КОРРЕЛЯТОР Советский патент 1973 года по МПК G06G7/19 

Изобретеш-ю относится к снециализированным средствам аналоговой вычислительной техннки, предназначенным для анализа случайных процессов, например, для расчета корреляциОНных функций в различных областях науки п техники. Известны корреляторы на ортогональных фильтрах, основными достоинствами которых я-вляется отсутствие опециалышго устройства задержки (или запоминания) сигнала и получен ие результата в виде аналитического выражения- ортогонального ряда. Наиболее удобными для практической реализации являются корреляторы на фильтрах Лагерра. Коррелятор на ортогональных фильтрах состоит из нескольких фильтров, блоков перемтшжения и усредняющих устройств. Каждому фильтру (ил-и каждой ячейке последовательного фильтра) соответствует один блок перемножения и одно усредняющее устройство. Общее количество фильтров, блоков перемножения и усредняющих устройств равно количеству определяемых членов ортогонального ряда. Входная клемма одного из исследуемых сигналов соединена со вхо.дами всех фильтров. Выход каждого фильтра соединен с одним из входов соответствующего блока перемножения. Со вторыми входами всех блоков перемножения соединена входная клемма для другого исследуемого сигнала. Выходы блоков перемножения соед:м-1ены со входами усредняющих устройств. Выходные сигналы усредняющих устройств пропорциональны коэффициентам а„ разложения корреляционной функции в ортогональный ряд. Недостатком известных ортогональных корреляторов является то, что предложенные до иастояидето времени эмпирические способы подбора постоянной фильтров Лагерра и схемы, реализующие эти способы, основаны на некоторых априорных сведениях об исследуемых процессах. Например, требуется знание щцрнны спектра сигналов или предполагается, что корреляционная функция имеет некоторый оиределенный вид. Но даже эти эмпирические способы не дают возможности получить паи-более точную аппрокспмацию корреляционной фуикции. Кроме того, в реальных условиях обычно не имеется необходимой информации об исследуемых процессах, и постоя-нная фильтров выбирается произвольно, что приводит к существенНЫЛ1 отличиям получаемой оценки корреляциoHHoii функции от действительной корреля.ц)онной функции. Целью предлагаемого изобретения является }-величенне точности аппроксцмации корреляционной функции стационарных процессов , неизвестными параметрами. В частности, обес3

печение минимальной экопокенцпалыю взвешбнной среднеквадратичной пог.реш«остн.

В описываемОм корреляторе эта цель достигается введением блока поиска экстремума некоторой фуПКции от коэффицкеитов разложения, входы которого подсоедияены к выходцам блоков усреднения, а выход - к упрйлляющкм входам фильтров. Конкретный в-ид да ИНон функц.ии зависнт от критерия тачнсстп алпроксиМацнп коррелящионной функшп (т. с. от выражения логрешиости аипрок има цни). Наиример, при мииИМПзации экспоненциально взвешенной среднсквадратнчной погрешнскти аппроксимации.

()Ve г, с/т, ()

к о

где Гд(-показатель корреляции, определяемый ИЗ условия

- у Кт,

(2)

f /()( и

J

функция от коэффициентов то-ждественно равна первому коэффициенту разложения, а блок поиска экстремума служит для поиска максимума данного коэффициеита.

На фиг. 1 изображена блок-схема коррелятора на ортогональных фильтрах с блоко м иоъска Экст1ремума функции от коэффициентов; на фиг. 2 - блок-схема коррелятора, минимизирующего погрешность аппроксимации вида (1).

Коррелятор (см. фиг. 1) содержит фильтры /-о Лагерра пулевого, первого, второго и высших порядков (на чертежах не показаны фильтры более второго порядка и относящиеся к этим фильтрам блоки), блоки перемложения 4-6, блоки усредиения 7-9 и блок поиска экстремума 10. Клемма первого входного сигнала подсоединена ко входам фильтров 1-3. Клемма второго входного сигнала подсоединена ко входам блоков перемножения 4-6. Ко вторым входам блоков перемножения подсоединены выходы фильтров. Вы.ходы блоков неремноженИЯ 4-6 соединен ; соответственно со входами блокоВ усреднения 7-9, я выход последних подсоединены ко входа м блока поиска экстремума. Выход блока поиска эксгремума соединен с перестраиваемыми элементами фильтров 1-3 (эта связь показана штриховоГ линией).

