Многоканальный адаптивный коррелометр Советский патент 1979 года по МПК G06F17/15 

1

Изобретение относится к области средств электроизмерительной техники и предназначено для адаптивных корреляционных измерений квазистационарных случайных процессов с априорно неизвестными параметрами матрицы корреляционных функций.

Известен адаптивный коррелометр, в котором блок адаптивного выбора шагов состоит из блока восстановления, блока определения погрешности (блок образования разности и б.пок временной развертки), схемы сравнения, сумматора, накопителя (блок текущего усреднения), счетчика - делителя, преобразователя кода и генератора импульсов (блок формирования интервалов) 1,

Однако,структура блока адаптивного выбора шага снижает точность и скорость сжатия данных о корреляционных измерениях„

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является матричный коррелометр, содержащий в каждом канале блок согласования, вход которого является входом коррелометра f а выход подключен к первому входу блока задержки, выход которого соединен с первым входом первого вычислительного блока,выход которого подключен ко входу блока памяти , первый выход которого соединен со вторым выходом первого вычислительного блока 2,

Однако это устройство низкую точность и низкое быстродействие измерения матриц корреляционных функций в условиях дефицита априор0ных данных о параме.трах исследуемых процессов,

Целью изобретения является повышение точности.

Это достигается тем, что в коррелометр введены задатчик программ,второй вычислительный блок, блок оперативной памяти, и в каждый канал коррелометра - блок памяти шагов, блок памяти интервала корреляции, блок

0 памяти ошибок аппроксимации, Первые входы блоков памяти шагов, интервала корреляции и ошибок аппроксимации объединены и подк.гаочены к выходу задатчика пpoгpa i, Вторые входы объе5динены и соед1;нены с первым выходом блока оперативной памяти, Вьсходы блоков памяти шагов, интервала корреляции и ошибок аппроксимации объединены и подк.гаочены к первому входу второго вычислительного блока, выход

которого соединен со входом блока оперативной памяти, второй ВЕзгход которого подключен ко второму входу второго вычислительного блока, третий вход которого подключен к выходам блоков памяти. Второй выход блока памяти интервала корреляции каждого канала подключен ко второму входу блока задержки и к третьему входу первого вычислительного блока своего канала.

На чертеже приведена структурная схема предложенного многоканального адаптивного коррелометра.

Устройство содержит в канале последовательно соединенные блок согласования 1, блок задержки 2, вычислительный блок 3, блок памяти 4, а также блок памяти шагов 5, блок памяти интервалов корреляции б, блок памяти ошибок аппроксимации 7, задатчик программ параметров 8, второй, вычислительный блок (процессор адаптации) 9, .блок оперативной памяти 10, вход 11 устройства. Выходы блоков памяти 4 параллельно соединены с третьим В5годом процессора адаптации 9, Выходы блоков памяти шагов 5, блоков памяти интервалов корреляции 6 и блоков памяти аппроксимации 7 параллельно соединены с первым входом процессора адаптации 9, соединенного по выходу и по второму входу с блоком оперативной памяти 10, который соединен параллельно по первому выходу с входами блоков 5, 6 и 7, Выходы запоминающих устройств блоков 5 и 6 параллельно соединены с вычи лительными блоками 3 с блоками задерлски 2, Выход задатчика Программ параметров 8 параллельно соединен с входами блоков памяти шагов 5, блоков памяти интервалов корреляции б, блоков памяти ошибок аппроксимации 7,

Предложенный адаптивный коррелометр работает следующим образом,

С помощью задатчика nporpeiMM па Е аметров 8 во всех блоках памяти 5, б и 7 всех каналов i 1,В задаются наборы шагов по задерзкке , наборы интервалов корреляции (Cj , наборы ошибок аппроксимации .Пр этом наборы iLaroB записываются в блоках памяти шагов 5, Наборы интервалов корреляции записываются в блоках памяти интервалов корреляции 6,. Наборы ошибок аппроксимации записываются в блоках памяти ошибок аппроксимации 7, причем каждый интервал корреляции в наборе |tr,jj,j должен быть кратен соответствующему шагу по задержке в наборе |&Cjo. В соответствии с набором и f поступающим с блоков 5, б и 7/ блоками 1-4 выбираются реальные нЪ.боры шагов по задержке JXfu, интервалов корреляции |л/С с масштабом по времени

