Дифференцирующе-сглаживающее устройство Советский патент 1980 года по МПК G06F17/17 

-; I; . .., Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и автоматического управления. Известно устройство для дифференцирования, содержащее генератор опорной частоты, пять счетчиков, делитель, счетчик резул1 т:ата, триггер, четыре группы схем запрета (элеШнты И) и одну схему запрета (элемент И). Уст ройство предназначено для вычисления производной обратной величины от входного кода. Путем добавления одного дополнителы1ого счетчика результата и повторения цикла преобразования устройство может быть использойано для дифференцирования входного сигнала Ц.Однако устройство имеет низкое, быстродей ствие из-за необходимости двухкратного преобразования кода во временной интервал (для каждого отсчёта входной последовательности) и низкую точность вычислений, обусловленную тем, что дифференцирование осуществляется б сглаживания случайных ошибок. HaaedTHo цифровое сглаживающее устройсто, содержащее два накапливающих сумматора разрядов каждый 2. Однако это устройство имеет ограниченные функциональные возможности. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является дифференцирующесглаживающее устройству, содержащее опера- тивный запоминающий блок, сдвиговый регистр и сумматор накапливающего типа, причем информационный вход устройства, подсоединен к входу оперативного запоминающего блока. Первый управляющий вход устройства подсоединен к управляющей входу сумматора накапливающего типа, информационный вход которого соединен с выходом сдвигового регистра, а выход - с выходом устройства. Второй управляющий вход устройства подсоединен к управляющему входу сдвигового регистра (3. Однако Зто устройство характеризуется больщими временными затратами на вьнисление сглаженного значения первой производной и требует для своей реализации постоянного за3714

поминающего блока для хранения значений импульсной переходной функции.

Цель изобретения - повышерше быстродействия и упрощение устройства.

Это достигается тем, что в состав устройстна введен блок вычисления спектральных коэффициентов Фурьв-Радемахера, причем информационный вход блока вычисления .спектральных коэффициентов Фурье-Радемахера подсоединен к выходу оперативного запоминающего блока. Управляющие и синхронизируюидай входы блока вычисления спектральных коэффициентов (Фурье-Радемахера подсоединены к соответствующим входам устройства, а вь1ход блока вычисления спектральнь1Х коэффициентов Фурье-Радемахера подсоединен к информационному входу сдвигового регистра. Это Достигается также тем : что блок вычисления спектральных коэффициен:тов Фурье-Радемахера состоит из сумматора вычитателя, двух элементов И, коммутатора и /генератора функций Радемахера, причем информационный, первый управляющий, второй управляющий и синхронизирующий блока подсоединены к соответственно информационному аходу сумматора-вычитателя и первым входам двух элементов И, коммутатора и генератора функций Радемахера. Выход блЬКагодсоединен к выходу сумматора-вычитателя, йходы сложения и вычитания которого подбоёдинёны к выходам первого и второго элементов И, вторые входы которых подсоединены соответственно к прямому и инверсному выходам коммутатора, второй вход которого подсоединен к выходу генератора функций Радемахера. . На фиг. 1 представлена структзфная схема дифференцирующего-сглаживающего устройства на фиг. 2 - структурная схема блока вычисления спектральных коэффициентов Фурье-Радемахера.

Дифференцирующе-сглаживающее устройство (ДСУ) содержит оперативный запоминающий блок на N m разрядных чисел, предназначенный для хранения М-мерной выборки входного сигнала с аддитивной иекоррелиррв анной случайной помехой, блок 2 вычиcлe raя спектральных коэффициентов Фурье-Радемахера, сдвиговый регистр 3 с щиНой сдвига, сумматор 4 накапливающего типа, вход 5 устройства, шину 6 сдвига и управляюцХйе входы 7-9. Блок вычисления спектральных коэффициентов Фурье-Радемахера (фиг. 2) включает в себя сумматор-вычитатель 10 накапливающего типа, генератор И функций Радемахера, эдёмёйты И 12 и 13, коммутатор 14 на п входов и два выхода, шину 15 сложения и щину 16 читания.

