Адаптивный коррелометр Советский патент 1980 года по МПК G06F17/15 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности, к специализированным средствам, предназначенныкт для аппаратурного определения статистических (вероятностных) характеристик случайных процессов. Известно устройство, содержащее ана лого-цифровые преобразователи блок управляемой задержки, блоки управления и формирования модуля разности, блоки формирования оценки и задания ошибки, блоки умножения и формирования задерж ки, схемы сравнения, ключ-вычитательнакапливающий сумматор и реверсивный счетчик, и позволяющее определить корреляционную функцию с адаптивным шаго по аргументу 1 . Однако использованный в устройстве последовательный метод существенно ув личивает необходимое время определеНИН совокупности ординат оценки корреляционной функции. Наиболее близким к предлагаемому является адаптивный коррелометр, соаер жащий первый и второй преобразователи аналог-код, входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелометра, выход первого преобразователя аналог-код соединен с первым входом блсжа умножения, второй вход которого подключен к выходу блока памяти, первый информационный вход которого соединен с выходом второго преобразователя аналог- код управляющие входы преобразователей аналог - код и блоКа па- . мяти подключены к первому выходу счетчика, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а второй выход с управляющими входами первого и второго накопителей, вход первого накопителя соединен с выходом блсжа усреднения, первый вход которого подключён к, выходу блока умножения, а второй - к вьгходу первого накопителя, ко входу экстраполятора и к первому входу блока определения погрешности, второй вход которого соединен с выходом экстраполятора, выход блсжа определения погрешности ключей к первому входу блока сраш1ения, второй вход которого соединен с выходом блсжа задания погрешности, выход блока сравнения подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго накопителя, вход которого подключен к выходу первого сумматора 2 , В указанном устройстве определ ие ко реляционной функции идет с адаптивным шагом по аргументу, однако каждая ордината формируется из некоррелированных выборок, ицуших с интервалом времени, кратным периоду выборок второго преобразователя аналог-код. При фиксированном времени анализа, дискретизация вход ных сигналов с указанным периодом приводит к увеличению статистической погре ности оценки корреляционной функции по сравнению с дискретизацией через меньший интервал, времени. В то же время в некоторых аналогичных устройствах содержатся два накопителя, преобразовател аналог-код, блок умножения и усреднитель - коммутатор, преобразователь коданалог и блок индикации. Наличие первого накопителя (запоминающего устройства), Соединенного входом с выходом первого преобразователя аналог-код, а выходом со входом умножителя, позволяет устройству, начиная с некоторого момента, увеличивать шаг поаргументу : корреляционной функции. Однако непосредственное использование накопителя выборок исследуемого процесса в устройстве, определяющем ко реляционную функцию с адаптивным щагом по аргументу, приводит к необходимости обработки всех (П ХЬЛ ) ординат, хранящихся в этом накопителе (М максимальное число квантов шага задержки ), что в СВОЮ очередь приводит в конечном счете к увеличению вр мени опроса, т. е. к снижению быстродействия устройства. Цель изобретения - повышение быстр цействия устройства. Указанная цель достигается тем, что в адаптивный коррелометр введены дополнительнйй счетчик, второй и накапливающий сумматор, первый вход которого соединен с выходом второго накопи ля, а выход подключен к первому входу второго сумматора, выход которого соединен со вторым информационным входом блока памяти, второй вход второ го сумматора подключен к выходу допол нительного счетчика, вход которого объе 4 динен со вторым входом ндкапливаюшего умматора и подключен к первому выходу четчика. Наличие данной совокуп11ости узлов и их связей позволяет организовать считывания из запоминающего устройства И выборок исследуемого процесса вместо И ХМ), что повышает быстродействие устройства. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого коррелометра. Адаптивный коррелометр содержит преобразователи 1 аналог-код, блок 2 памяти, блок 3 умножения, блок 4 усреднения, накопитель 5, экстраполятор 6, блок 7 определения погрешности, блок 8 сравнения, блок 9 задания погрешности, сумматор 1О, накопитель 11, счетчик (делитель) 12,генератор 13 импульсов, накапливающий сумматор 14, счетчик 15, сумматор 16. Выходы преобразователей аналог-код 1 соединены соответственно с первым входом блока 2 памяти и вторым входом блока 3 умножения, первый вход которого -соединен с выходом блока 2 памяти, а выход - с первым входом блока 4 усреднения,, выход которого подключен к первому входу накопителя 5, выходом соединенного со вторым входом . блока 4 усреднения, со входом экстраполятора 6 и первым входом блока 7 определения погрешности; выход экстраполятора 6 подключен ко второму входу блока 7 определения погрешности, выход которого соединен с первым входом блока 8 сравнения, второй вход блока 8 сравнения подключен к выходу блока 9 задания погрешности, а выход - к первому входу cyviMaTopa 10; выход сумматора 10 соединен с первым входом накопителя 11, выход которого подключен ко второму входу сумматора 10; вторые входы накопителей 5 и 11 соединены с первым выходом счетчика (делителя) 12, вход которого подключен к выходу генератора 13 импульсов, а второй выход - ко вторым входам преобразователей аналог код 1 и блсжа 2 памяти; вход счетчика 15 и первый вход накапливающего сумматора 14 соединены со вторым выходом счетчика (делителя) 12, а второй вход накапливающего сумматора 14 - с выходом накопителя 11, выходы счетчика 15 и накапливающего сумматора 14 подключены соответственно к первому и второму входам сумматора 16, выход которого соединен с третьим входом запоминающего устройства 2. Первые входы преобразпвателей 1 анплог- - коп подключен ко вхоаам коррелометра. Для функционирования предлагаемого устройства в режиме коррелированной вы борки необходимо чтобы период ДС слеао ваиия импульсов запуска преобразователей 1 аналог-код , поступающих со вт рогр выхода счетчика (делителя) 12, равный шагу цискретизаики корреляпионной функции по аргументу (цикл выборки был больше операционного цикла eft уст ройства. За время , таким образом, оказываются сформированными по -ой выборке все М ординат функции. В начале цикла выборки- ( дТ ) блок 2 памяти и связанные с ним счетчик 15 и сумматоры 14 и 16 функционируют следующим образом. Одновременно с запуском преобразователей 1 и поступлением импульсов со второго выхоца счетчика (делителя) 12 происходит установка в начальное состояние накапливающего сумматора 14 (по первому входу), занесение импульса в счетчик 15, что вызывает увеличение его содержимого н единицу, -И запись в запоминающее устройство 2 числа /.j , поступившего на его первый вход с выхода преобразователя 1.. Запись и считывание в блоке 2 памяти происходит по двоичнопредставленном адресу, поступающему на третий (адрес.ный) вход с выхода сумматора 16. АО.У.)АССлл -МСчХ где А.СЬ.У.)- выходной код сумматора 1 А(Сл}- выходной код накапливающего сумматора 14; ACPM)-выходной код счетчика 15. Считывание информации происходит после окончания импульса записи в течение всего цикла выборки, причем для считывания из соответствующей ячейки достаточно сформировать соответствующи ей адрес (З-У-). Таким образом, в начале цикла выборки ( fiktJ ) производится запись новой выборки в блок 2 памяти по адресу ( АчССц)), так как (А(Ст) )О, а далее в течение цикла производится считывание. Отрицательные адреса интерпретируются сумматором 3 6 как дополнение до 2 ( р- число разрядов счетчика 15 и Н 1Капливающегс1 сумматора 14, 2° К аналогично обычному преобразователю отри1штельного числа из прямого коаа в дополнительШ)1Й fAC5.4.7iif3U АГ.ЧЛ5.0 Л2Р-КСэ Ч.) А( . ч XО Тогда запись на протяжении k циклов выборки производится в ячейки блока 2 с последовательно уменьшаюид1мися адресами, например от k-l до О (U-Ol, 1,-10, 14-11 11,10,01,00). Считывание в данном цикле выборки происходит по возрастающим aдpeqaм (за счет накопления сумматором 14 кодов, поступающих на его второй вход с выхода второго накопителя 11), начиная с (-АССЧ) ), например k-1,00, 01, 10, 11 и т. д. Формирование А (ЗУ) в соответствии с (2) и (З) дает возможность организовать циклическое обращение по адресам, когда за адресом 1( -1 при возрастании адреса идет адрес О, а при уменьшении за адресом О идет адрес . В блоке 2 памяти выполняются операции преобразования адресов, записи и считывания аналогичной последовательности чисел. . При считывании по произвольному адресу приращение кода ,адреса в данном операционном такте ; .по сравнению с предыдущим тактом, равно коду, пришедшему с накопителя 11 на второй вход накапливающего сумматора 14 к соответствующему ДТ,-. & 1 -ом операционном такте на первый вход блока 3 умножения приходит выборка X-j-i с выхода блока 2 памяти и выборка Ч-j с преобразователя 1 аналог-код. Задержка между перемножаемыми выборками равна luC .