Многоканальный знаковый коррелометр Советский патент 1976 года по МПК G06F17/10 

(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЗНАКОВЫЙ КОРРЕЛОМЕТР равления соединен с управляющим входом блока переключения процессов и через вт рой элемент И с другим входом элеме та ИЛИ, Выход генератора импульсов о роса подключен к нулевому входу триг гера управления и другому входу второго элемента И. Входы блока переключения процессов подключены к первому и второ му входам коррелометра, а выход соедин с информационным входом второго блока сравнения, второй вход которого подключ к нулевой шине. Это уменьшает статистическую погреш ность измерения. На чертеже гриведена структурная схе ма устройства. Устройство, имеющее входы 1 и 2, со держит блок переключения процессов 3, первый и второй блоки сравнения 4 и 5, генератор случайного равновероятного сиг нала 6, генератор импульсов опроса 7, блок равнозначности и распределения 8, блок накопления 9, блок формирования ну левой ординаты 10, элемент ИЛИ 11, первый 12 и второй 13 элементы И и триггер управления 14. Входы коррелометра 1 и 2 подключены соответственно ко входам блока переключения процессов 3. Вход 1 соединен с сигнальным входом первого блока сравнения 4, вспомогательный вход которого связан с генератором случайного равновероятного сигнала 6. Выход блока 3 под ключен к сигнальному входу второго блок сравнения 5, вспомогательный вход котор го соединен с нулевой шиной. Выходы блоков сравнения подсоединены к соответствующим сигнальным входам блока равнозначности и распределения 8, сигнальные выходы которого подключены к блоку накопления 9, а дополнительный выход через блок формирования нулевой ординаты 1О - ко второму входу элемента И 13. Выход генератора 7 связан с управляю щим входом блока сравнения 5, с первым управляющим входом блока 8, нулевым входом триггера управления 14 и вторым входом элемента И 12, выход которого через элемент ИЛИ 11 подключен к управляющему входу блока сравнения 4. Второй вход элемента ИЛИ соединен с управляющим выходом блока 8, единичным входом триггера управления 14 и первым входом элемента И 13, выход которого связан со вторым входом блока 8. Выход триггера управления 14 подклю чен к первому входу элемента И 12 и к управляющему входу блока 3. Коррелометр может измерять корреляционные и взаимные корреляционные -функции. При измерении функций прибор работает f определяя оценку математического ожидания произведения знаков одного и второго - суммы второго и вспомогательного сигналов. В исходном состоянии схемы триггер управления 14, находится в нулевом состоянии и элемент И 12 заперт. Блок 8 находится в состоянии, при котором появление импульса на его первом управляющем входе вызывает формирование импульса на его управляющем выходе. В этом режиме работа блока переключения процессов 3 не влияет на работу коррелометра, так как на его входы подан один и тот же сигнал xCt). Его функции проявляются только при измерении взаимной корреляционной функции. Напряжение реализации (t} центрированного случайного процесса X, (t) подводимое ко входу 1, подается на информационный вход блока сравнения 4 непосредственно, а на информационный вход блока 5 - через переключатель, шунтирующий блок 3. (Переключатель на схеме не показан, так как входит в состав блока З). С приходом первого импульса опроса от генератора 7 на первый управляющий вход блока 8 на его управляющем выходе появляется импульс, который через элемент ИЛИ 11 поступает на управляющий вход блока сравнения 4. С приходом этого импульса происходит сравнение сигнала X(i:) с напряжением вспомогательного случайного равновероятного сигнала UCt) генератора 6. В результате образуются знаковые сигналыпри (t)U(t,) п- при x(t)U(t,), первый сигнальный которые поступают вход блока 8 В этот же момент времени t импульс с управляющего выхода блока 8 переводит триггер управления 14 в единичное состояние, в результате чего открывается элемент И 12. Кроме того, сигнал X Ct)сравниваетвается с нулевым потенциалом в блоке сравнения 5, который в этот момент времени опращивается импульсом с генератора 7. На выходе блока сравнения 5 появляется напряжение, соответствующее знаку входного сигнала х, (t ) . Оно подается на второй сигнальный вход блока 8, где эти знаковые сигналы перемножаются и их произведение направляется через дополнитель 1ый выход в блок формирования нулевой ординаты 10. В момент времени i, отличающийся от t на период опроса j второй им пульс генератора 7 проходит через откры тый элемент И 12 и элемент ИЛИ 1 на управляющий вход блока сравнения 4, на выходе которого появляется напряжение SLgn 1 (t ). Одновременно этот импульс опроса переводит триггер управлени 14 в нулевое состоящие. В результате запирается элемент И 12. Напряжение реализации х. С i) сравнивается с нулевым потенциалом в блоке 5 и преобразуется в знаковую функцию StgnxCt) Оба си нала знаковых функций подаются на соответствующие входы блока 8, где перемно ются и их произведение направляется в первый канал блока накопления 9. С 1ФИХОДОМ третьего импульса в моме времени t т опращивается только блок сравнения 5. На вход блока 8 с выхода блока сравнения 4 по-прежнему поступает сигнал (i;),ac выхода блока сравнения 5 - сигнал X (t ). На выходе бл 8 появляется произведение Sl04i2(t Jsign которое направляется во второй канал блока накопления 9. Поскольку период сл дования импульсов опроса генератора 7 постоянен и равен т , произведение мо но записать в форме Stg-nKtp SLgnxCt +T), с появлением следующего импульса опроса, в момент времени -fc ц