В основу работы дифференцирзт«)Ще-сглаживайщего устройства положена реализация уравнения спектральной свертки с точностью до

nocTomiHoro множителя определяющего сглаженное значение первой производной входного сигнала

X(p-Sc,,(i),

XJr-l

где j - текущее дискретное время (j 0, 1,2... C/j - спектральный коэффициент Фурье-Радемхера с номером Л C/J j2-.-М);

л - При этом с . S X (j-1) R ., ({),

/м .jrOM

где входной несглаженный сигнал; г - дискретное время (, 1 ..., N-1); (i) -Д4-ая функция Радемахера, принимаю.щая значение либо (+1), либо (-1).

Дифференцирующе-сглаживающее устройство работает следующим образом.

На вход 9 ДСУ из блока управления (блок Зт равления БУ на чертежах не показан) поступет последовательность импульсов, соответствующая дискретному времени i, а на вход 8 HOMepj/W гейерируемой дискретной функции Радемахера. В €локе 2 вычисления спектральных коэффициентов Фурье-Радемахера производит.ся вычисление/О- го сп ектрального коэффици-; ента С, причем значения входного сигнала -. x(j-О поступают из оперативного запоминаюп(его блока 1 на. первый вход сумматора-вычитателя 10. Нужный закон суммирования задается путем подключения управляющего сигнала с входа 7 устройства к шинам сложения 16 или вычитания 15 сумматора-вычитателя 10 с помощью элементов И 12 и 13, на вторые входы которых из коммутатора 14 подается значение XI-ого разряда генератора 11 функций Радемахера. При Этом значение (+1) функции. Радемахера соотйетствует запрещающему сигналу для элементов И, а значение (-1) функции Радемахера- разрешающему сигналу. На сдвиговом регистре 3 вьшолняется сдвиг спектральных коэффициентов Фурье-Радемахера, а на сумматоре 4 - накопление их сдвинутых значений в соответствии с первой формулой. Процесс расчета начи1|ается с п-ого коэффициента. По достижении /J величины равной 1 (после п шагов) на сумматоре 4 формируется двоичный эквивалент сглаженного значения скорости входного сигнала.

На всех последующих моментах дискретного текущего времени работа устройства аналогична.

Формула изобретения

1. Дифференцирующе-сглаживающее устройство, содержащее оперативный запоминающий блок, сдвиговый регистр и сумматор накапливающего типа, причем информационный вход устройства подсоединен к входу оперативного запоминающего блока, первый управляющий вход устройства подсоединен к управляющему входу сумматора накапливающего типа, йнформащ€онный вход которого соединен с выходом сдвигового регистра, а вьгход - с выходом устройства, второй управляющий вход устройства подсоединен к управляющему вхоДу сдвигового регистра, отличающееся тем, что, с целью.повышения быстродействия. упрощения устройства, в его состав введен блок вычисления спектральных коэффициентов Фурье Радемахера, причем информацнонньтй вход блока вычисления спектральных коэффициентов Фурье-Радемахера подсоединен к выходу оперативного запоминающего блока, управляющие и синхронизирующий входЬ блока вычиспейия спектральных коэффициентов Фурье-Радемахера подсоединены к соответствующим входам устройства; а выход блока вычисления спектральных коэффициентов Фурье-Радемахера динен к информационному входу сдвигового регистра. 2. Дифференцирующе-сглаживающее устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что 7 . 6 блок вычисления спектральных коэффициентов Фурье-Радемахера состоит иэ сумматора-вычитателя, двух элементов И., коммутатора и генератора функций Радемахера,причем информационный, первый управляющий, второй управляющий и синхронизирующий входы блока подсоединены соответственно к информационному входу с)т 1матора-вычитателя и первым входам двух элементов И, коммутатора и генератора функций Радемахера, выход блока подсоединен к выходу сумматора-вычйтатейя, входы сложения и вычитания которого подсоединены к выходим первого и второго элементов И, вторые ВХОДЬ которых подсоединены соответственно к прямому и инверсному выходам коммутатора, второй вход которого подсоединен к выходу генератора функций Радемахера.. Йстоадики информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 355618, кл. G Об f 7/38, 16.03.7i. 2.Авторское свидетельство СССР № 377785, кл- G 06 F 15/32, 05.08.70. 3. Корщунов Ю. М., Бобиков А. И. Цифровые сглаживающие и преобразующие системы . энергия, М., 1969, стр. 86-99 (прототип).

7

8

9