Устройство для определения матриц корреляционных и спектральных функций Советский патент 1979 года по МПК G06F17/18 G06F17/15 G06F17/14 

36 пф вый и второй блоки коммутации, ( Ц 1 ) - и блок программного управления, п в каждый из каналов введены блоки регистров,выходнои блок регистров и блок Коммутации, соответствующие входы и выходы которого подключены к соответствующим выходам и входам блоков регистров, входы и выходы которых соединены соответственно с выходами и входами блока аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей, блока выбора сомножителей, блока умножения, блока деления, блока сложения, блока формирования случайных чисел и блока программного управления, второй вход и выход которого через выходной блок регистров Подключены к соответствующим выходу и входу первого блока коммутации, ( L4 1 ) - и вход и выход которого подключены соотвественно к выходу и входу первого блока регистров, втрой вхо и второй выход которого подключены соответственно к выходу и входу ( )-г блока пpoгpa 1мнoгo управления, второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу и входу второго блока регистров, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом второго блока коммутации. На чертеже приведена блок-схема опи сываемого устройства, состоящего из L коррелометров 1, содержащих блок преобразователей 2 (аналог-код и код-аналог), блок выбора сомножителей 3, блок умножения 4, блоки регистров 5-11, выходной регистр 12, первый 13 и второй 14 регистры, блок деления 15, блок ело жения 16, блок формирования случайных чисел 17, блок nporpax-iMHoro управления 18, блоки коммутации 1О-21, общий блок программного управления 22. Блок коммутации, имеет те же функции, что и упоминаемый в технической литературе блок щин. Устройство работает следующим образом. Перед измерением на основе апри- орных данных с ( L + 1 )-го блока программного управления 22 черев его первые регистры 13, через блок коммутации 2 О во все коррелометры 1, через блоки регистров 12 во все их блоки про граммного управления 18 записываются одновременные программы, а общая блок-программа хранится в (L+ 1 .)-М; блоке программного управления 22. В соответствии с программами корре лометры 1 совместно с ( L f 1 ) -м i блоком коммутации 20 измеряют все стро63и корреляционных и спектрациокных матиц, а также Ц математических ожиданий входных процессов, поступающих на Входы коррелометров 1. Однотипность блок-программ, наборов блоков и их связей во всех коррелометрах 1 и между ними, позволяют рассмотреть работу устройства на примере вычисления функций |R|g| математического ожидания т в коррелометре 1. В соответствии с блок-программой в блоке программного управления 18 задаются Щаг по времени , щаг по задержке лТд OjgAt шаг по частотё число ординат на участке,чис- ло участков, объем, выборки апертуры аппроксимации , fff 6 функций матриц IIRII llmll IIGII . После этого в коррелометре 1 производится измерение функций -(l,g и математического ожидания ГП. по рекуррентным алгоритмам вида: .T. T.-/ nK-Nll,.,vl , (/) m m,+NVxK-nn.) (j) где гл текущие оценки корреляционной функции, например, и математического ожидания соответствующего процесса, объем выборки} TIj.,- К-е произведение, например,- вида 2,(Кд1о4Тп,+Дф х 2 :д1о4Дф,)/ 2(кд1о41:н;- -ДФк|) РУбый отсчет, равный трем старшим разрядам суммы отсчета | (, С))) и случайного числа к,х; отсчет второго процесса Xj(t); )ii К-е значение случайной паузы между (X-f )-м и К-м циклами; X,j - отсчет X CtCAto-frnAto-f ДЧ,,.,) процесса Х а) , формируемый, {в конце участка по аргументу при tjm О КИ случайные числа. Учитывая однородность обмена между коррелометрами и их блоками через идентичные блоки регистров и блоки коммутации, остановимся более подробно на принципе взаимодействия блоков устройства в К-м цикле работы на примере измерения корреляционной функции ) и математического ожидания гп процессов yi(i) и ) Блок программного управления 18 через первый блок 11, первый блок коммутации 19, блок регистров 9 передает в блок сложения 16 предыдущую оценку гп, ai блок формирования случпйных чисел 17 через свой блок регис ров 10 и через блок регистров 9 перед ет в блок 16 случайное число. Блок сло жения 16 формирует сумму этого числа и оценки математического ожидания, которая через блок 9, блок коммутации 1 и блок 5 поступает в блок преобразователей 2, который на выходе формирует центрированный по текущей оценке математического ожидания процесс в виде последовательности отсчетов (.,.