Цифровой коррелометр Советский патент 1980 года по МПК G06F17/10 

(54) ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛОМЕТР Изобретение относится к специали зированным средствам цифровой вычислительной техники, предназначенной для анализа случайных процессов. Известен цифровой знаковый коррелометр, содержа1дай блок согласования, компаратор, генератор случай ных равновероятных сигналов, генератор импульсов опроса, триггеры, элементы И, счетчик импульсов, временной селектор, делитель частоты и замыкающую кнопку с самовозвратом а также делитель-коммутатор . -К, недостаткам - коррелометра можно отнести большой объем оборудования. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ци ровой коррелометр, состоящий из бло ка согласования, блока индикации, блока управления, первый выход которого подключен к входам первого и второго блоков оперативной памяти, к управлякадим входам блока умножения и интегратора, а второй выход соединен с управляющим входом блока буфернойпамяти, информационные вхо ды которого являются входами корре,лометра, а первый и. второй выходы . подключены соответственно к информационным входам первого и второго блоков оперативной памяти, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока умножения, выход которого подключен к входу интегратора, и третий выход блока буферной памяти соединен с первым входом коммутатора режима работ, второй вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к входу блока управления, первый вход которого подключен к входу счетчика, выход которого соединен с третьим вхог дом коммутатора, четвертый вход которого подключен к выходу делителя частоты, вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов , Однако с помощью этого коррелометра можно измерять лишь одну корреляционную функцию исходного процесса из совокупности знаковых корреляционных функций, которые можно поставить в соответствие случайному процессу. Целью изобретения является расширение .функциональных возможностей

устройства путем одновременного вычисления совокупности знаковых корреляционных функций.

Достигается это тем, что в цифровой коррелометр, содержащий блок сог ласования, вход которого является входом устройства, а выход соединен с входом делителя частоты, выходы которого соединены соответственно с информационными входами блока оперативной памяти, выход которого подключен к первому входу блока умножения, генератор тактовых импульсов, первый вход которого подключен к входу блока пуска и останова, первый вход которого через зат мкашщую кнопку с самовозвратом соединен с шиной нулевого потенциала, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом блока управления и с вторым входом блока умножения, выход которого подключен к первому входу счетчика, выход которого соединен с индикатором, второй вход генератора тактовых импульсов подключен к первому выходу коммутатора, введены блок элементов И, одновибратор, переключатель, элемент блокировки, блок оперативной памяти,первый вход которого соединен с выходом переключателя, второй вход - с вторым выходом коммутатора, а выходы подключены к соответствующим управляющим входам блока оперативной памяти, первый выход блока управления соединен с вторым входом блока пуска и останова, первый и второй, выходы которого соответственно подключены к входу одновибратора, а также к второму входусчетчика и к второму входу блока управления, третий вход которого подключен к выходу одновибратора, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с первым и вторым входами блока элементов И, третий и четвертый входы которого подкл1рчены соответственно к второму выходу генератора тактовых импульсов и к третьему выходу коммутатора, выход блока элементов И соединен с адресным входом блока оперативной памяти.

На фиг. 1 приведена функциональ.ная схема цифрового коррелометра; на фиг. 2 - временные диаграммы работы коррелометра 4

Коррелометр включает в себя блок 1 управления, блок 2 оперативной памяти, блок 3 умножения, коммутатор .4 (режима работы) , генератор 5 ,,тактовых импульсов, счетчик 6 ,(импуль-, сов) делитель 7 частоты, блок сог ласования 8, одновибратор 9, блок 10 пуска и останова, блок элементов И 11,-элемент 12 блокировки оперативного запоминающего устройства, переключатель 13 (режимов анализа) ,индикатор 14, выполненный в виде |табло и замыкаюгдую пуска 15

с самовоэвратом. Блок 1 управления содержит две цифровые линии задержки 16 и 17, а в состав блока 2 оперативной памяти входят п оперативных запоминающих элементов 18.

Сущность изобретения состоит в том, что необходимо измерять корреляционные функции п импульсных случайных процессов Y, (t), Y (t), причем процесс Yi(t) получен из Y(t) путем деления последнего по частоте в i раз.

Импульсный случайный процесс Y(t) получен из исходного процесса x(t) после аналого-цифрового знакового -Преобразования, когда положительным значениям процесса соответствует 1 а отрицательным О.

Функция корреляции В (-г) процесса. Y(t) связана с вероятностями Рц числа К пересечения нулевого уровня на интервале (t, ):

2B,.P2K,

-0

где РО - вероятность того, что на интервале (t, t, fc ) не было ни одного пересечения нулевого уровня,а Р ,что состоялось четное число-пересечений. Можно показать, что, измеряя коррляционные функции Б(t) удается определить распределение нулей процесса с тем большей то ностью, чем больше параметр i , т.е. чем больше измеряется корреляционных функций.

Коррелометр работает следующим образом. Коммутатор 4 режима работы, имеющий два положения запись анализ, ставится в положение запись. После нажатия кнопки 15 пуск запускается генератор 5 тактовых импульсов через блок 10 пуска и останова.

В блоке 1 управления с помощью цифровой линии задержки 17 начинается формирование последовательно сменяющихся двоичных комбинаций адресов, которые поступают параллельно на адресные входы всех п оперативных запоминающих элементов 18 бло;ка 2 оперативной памяти.