Л ; Xf 9 ,М - набор масштабов, В соответствии с набором шагов |XJ на участках аргументов О, в каждом канале измеряются наборы корреляционных функций Rjjo ,образующие строки матрицы/lu jj n , Например, при 1;-.1 и i 2 это будет

ЛЮ -120 210 220

измеренные, соответственно, с шагами ACio-.и u.Cjo на соответствующих 0 участках аргумента 0, и

О, f пропорциональных интервалам корреляции и . Измерения могут выполняться по рекуррентному, алгоритму

- 1 /Ч

ijon ijon-l v ijon- ijon-i)

где оценки ijojf ijon-Г оРДинаты корреляционных функций в п-ом и (п-1) циклах, определяемые в i-oM вычислительном блоке канала i и хранимые в блоке памяти 4 канала i ;

Z. .

произведение ijon сдвинутых ординат. в п-ом цикле ,формируемое в вычислительном блоке 3; N - объем ыборки,

п 1,К.

Таким образомf измерение набора корреляционных функций iRijolf образующих строки матрицы //Rj.joll fпроизводятся за N циклов поприведенному рекуррентному алгоритму с шагами по задержке йС.- (на участках аргумента О, 3 , равньп та для всех корреляционных функций RI-JO г входяг щих в i-ую строку матрицы liR.j,.,/| , например, при 1 1 ,, ,,,R,jo , RjgQ , принадлежащие R: измеряются с шагом Atjo участках аргумента После измерения во всех каналах наборов- коррёляционных функций N циклов и записи их в блоки памяти 4 начинается измерени наборов сутцественных ординат |R.J(; и их шагов fuC-ijcTf их интервалов корреляции . Учитывая, что для всех корреляционных функций определение {11,; производится по однороднымалгоритмам, рассмотрим для примера измерение | AC.jc ; iS.-iic ci ошибкой аппроксимацииcf o по набору B-ijo , измеряемому