хД)-и,М. Таким образом, происходит центрирование до усиления и кодирования в соответствии с предыдущей оценкой математического ожидания. Центрированный процесс кодируется с шагом д. в блоке преобразования 2 и через блок регистров 5 поступает в виде отсчетов в блок коммутации 19, а также через блок 11, блок программного управления 18, блок регистров 12 в (U-l )-й блок коммутации 20 и далее, аналогично рассмотренному, в остальные коррелометры в их блоки коммутации, аналогичные 20. Блок сложения 16 через блок регистров 9 запрашивает с блока.. 19 отсчет ,КЛ1,,)) в момент tytti 0 т.е. в начале К-го цикла задержки, а также случайное число S блока формирования случайных чисел 17 через его блок 12 и блок 19. Полученная сумма + ) , через блоки 9, 19, 8 поступает в,блок деления 15, который формирует отсчет 2.,,, в виде трех старших разрядов указанной суммы. Полученный грубый отсчет Z,,,, с бло ка деления .15 через его блок регистров 8, через первый блок 19 и блок регистров 6 поступает в блок выбора сомножителей 3, который формирует все необходимые комбинации сомножителей из гру- бых отсчетов Zj и отсчетов Х,.,, . поступающих в этот блок из других коррелометров через их блоки коммутации 19, блоки программного управления 18, блоки 11 и 12 nCL + l)- блок коммутации 2 О. Все необходимые комбинации сомножителей с блока выбора сомножителей 3 через его блок регистров 6 и блок 19 поступают в блок умножения 4 через блок 7. При этом формируются все необходимые произведения Л, определения К-х функций. Предыдущие 1$например, функции R -ft) поступают в блок сложения 16 через блок регистров 9, блок коммутации 19, блок 11 с первого .блока nporpaxiMHoro управления 18. Аналогично с блока формирования случайных чисел 17 вызываются в блок сложения 16 случайные числа и формируются суммы IC-1 К 1 и, в соответствии с вычисляются оценки В конце К-го цикла определения К-х оценок этих ординат корреляционных функций происходит определение текущей оценки математического ожидания т процесса (} в соответствии с (2), Таким образом, в предложенном устройстве повышение быстродействия мНо- гомерных корреляционно-спектральных измерений достигнуто за счет параллельного определения К-х оценок крррелящионных функций II и математических ожиданий II всех исследуемых процессов. При этом идентичный прием-передача данных между блоками коррелометров осуществляется через идентичные блоки регистров, блоки программного управления.. 18, связанные с ними блоки регистров 11 и 12 и блоки коммутации 19 и 20. Такое построение устройства позволяет, как видно из описания, достигнуть максимального быстродействия в асинхронном обмене данными между блоками коррелометров, а также гибко перестраивать структуру, блок-программы работы и парахчетры и значит, расширять возможности ограниченного. Минимально необходимого набора блоков без введения дополнительных блоков и связей, т.е. без усложнения устройства. После К циклов в блоках программного управления будут определены строчные корреляционные функции и матемаические ожидания и начинается процесс жатия данных корреляционных измерений выбора параметров по времени, по заержке, по частоте для последующих измерений и фурье-преобразования корреляционных функций. Для этого определяются абсолютные апертуры по нулевым ординатамТ р(о) ункции ) и заданным приведенным пертурам fiU по алгоритмам (o). этого, например, кулевая ордината с первого блока программного управления 18 через первый блок регнстров 11, блок коммутации 19, блок 8, вызьтвается в блок деления 15, куда так же вызывается аналогичным образом величина Оо , обратная приведегшой апертуре, и происходит определение абсолютной апертуры в соответствии с (З). Полученная апертура обратным путем посту пает в блок программного управления 18 который совместно с блоками сложения 16 через блоки 9 и 19 определяет все существенные ординаты iR р е и их шаги йТа ej основе адаптивной ступенчатой аппроксимаций по измеренным ординатам (.п) с апертурой д . При этом критерий появления R яв ляётся первое,превышение разности, . (сч с-1 ) -., соседние существенные из текущих орди. нат оценок коррелящиЬнных функций. Су щественные ординаты оценок корреляционных и их щагй со все блоков программного управления 18 через их блоки регистров 12, { L 1 )-й блок коммутации 20 поступают через блок регистров 13 в (L+ 1 ,)-й блок : программного управления 22 и дальше, через блок 14, в блок коммутации 21, который является третьим уровн:ем иерархической структуры устройства, а в

