Адаптивный коррелометр Советский патент 1974 года по МПК G06F17/15 

1

Изобретение относится к специализированным цифровым вычислительным устройствам, предназначенным для определения корреляционных функций.

Известны коррелометры, в которых для выявления «тонкой структуры корреляционной функции измеряется много (до 1024) ее ординат, или путем введения дополнительной задержки можно изучить отдельные участки кривой корреляционной функции.

Такие устройства, содержащие аналого-цифровые преобразователи, блоки умножения, управления, реверсивные счетчики, блоки регулируемой задержки, не решают задачи устранения избыточности в измерениях и не позволяют реализовать оптимального измерения.

Целью изобретения является непрерывное поддержание 01птимального интервала восстановления по параметру при изменении крутизны корреляционной функции для сигналов с произвольными распределениями.

Для достижения этой цели коррелометр содержит блок формирования оценки восстанавливаемого значения корреляционной функции, подключенный к блоку умножения, к блоку формирования модуля разности и к блоку управления, блок формирования задержки, соединенный со схемой сравнения, блоком управления и блоком задержки, последовательно подключенные ключ, вычитатель и накапливающий сумматор; входы ключа соединены с блоком умножения и блоком управления, подключенным к управляющему входу вычитателя, один из информационных входов которого

соединен с выходом реверсивного счетчика, выход накапливающего сумматора подключен к блоку управления.

В основу работы коррелометра положены следующие принципы.

По заданной функции восстановления входного сигнала x(t), например (p(t), формируется грубая оценка восстановленной корреляционной функции, т. е. корреляционная функция измеряется не по самому сигналу, а по его

преобразованию в соответствии с восстанавливающей функцией.

Затем определяется точная оценка корреляционной функции по самому сигналу в точке, где достигается максимальное абсолютное

значение отклонения мел{ду значением корреляционной функции, определяемой непосредственно по сигналу и по его восстановленному значению. После этого определяется точная оценка

корреляционной функции, например, путем одновременного использования экспоненционального усреднения и щагового приближения. Максимальное абсолютное значение разности между точной оценкой корреляционной функции и грубой, восстановленной, сравнивается с заданной величиной и в зависимости от результата сравнения изменяется аргумент (интервал восстановления) корреляционной функции в большую или меньшую сторону. На чертеже показана структурная схема адантивного коррелометра. На входные аналого-цифровые нреобразователи 1 и 2 нодают случайные процессы x(t) и y(t). Преобразователи 1 и 2 преобразуют мгновенные значения аналоговых сигналов в цифровую форму, сигналы затем поступают с блока 1 через блок 3 управляемой задержки, а с блока 2 непосредственно на входы блока умножения 4, где производится перемножение сдвинутых друг относительно друга мгновенных значений входного сигнала. Перемноженные значения входного сигнала поступают на блок 5 формирования оценки восстанавливаемого значения корреляционной функции и через ключ 6 записи - в вычитатель 7. Причем перемноженные значения поступают в вычитатель 7 только один раз за цикл измерения через временной интервал, на котором ошибка восстановления корреляционной функции для выбранной функции восстановления достигает максимума. Например, для экстраполирующей функции восстановления по трем значениям вида: R (Tj 3 1л; (ti) + (k -1) „ -(,) + (-2)g) + + л:(/)г/, + (А-3)т„1,(1) где (йтп)-восстанавливаемое значение корреляционной функции; x,(ti) - значение первого случайного процесса, измеренного в момент времени U; + (-1)У. УЙ + (-2)д. + (-3)t«Jзначения второго случайного процесса, задержанного относительно первого на величину, кратную интервалу восстановления ТпМаксимальное значение ошибки восстановления записывается как 8 (т„) шах j fc) (k R (Ь„) I, где 6(Tn) - искомое значение корреляционной функции; е(йтп) - ошибка восстановления достигает максимума в конце интервала экстраполяции ТпДля выбранной функции восстановления блок 5 формирования оценки представляет собой накапливаюший сумматор. После формирования функции восстановления в блоке 5 через временную задержку йтп откроется ключ 6 записи, через который произведение }(ti}y(ti+kT;n) поступает на вычитатель 7; накапливающий сумматор 8, реверсивный счетчик 9 совместно с блоком управления 10 осуществляют точное определение оценки корреляционной функции б(Тп) аргументом k%nПри этом вычитатель 7, сумматор 8 и блок управления 10 производят предварительное грубое усреднение, например, по алгоритму экспоненциального сглаживания с малой постоянной сглаживания, а реверсивный счетчик 9, вычитатель 7 и блок управления 10 - одновременно алгоритм шагового приближения. На каждом цикле осуш.ествляется определение абсолютной величины разности между восстановленным значением корреляционной функции и ее истинным значением (т. е. более точной оценкой корреляционной функции, определенной не по восстанавливающей функции, а Но измеренным значениям входного сигнала) в блоке формирования модуля разности 11. С выхода блока 11 абсолютная величина разности поступает на схему сравнения 12, где она сравнивается с заданной пороговой величиной, поступающей с блока 13 задания ошибки. В зависимости от результата сравнения изменяется на некоторую величину временная задержка Тп; и в блоке 14 формирования задержки. Блок 14 управляет с помощью блока управления 10 временем задержки в блоке задержки 3 и запуском аналого-цифровых нреобразователей 1 и 2. Одновременно блок формирования задержки синхронизирует работу всех остальных блоков. Правило изменения времени задержки можно описать с помощью следующей формулы: -я+1 -„ 4- Д Sign 1 R (Ь) - в„ (Г„) I - е,, (3) где Тп+1 и Тп - интервалы восстановления корреляционной функции между двумя ее соседними значениями; so - заданное noporoBOt значение; Ат - дискретная величина задержки. По существу описанный коррелометр осуществляет параллельно-последовательный метод измерения корреляционной функции с сокращением избыточной информации в результатах измерения и сохранением постоянства погрешности измерения. Коррелометр обладает большим быстродействием еще и потому, что каждое последующее значение корреляционной функции измеряется с учетом информации о трех предыдущих значениях корреляционной функции путем коррекции результатов измерения по выбранной функции восстановления и заданного порогового значения. Причем коррекция одновременно осуществляется как по аргументу, так и по значению корреляционной функции. Предмет изобретения Адаптивный коррелометр, содержащий перый аналого-цифровой преобразователь, подлюченный к блоку умножения, соединенному с блоком управляемой задержки, нодклюенным ко второму аналого-цифровому пребразователю и к блоку управления, соедиенному с аналого-цифровыми преобразоватеями, блоком управляемой задержки, реверивным счетчиком, подключенным к блоку ормирования модуля разности, соединенному с блоком управления и со схемой сравнения, второй вход которой подключен к блоку задания ошибки, отличающийся тем, что, с целью непрерывного поддержания оптимального интервала восстановления по параметру при изменении крутизны корреляционной функции, коррелометр содержит блок формирования оценки, подключенный к блоку умножения, к блоку формирования модуля разности и к блоку управления, блек формирования задержки, соединенный со схемой сравнения, блоком управления и блоком задержки, Последовательно подключенные ключ, вычитатель и накапливающий сумматор; входы ключа соединены с блоком умножения и блоком управления, подключенным к управляющему входу вычитателя, один из информационных входов которого соединен с выходом реверсивного счетчика, выход пакапливающего сумматора подключен к блоку управления.