Для этого с блока памяти 4

с д-и

10

первого канала последовательно считываются корреляционные функ.ции , ,,.,, и в нереальном .времени подаются в процессор адаптации 9 через его третий входв Например, счи тываются ординаты корреляционной функции в процессор адаптации 9 С выхода блока памяти ошибок аппрок симации 7 первого канала считьгоаетс сшибка аппроксимации S в процессор .адаптации 9 через его первый вход.В процессоре адаптации 9 формируются (из исходной последовательности орд на- ,где К - номер ординаты К -- л ,1п;т -число параллельно измеренных ординат разности R(0)-R(K) дК(К), модули которых сравниваются с ошибкой аппроксимации ( При этом текущие разности лК(1), R(2) ... хранятся в блоке оперативной памяти оценок параметров 10. В момент когда, при к 3 разность |uR(3)| |R(0)-R(3)/ будет больше или равна сшибке аппроксимации с5,ог в вычислительном блоке 9 фиксируется момент появления второй существенной ордина ты R(2)6 Rj-ic которая передается с выхода блока памяти 10 в вычислитель ный блок 3 первого канала в следующую ячейку памяти, перед которой была записана предыдущая существенная ордината, в данном случае R{0). Затем из блока 5 вызывается шаг блок 9 через его первый вход и определяется первый адаптивный шаглСо(1) ДС;,о 2, где 2 - число пропущенных ординат R(l), R(2), между двумя существенными ординатами R{0) и R(3), Полученный первый шаг дСГд (1) с выхода блока 9 через блок оперативной памяти оценок параметров 10 поступае в первую ячейку блока памяти шагов 5. В вычислительном блоке 9 аналогич но рассмотренному начинается определение следукяцей третьей существенной ординаты и второго адаптивного шага. Цля этого определяются разности R(2)-R(K) л ) ,которые сравниваются с ошибкой аппроксимациис ю R(2) -. предыдущая,в данном случае вторая,существенная, ордината.В мо-, мент,когда например,при к 8 разность /R(2)-R(8)| /uR2(8) tS,o/B блоке 9 фиксируется момент появления третьей существенной ординаты R(7)6 . ,которая записывается с выхода блока оперативной памяти оценок пара метров 10 в блок памяти первого кана ла в следующую ячейку (в данном случае в 3-ю), перед кото-. рой была записана предыдущая су,щественная ордината в данном случае R(2). Затем из блока 5 вызывается шаг блок 9 через его первый вход и определяется второй адаптивный шаг дТо,(2) 1 -105, где 5 - число пропущенных ординат R(3), R(4), R(5), R(6), R(7) между двумя существенными ординатс1ми R(2) и R(7). Полученный второй шаг i(2) с выхода процессора адаптации 9 через блок оперативной памяти оценок параметров 10 поступает в блок памяти 5 (в его вторую ячейку). Аналогично происходит определение остальных существенных ординат R. и их шагов д-Го,(Х)€ дС,,с по описанному алгоритму ступенчатой аппроксимации с постоянной абсолютной ошибкой аппроксимации |Л(с. Параллельно с указанным процессом производится определение адаптивного интервала корреляции , Для этого в вычкслительном блоке 9 на основе исходной последовательности ординат R(K), поступакяцей с блока 4 пеЕ«ого канала, определяется текущая их модулей по алгоритму 5(К) S/R(K)) . Из оценок текущих сумм модулей формируются модули разности |&S(K1/--J5 CKVS(}C-o|,SjjCK1,S CK-lV текущая и предыдущая суммы модулей ординат, храниг ие в блоке оперативной памяти оценок параметров 10. Текущие модули разности сумм 1ди {K)Jj сравниваются с ошибкой аппроксимации (ffo . В момент, когда, например, при К 38 впервые выполнится условие (38)1 i cfo s вычислительном блоке 9 определяется интервал корреляции 37дС.,р , где шаг, вызываемый с блока памяти 5 в блок 9 через его первый вход; К 37 - число предЕедущих текущих модулей разности сумм/л Sjj (К)( , для которых выполняется условие/л Sjj(К 38)1 i (Q.. Полученный интервал корреляцииС., с блока 9 через блок 10 считывается в блок памяти 6 интервалов корреляции на место предыдущей оценки .Аналогично описанному определению -(С е происходит определение существенных ординат корреляционных функций R,i2C lEC и шагов по задержке , , интервалов корреляции tr, -iBd этом заканчивается процесс снятия данных о корреляционных функциях первой строки матрицы ||R.j,j|fи происходит определение нового адаптивного шагаЛС ди интервала корреля ции ct для последующих измерений корреляционных функций этой первой строки RHJ б l|Rij f . Для-этого с блока памяти шагов 5 -анзываются последовательно все В наборов по закерк.кеДГ с;9 через его первый вход. Вычислительный блок 9 совместно с блоком оперативной памяти оценок параметров 10 ормируют из наборов шагов в ариационный ряд шагов | дт. , из, оторого определяется его минимальный лен, т.е. минимальный шаг, который и принимаетс-я за исксмый адаптивный аг ut.,Q , HanpvMep, равный . iC:,,(5), т.е. пятый шаг корреляционной функции R . Полученный шаг запоминается в блоке оперативной памяти оценок параметров 10. Затем из

блока памяти иь тервалов корреляции 6 вызываются все В интервалов корреляции рг | в процессор адаптации 9 через его первый вход. Блок 9 сов местно с блоком ю формирует из набора оценок T.j-|.;j ;вариационный ряд , из которого определяетсд. наибольший его члену т.е. максимальный интервал корреляции, который принимается за оценку интервала корреляции f напримерf равный , 45 проверяется на кратность полученному ранее адаптивному шагу Для этого оценка trl,c( делится в процессоре адаптации 9 на адаптивный шаг i поступающий через второй вход в вычислительный блок 9 с выхода блока оперативной памяти оценок параметров 10. Полученная, величина т; |дЛС.,д округляется в блоке 9 до целого числа EfC Q/AC Q и там же определяется искомая оценка интервала корреляции fcr-CrJia / Д-Ца - ll-.