вновь опра- щивается блок сравнения 5, и в третий канал блока накопления 9 проходит произведение(t)-sCgnxCt 21Г и т. д. При ( п + 1)-ом импульсе опроса в 1Л -и канал блока накопления 9 проходит произведение Sign I(t,) &cg4ix Ctj +(n-)tD, где П - число одновременно вычисляемы ординат корреляционной функции и число каналов в блоке накопления 9. На этом заканчивается первый цикл вычисления корреляционной функции, и коррелометр приходит в исходное состояние. Очередной (п + 2)-й импульс проход через блок 8 и элемент ИЛИ 11 на управляющий вход блока сравнения 4, вновь опрашивает его и на его выходе снова формируется сигнал Sttfn 71 (t). Од повременно импульс с управляющего выхода блока 8 вновь приводит триггер управления 14 в единичное состо5шие и отпирает элемент И 12. Произведение сигналов sign 2(tj)x (tf,4.2) снова поступает Е блок 10 и суммируется. В следующий момент времени t импульс опроса переводит триггер управления 14 в нулевое состояние и вновь закрывает элемент И 12. При этом на соответствующие входы блока 8 поступают сигналы .Ctr, + 3 которые перемножаются и направляются в первый канал блока накопления 9, где суммируются. Таким образом, цикл повторяется. После того, как в блоке 10 накопится заранее заданное число, например 10 Л на выходе блока появляется сигнал, который ототпирает элемент И 13 . По окончании текущего N 20 цикла импульс, вырабатываемый на управляющем выходе блока 8, через открытый элемент И 13 поступает на второй управляющий вход этого блока, запрещая прохождение сигналов в блок накопления 9. Коррелометр переводится в режим вывода результатов измерения на индикатор. В результате в каналах накопления 9 образуются суммы, соответствующие ординатам нормированной корреляционной функции. При вычислении нормированных взаимных корреляционных функций переключатель, щунтирующий блок 3, отключен и на сигнальный вход блока сравнения 5 поступает то сигнал X (t ) , подаваемый на вход 1, то сигнал YCt)j подаваемый на вход 2, в зависимости от состояния блока 3. При этом сигнал x(i) поступает на вход блока сравнения 5 только в интервале времени между моментами t L+1 в каждом L -ом цикле, так как только в этот промежуток времени триггер управления 14 находится в единичном состоянии . В это же время блок 8 пропускает получаемое произведение сигналов 5ignl(i,) из блока сравнения 4 на из блока сравнения 5 через дополнительный выход на блок 10. Все остальное время в течение каждого цикла блок 3 подает сигнал )на вход блока сравнения 5, и работа устройства полностью соответствует работе при вычислении корреляционной функции. В результате в блоке формирования нулевой ординаты 10 накапливаются произведения сигналов, соответствующие произведению знаковых функций несдвинутых ajv гументов, а в блоке накопления 9 - пронэ ведения сигналов, соответствующие проиг ведению знаковых функций, аргументы кот рых отличаются на время задержки. После того как в блоке 10 накопится число, равное 1О , в каналах блока накопления 9 образуются суммы, соответствую щие ординатам нормированной взаимной корреляционной функции при условии, что законы распределения вероятностей одинаковы для обоих случайных процессов. Введение новых несложных элементов выгодно отличает описанный коррелометр от прототипа, так как, сохраняя преимущества прототипа-простоту устройства, позволяет существенно уменьщить статистическую погрешность измерения. Это дает возможность при измерении корреляционной функции с заданной погрешностью значительно уменьшить продолжительность анализа, т. е. длительность реализации ис следуемого случайного процесса, что особенно важно в тех ситуациях, когда длительности строго ограничены. Так, например, для гауссовых случайных процессов требования к длительностям реализаций случайных процессов снижается более чем в пять раз. Формула изобретения Многоканальный знаковый коррелометр, содержащий два блока сравнет:ия, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам блока накопления через блок равнозначности и распределени первый управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов опро 8 са и с управляющим входом второго блс ка сравнения, генератор случайного равновероятного сигнала, выход которого noj: ключен к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого является первым входом коррелометра, и триггер управления, отличающ ийся тем, что, с целью повыщения точности, коррелометр содержит блок формирования нулевой ординаты, блок переключения про цессов, первый и второй элементы И и элемент ИЛИ, причем один из выходов блока равнозначности и расгфеделения со&динен через блок формирования нулевой ординаты и первый элемент И со своим вторым управляющим входом, управляющий выход блока равнозначности и распределения подключен к другому входу перьвого элемента И, единичному входу триггера управления и через элемент ИЛИ к управляющему входу первого блока сравнения, выход триггера управления соединен с управляющим входом блока переключения процессов и через второй элемент И - с другим входом элемента ИЛИ, выход генератора импульсов опроса подключен к нулевому входу триггера управления и другому входу второго элемента И, выходы блока переключения процессов подключены к первому и второму входам коррелометра, а выход соединен с информационным входом второго блока сравнения, второй вход которого подключен к нулевой шине. Источники информации, принятые во внимание три экспертизе: I. В. Н. Жовинский, В. Ф. Арховский, Корреляционные устройства. Энергия, 1974.г, стр. 153. П . Авт. свид. СССР № 304583 М Кл. С,06 F 15/34 1971 г.