритм (1), По окончании накопления, т.е. по истечении N импульсов квантования заканчивается запись информации в блок памяти 2 и на его синхровыходе появляется импульс по кото55 рому триггер 17 устанавливается в нулевое состояние. Установление триггера 17 в нулевое состояние приводит к закрыванию элемента И 15, к переключению блока памяти 2 на считывание информации, а коммутатор 3

переключается так. что на его первый выход проходят отсчеты, поступающие на первый информационный вход, а на второй выход - поступающие на третий информационный вход. Начинается считывание информации с блока памяти 2. Первый цикл считывания осуществляется при М 1. По окончании N импульсов считывания, начинается считывание информации при М 2 и т.д. Для получения М значений автокорреляционной функции необходимо (М-1) раз воспроизвести хранящуюся в блоке памяти 2 копию записанного туда сигнала. После этого снова поступает импульс на вход запуска и процесс работы повторяется. В дальнейшем работа автокоррелятора аналогична.

Блок памяти 2 (фиг. 2) работает следующим образом.

При поступлении импульса обнуления на вход обнуления блока производится об- нуление делителя 28, коэффициент деления которого равен и счетчика 26. При поступлении разрешающего уровня на управляющий вход блока открывается элемент И 22. В результате этого, импульсы, поступающие на вход записи, проходят на синхровходы записи первого 20 и второго 21 запоминающих устройств и по ним осуществляется за- пись информации, поступающей на информационный вход блока, по ячейкам памяти, адрес которых определяется кодом поступающим на адресный вход. Код адреса для запоминающего устройства 20 определяется кодом счетчика 25, который подсчи- тывает импульсы, проходящие через элемент И 22 и элемент ИЛИ 24, а. код-адреса запоминающего устройства 21 определя- ется суммой кодов счетчика 25 и счетчика 26. Однако код счетчика 26 при записи ин- формации равен нулю, и, следовательно , код адресов запоминающих устройств 20 и 21 при записи совпадает. Делитель 28 осуществляет подсчет импульсов. При появлении импульса на выходе делителя 28, он выдается на синхровыход блока, обнуляет счетчик 25 и увеличивает состояние счетчика 29 на единицу. В дальнейшем начинается процесс считывания информации с запоминающих устройств. При этом, так как в счет- чике 26 находится код единицы, то считывание информации с запоминающего устройства 21 осуществляется с адреса на единицу большем, чем с запоминающего устройства 20. Импульсы считывания прохо- дят через элемент И 23, так как на выходе инвертора 27 высокий уровень, проходят через элемент ИЛИ 24 и подсчитываются счетчиком 25, код которого определяет код адреса считывания, и делителем 28. При появлении импульса на выходе делителя 28

обнуляется счетчик 25, а состояние счетчика 26 увеличивается на единицу. В дальнейшем работа блока памяти аналогична.

Формул а изобретения Азтокоррелятор,- содержащий аналого- цифровой .преобразователь, информационный вход которого является информационным входом автокоррелятора, узел памяти, четыре блока умножения, интегратор, два сумматора, два делителя, коммутатор и генератор тактовых импульсов, причем первый выход коммутатора соединен с первыми входами первого и второго блоков умножения, второй вход последнего соединен с первым входом третьего блока умножения и подключен к второму выходу коммутатора, выходы первого и третьего блоков умножения соединены с входами первого сумматора, выход которого через первый делитель подключен к первому входу второго сумматора, второй-и третий входы которого соединены соответственно с выходами второго и четвертого блоков умножения, а выход через второй делитель подключен к входу интегратора, выход которого является выходом автокоррелятора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два элемента задержки, элемент И и триггер, а узел памяти содержит два блока памяти, делитель, элемент НЕ, два счетчика, два элемента И, элемент ИЛИ и сумматор, выход которого соединен с ад- р есным входом первого блока памяти, выходы блоков памяти подключены к первому и второму информационным входам коммутатора, первый выход которого через первый элемент задержки-соединен с. вторым входом третьего и-первым входом четвертого блоков умножения, выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу элемента И, первому входу первого элемента И узла памяти и через .элемент НЕ - к первому входу второго элемента И узла памяти, второй вход которого соединен с выходом элемента И и подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с информационными входами блоков памяти и третьим информационным входом коммутатора, второй выход которого через второй элемент задержки соединен с вторыми входами первого и четвертого блоков умножения, входом обнуления автокоррелятора являются S-вход триггера и входы обнуления первого счетчика и делителя узла памяти, выход которого подключен к R-входу триггера, к входу обнуления второго счетчика и счетному входу первого счетчика, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к адресному входу второго блока памяти и выходу второго счетчика, счетный вход которого соединен с информационным входом делителя узла памяти и подключен к выходу элемента ИЛИ, входы которого соединены с входами

второго и первого элементов И узла памяти, второй вход которого соединен с входами управления записью блоков памяти, управляющим входом коммутатора и вторым входом элемента I/I и подключен к прямому выходу триггера.

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и.предназна- чено для оперативного определения автокорреляционной функции в масштабе реального времени. Цель изобретения - повышение быстродействия. Автокореллятор содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок памяти 2, коммутатор 3, элементы задержки 4, 5, перемножители 6-9. сумматоры 10 и 11, делители 12 и 13, интегратор 14, элемент И 15, генератор тактовых импульсов 16, триггер 17, информационный вход 18 и вход запуска 19. В автокорреляторе осуществлено введение коммутатора, триггера, элемента И и двух элементов задержки, что позволило в процессе записи информации осуществлять и вычисление нулевой ординаты автокорреляционной функции. 2 ил.