О( (

е(я,-)2д1:,т(оН4дп:, g: :: ((2асдс,охд{

.. .

G(iju ,)Соа(2ЯД«Г а Af 4 - ,) , rneG(,) ,fi(i.,;,V спектральные плотности на первом и уцгм участках,,2.../5 участки по частоте; - номер послед- , него участка по частоте (. р ), на : котором корреляционная функция затухает до уровня Д )Тгс (MT:,)Rj( су-; щественные ординаты || на 1-ми fJ -м участках; COb(23t дt Д I j и M23tAt gAf v,-xj,-.J-r,Vj,;-e косинусоиды с первого HjM -го участков С О f Л и f .,, f )Л f лтшаги по ча тоте; равные (ХДТ/ ) и (,) ./ начальная фаза/ -го участкаС д-, по частоте, пропорциональная ДГ, . границы (// -1)-го участка по аргументу; &()- спектральная плоскость шума ХШ и функции ЙСС-; на участке Г, Г Л ; .. интервал корреляции. Вычисление спектральной плотности пройсходит в предложенном устройстве . - , Ч 6

i-), Й5) (4s) 53 выходы-входы блоков частном случае регистров 12 { L-Ч 1 )-го блока программного управления 22, являются выходами-входами устройства, с которых поступают в кодовой форме данные корреляционно-спектральных измерений. Кроме того, -данные измерений с блоков программного управления 18 через их блок регистров 11, блок коммутации 19, блоки регистров 5, блоки преобразователя 2 а аналоговой форме могут поступать на другиевыходы коррелометров. Блок программного управления 22 на основе анализа шагов ( опре- деляет новый шаг Atj для всех коррелометров KaiK наименьший:, вместо старого Шага, и в соответствии с шагом изменяются Параметры шага по времени At « СЛ д Т шага по задержке С(г - , ATyiOtjAt шага пс частоте и производится следующее измерение уже вторых участков корреляционных функций и их шагов. Измерени19 спектральных функций С,Д по корреляционным функциям и их шагам происходит по алгоритмам ./;/ (4а) налогично расскготрённому выше процессу измерений корреляционной функции и теми же , блоками коррелометров, за исключением того, что вместо задержанных грубых отсчетов . ;формируютсяотсче- ТЫ соответствующих коСйнусоидТИриэтом, эти отсчеты хранятся в первом блоке . программного упра Вления 18, где также хранятся и Другие отсчеты, т.е. ординаты корреляционной функции RiCt), После определения всех ординат мат-рицы спектральных функций происходит сжатие данных спектральных измерений, Т.е. определение матрицы существенных ординат спектральной плотности и их частот на основе адаптивной ступенчатой аппроксимации функции с заданными аб- , л олютными апертурами AGg G (о) d ко°Р е определяются аналогично рассмотренному выше процессу определения со- ответствующих корреляционных параметров. Иа рассмотрения принципа работы ви но, что в предложенном устройстве опре деление основных наиболее информативных корреляционно-спектральных многомерных измерений достигнуто при минимальном числе блоков, наиболее сложно реализуемых в коррелометрах за счет введения идентичных блоков регистров вентилей во все блоки устройства, а также идентичных блоков корреляции и идентичной асинхронной связи между все ми блоками устройства с идентичным пр ципом обмена данными между всеми бло . ками в любом направлении. Все это позволяет достигнуть максимально возможного быстродействия и наиболее широких возможностей при данной совокупности минимально необходимых блоков в коррелометрах. Формула изобретения Устройство для определения матриц корре яциочных и спектральных фyнкцийi содержащее в каждом из L каналов коррелометр, каждый из которых включает в себя блок аналогогнифровых и цифроаналоговых преобразователей, первый вход и выход которого является соответственно входом и выходом устройства, блок выбора сомножителей, блок умножения, блок .деления, блок сложения, блок форми рования случайных чисел и блок программного управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство дополнительно введены первьй и второй блоки регистров,первый и второй блоки коммутации, ( L 4 1 )-й блок программного управления, а в каждый из каналов введены блоки регистров выходной блок регистров и блок коммутации, соответствующие входы к выходы которого подключены к соответствующим выходам и входам блоков регистров, входы и выходы которых соединены соответственно с выходами и входами блока аналогоцифровых и :цифроаналоговых; преобразователей, блока выбора сомножителей, блока умножения, блока деления, блока сложения, блока формирования случайных чисел и блока программного управления, второй вход и выход которого через выходной блок регистров подключены к соответствующим выходу и входу первого блока коммутации, (L- 1 )-й вхоД и выход которого подключены соответственно к выходу и входу первого блока, регистров, второй вход и второй выход которого подключены соответственно к выходу и входу ( L -f -f )-го блока программного (управления второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу и входу второго блока регистров, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом второго блока коммутации. Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №474014, кл. G 06 F 25/34, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР о заявке № 2189390, кл. (J 06 F 15/34, 1976 (прототип).