Корректор (см. фиг. 2), иредназпаченпый для 1 Н1 имизащп-1 югрешности вида (1), имеет только один вход блока поиска экстремума 10, к которому нодсоединен зыход блока усреднения 8.

Структур ая схема блока иоиска экстрему.ма содержит устро 1ство сравнения // текущего ирошло -о значений коэффициента аь за1юмгг а1оп-1ее стройство 12, ключ 13, устройстг о 14 изменения шага перестройки и ис: юлнительное устройство 15 перестройк г остоянно 1 фильтров.

Выход блока усреднения 8 подключен к устройству срап1;еиия // и ко входу к/поча / Вы4

ход ключа подключен к запоминающему устройству 12, выход которого подключен ко второму входу устройства сравнения 11, выход которого подключен ко входу исполнительного устройства 15 и ко входу устройства 14, выход vOToporo подключен к исполинтельному устройству.

Коррелятор работает следуюш.нм образом.

На фильтры подается исследуемый

.i(0.

Выходной сигнал фильтров, онределяемый сверткой его имлульсной реакции и сигнала u(t), имеет следующий вид:

1 t 2

l ,, Т Г

III (i-r)dr

.) -Ьл 1)

Сигналы Vn (i) с выхода каждого фильтра поступают на блоки перемножения, где умножаются на второй сигнал tL2(t). Нанряжение с выходов блоков перемножения нодаются на входы блоков усреднения на интервале Го. Напряжения на выходах блоков усреднения пропорциональны коэффинпентам разложения корреляциоиной функции в ряд Лагерра:

Ч.„ )(h

....V--.-„ , ., ..чу1,1. (4)

о ч /

Эти сигналы ноступают па входы блока поиска экспремума. После окончания интервала измерения Го в блоке поиска экстремума происходит вычислеп1 е функции от коэффициентов и сравнение с ее предыдущим значеиие.м. В зав1 симости от результатов сравнения ироисходит изменение ностоянной фильтров Т таким образом, чтобы носле ряда измерений функция от коэффициентов ириобрела экстремальное значение. Сигнал, уира1 ;ляющ)Й перестроГгкой фильтров, передается иа фнльтры с глз1хода блока поиска экстремума.

В частнести, коррелятор (см. фиг. 2), ,изирующий 1 огрешиость вида (1), работает следу ОН1. образом.

Сигнал fli с выхода блока усреднения 8 i oстуиает на устройство сравнения 11, где иосле окончания интервала измерения сравнивается со своим прошлым значение, храняи1имся в запом И а ОП1ем устройстве 12. В зависимости от резул л та сравнения изменяется щаг нерестройки фпл1)Тров устройством 14, и осу Цсствляется перестройка (изменение иостоянной времени) фильтров исполнительным устройством 15. Пе)сстройка осуп1,ествляется таким образом, чтобы иоследующее значение коэффнцие гта Ui было больше предыдущ.его. Носле окоичания иерестр01ы-:т открывается 13, н запоминающее устройство 12 за юмииаст текущее значепме коэффициента а. которое затем сравнивается со внов) измереин1)м.

Никл измерения г овторяется до тех иор, не будет найдено максимальное значение коэфф цне гга cii. Соответствующая этому значению коэффициента постоянная фильтров Т создает мпнт.гал.ую югреи111ость вида (1).

Предмет изобретения

1. Коррелятор, содержащий ортогональные фильтры, блоки перемножения, первые входы которых подключены к выходам соответствующих фильтров, вторые входы подключены к первой входной клемме коррелятора, а выходы блоков перемножения соединены со входамп соответствующих блоков усреднения, сигнальные входы фильтров подключены ко второй входной клемме коррелятора, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности работы, он содержит блок поиска экстремума, входы .которого подключены к выходам блоков усредiieiiiiH, г: Еыхсд с управляющими 15ходамп фильтров.

2. {(оррслятор ко п. , отличающийся те, что блок поиска экстремума содержит запоми}1а1ощсе стрсйстзо, выход которого подключс 1 к первому входу устройства сравнения, второй йход которого соединен со входом блока экстремума н через ключ - со входе:; з;-;г.см1Г;1аюп;его устройства, выход устройсг.5а сравнения подключен к первому входу испо, ;:отельного устройства непосредственно, а ко зторсму - через устройство изменения щага, iiepBbui выход исполнительного устройства соединен с ключом, второй выход подключе« к выходу блока поиска экстремума.