На этом заканчивается подготовка к последующему измерению с адаптивным шагом по задержке ,(с( и интервалом корреляции корреляционных функций первой стро ки, а также может производиться считывание наборов существенных ординат корреляционных функций первой строки , f « синхронно с их шагами . йГ12о f причем ординаты корреляционных функций, например, .f считываются с блока памяти 4 перйого канала, а ик шаги AC синхронно считывгются с блока памяти шагов 5. Затем считываются интервалы корреляции tr ,, , . -ЕГщ с блока 6. Аналогично рассмотренному произ водится процесс снятия данных о, корреляционных функциях второ строки матрицы IIКij/( , т,е, измерения шага и Tjoi и интервала корреляции сушественных ординат R.ic , R2BC и их шагов ,.. ДСгвс..

После снятия данных о корреляционных функциях Rg, 5 последней В-ой строки матрицы (|R.jjl(, т.е. измерения шага ЛСвс и интервала корреляции CBC t существенных ординат RBIC --RBBC и их шагов i- начинается следукицее измерени корреляционных функций 5 набором шагов (ОдТ ц нтервалами корреляции с масштабом по времени р.

Использование новых элементов блоков программных запоминающих устройств, состояйщх из блоков памяти шагов, .блоков памяти интервалов корреляции, блоков памяти ошибок аппросимации, задатчика программ параметров , процессора адаптации выгодно отличает описанный адаптивный коррелометр от прототипа, так как повышается статистическая точность и степекь сжатияданных при цифровом измерении матрицы корреляционных функций В реализаций случайного процесса за счет адаптизного выбора шага корреляции и интервала корреляции при заданной погрешности аппроксимации о

Формула изобретения .

Многоканальный адаптивный коррелометр, содержащий в каждом канале блок согласования, вход которого является входом коррелометра, а выход подключен к первому входу блока задержки, выход которого соединен с первым входом первого вычислительного блока, выход которого подключен ко входу блока памяти, -первый выход которого соединен со вторым .входом первого вычислительного блока, отличающийся тем, 5 чтоf с целью повышения точности, в коррелометр введены задатчик программ, второй вычислительный блок, блок оперативной памяти, и в каждый канал коррелометра - блок памяти ша0 гов, блок памяти интервала корреляции , блок памяти ошибок аппроксимации , первые входы блоков памяти шагов f интервала корреляции и ошибок аппроксимации объединены и подключены к выходу задатчика программ, а вторые входы объединены и соединены с первым выходом блока оперативной памяти, выходы блоков памяти шагов, интервала корреляции и ошибок-аппрок0 симации объединены и подключены к

первому входу второго вычислительного блока, выход которого соединен со входом блока оперативной памяти, второй выход которого подключен ко 5 второму входу второго вычислительного блока, третий вход которого подключен к выходаг блоков памяти, второй выход.блока памяти интервала корреляции каждого канала подключен ко 0 второму входу блока задержки и к

третьему входу первого вычислительно го блока своего канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ег 1, Авторское СБДдетельство СССР f 2372173/24, кл, G Об Р 15/34, 1.976 „

2, Дсмарацкий А.Н.и др„Многоцелевой статистический анализ случайных сигналов , Новосибирск, Наука, ®0 i975f с, 150 (прототип)

/KSf-fff

ff

иада-ог - г-г-пстаижмвк :.

В канал

Яве