Произведение поступает на первый вход блока 4 усреднения, а с его выхода - на первый накопитель 5, своим выходом связанный со вторым входом блока 4 усреднения. В образованном блоком 4 усреднения и накопителем 5 кольце осуществляется так называемое накопление по индексу, или синхронное накопление. Результат усреднения - значение корреляционной функции по j -ым выборкам Rj() - записывается в i-ую ячеГжу накопителя 5 вместе Rj( 1&D ) - значения функции по j -1 выборкам. Сдвиг информации в накопителе 5 осущест1 ляется импульсами с первого выхопа счетчика (делителя) 12, идущими с периодом, равным io . .С выхода накопителя 5 ораинаты оце ки корреляционной функции поступают в экстраполятор 6, в котором по заданной .функщ и восстановления осуществляе ся восстановление корреляционной функци В..блоке определения погрешности определяется погрешность восстановления ка максимальное отклонение между значени ми функции н ее восстановленными значениями. В блоке 8 сравнения сравнивае ся действительная погрешность восстано ления и заданная в блсже 9, Блок 8 сра нения работает в соответствии с выражением (- - -П/ргс€2,э 0-Hfnt€5 f9 , U-i-н/з-иез е9 б g - заданная и действительна погрешности восстановления -соответственно. Таким образом, в каждом такте срав нения с блока 8 сравнения на вход сумматора 10 поступает (+1) или (-1), или О. В соответствии с этим содержимое сумматора 10 - код, равный числу квантов т в шаге задержки ординаты корреляционной функции увеличивает :ся или уменьшается на 1, или сохраняется. Код с выхода сумматора 10 записывается в i-ую ячейку накопителя 11 и, таким образом, после окончания операционного цикла там хранятся оожоррек тированные значения шагов задержки. Сдвиг информации в накопителе 11 осуществляется импульсами с выхода счетчика (делителя) 12, идущими с периодом, равным ton. Одновременно с поступлением на вхо сумматора 10 код шага задержки дТ; поступает в 1 -ом операционном такте на вход сумматора 14, формируя адрес А(СМ). ACCNO)(4) Из последовательности 1с выборок сигнал X, .храняш1ихся в V ячейках запоминающе устройства 2((.-2 )iXM), выбирают дл формирования tt ординат функции П выбор в соответствии с последовательностью а ресов А (ЗУ), определяемой выражениями (2), (З), и (4). Организация считывания информации из запоминающего устройства по произвольному адресу сокращает операционный цикл с к операционных тактов до И , т.е. в М раз, что и позволяет повьтсить быстродействие устройства в усовиях определения корреляционной функции с адаптивным щагом по аргументу. Формула изобретения Адаптивный коррелометр, содержащий первый и второй преобразователи аналогкод, входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелометра, выход первого преобразователя аналог-код соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к выходу блока памяти, первый информационный вход которого соединен с выходом второго преобразователя аналог-код, управляющие входы преобразователей аналог-код и блока памяти подключены к первому выходу счетчика, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а второй выход с управляющими входами первого и второго накопителей, вход первого накопителя соединен с выходом блока усреднения, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, а второй - к выходу первого накопителя, ко входу экстраполятора и к первому входу блока определения погрешности, второй вход которого соединен с выходом экстраполятора, выход блока определения погрешности подключен к первому входу блска сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока заданияпогрешности, выход блока сравнения подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго накопителя, вход которого пошслючен к выходу первого сумматора отличаю.щийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в коррелометр введены дополнительный -счетчик, второй сумматор и накапливающий сумматор, первый вход которого соединен с выходом второго накопителя, а выход подключен к первому входу второго сумматора, выход которого соединен со вторым информационным входом блока памяти, второй вход второго сумматора подключен к выходу дополнительного счетчика, вход которого объединен со вторым входом накапливающего сумматора и подключен к первому выходу счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 450179, кл. (3 06F 15/34, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2372173/18-24, кл. G 06 F 15/34, 1976 (прототип).