С помощью блока согласования 8 исследуемый случайный процесс X(t), подвергается знаковому преобразованию. Делитель частоты 7 осуществляет деление по частоте поступающего на вход импульсного случайного процесса Y,(t) в 1 ,2.3...п}. Диаграммы напряжений на выходе делителя частоты 7 изображены на фиг.2. Импульсные случайные процессы Y(t) поступают одновременно на информационные входы соответствующего оперативного запоминагаяего элемента в составе блока 2 оперативной памяти. После заполнения линии задержки 17 блока 10 пуска и Останова вырабаты вается импульс, прекращающий работу 1генератора 5 тактовых импульсов и Приводящий схему формирования адресов в исходное положение. На этом .процесс записи информации в блока 2 оперативной памяти заканчиваехся.

Коммутатор 4 режима работы переводится в положение анализ.Поеле .нажатия кнопки Пуск 15 запускается генератор 5 .тактовых импульсов, частота которого при этом увеличивается для ускорения процесса анализа.. Одновременно с помощью элемента 12 блокировки оперативные запоминающие устройства переводятся ..в режим считывания. Ранее заблокированный блок элементов И 11 начинает попеременно подключать дважды за период тактовой частоты выходы линии эадержки 16 и 17 блока управления на сщресные входы оперативных запоминающих устройств.

Одновременно с нажатием кнопки Пуск 15 срабатывает одновибратор .9,. который, спустя время меньшее периода Т тактовой частоты генератора 5, записывает логическую единицу в .одну из ячеек линии задержки 17, Номер ячейки К зависит от положения переключателя 19 в блоке управления 1. Тем самым осуществляется временной сдвиг ТГ между моментами отсчета исследуемого случайного процесса. Этот сдвиг является аргументом искомых функций корреляции В (Ч) , Величина сдвига t может меняться по логарифмическому закону , ,1 2,...п/2.Тактовые импульсы от генератора 5 начинают продвигаться по линиям задержки 16 и 17 не параллелно, ас некоторым сдвигом t , За врмя между двумя соседними продвигакидмися импульсами адресные входал оперативных запоминакадих устройств успевают скоммутироваться с помощью блока 11 поочередно на выходы 16 и 17.

В режиме анализ осуществляется поочередное снятие функций корреляции 8(t )(,2,...n). При этом с помощью переключателя 13 режимов анализа в режим считывания ставится ;соответствуквдий -ый оперативный запоминающий элемент 18. В соответствии с двоичной комбинацией адреса на адресных входах этого элемента н его вькоде появляется информация (О или 1), записанная ранее по этому адресу. При смене адрюса на выходе элемента 18 появляется информация, записанная по новому адресу, соответствующему временному сдвигу на t . В блоке 3 умножения совершается стробирование информационных импульсов и логическое перемножение двоичной информации. С выхода блока 3 углножения результат поступает в виде двоичных импульсов на счетчик 5, где происходит накопление и подсчет единиц. После каждого отсчета результата перемножения в блоке 3 происходит стирание записанной ранее информации с тем, чтобы подготовить его к приходу новой информации в следующем такте работы генератора 5 тактовых импульсов.

Показания счетчика 6 отображаются на индикаторе 14 в виде общего количества накопленных в счетчике 6 единиц информации. Для нормирования

0 корреляционной функции 8(7) необходимо показания счетчика 6 при заданном временном сдвиге t поделить на показания счетчика при 1: 0. Для получения значения функции корреля5ции В () при другом значении . , переключатель А в блоке управ, ления 1 устанавливается в соответствующее К-ое положение и нажатием кнопки Пуск 15 производигся пов0торный анализ.

,Цля снятия другой корреляционной функции Bjlt( 3 f-f),переключатель 13 режимов анализа переводится.в соответствуквдее j-oe положение и нажатием кнопки Пуск осуществляются из5мерения уже описанным образом.

Технико-экономические преимущества предлагаемого коррелометра заключаются в том, что он позволяет осуществлять измерения совокупности

0 п знаковых корреляционных функций, с помощью которых -сравнительно, просто получается оценка интегральной функции распределения интервалов между соседними нулями случайного про5цесса.

Цифровой коррелометр выполнен полностью на интегральных схемах, отличается простотой, компактностью, высокой надежностью.

0

Формула изобретения

Цифровой коррелометр содержащий 5лок согласования, вход которого явпяется входом устройства, а выход соединен со входом делителя частоты, выходы которого соединены соответственно с информационными входами блока оперативной памяти, выход которого подключен к первому входу блока умножения, генератор тактовых импульсов, первый вход которого подключен к первому выходу блока пуска и останова, первый вход которого через ключ соединен с шиной нулевого потенциала, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с пер- вым входом блока управления и с вторым входом блока умножения, выход которого подключен к первому входу счетчика, выход которого соединен с индикатором, второй вход генератора тактовых импульсов подключен к первому выходу коммутатора, о т л и ч а м щ и и с я тем, что, с целью расирения функциональных возкюжностей за счет одновременного вычисления со. вокупности знаковых корреляционных функций, в коррелометр введены блок элементов И одновибратор, переключатель, элемент блокировки блока оперативной памяти, первый вход которого соединен с выходом переключателя, второй вход - с вторым выходом коммутатора, а выходы подключены к соответствующим управляющим входам блока оперативной памяти, первый выход блока управления соединен с вторым входом блока пуска и останова, первый и второй выход которого соответственно подключены к вхоу однрвибратора, а также к второму входу счетчика и к второму выходу блока управления, третий вход которо

го подключен к выходу одновибратора, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с первым и вторым входами блока элементов И, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к второму выходу генератора тактовых импульсов и к третьему выходу коммутатора, выход блока элементов И соединен с адресным входом блока оперативной памяти.

Источники информацииt принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 304583, кл. G Об F , 1970.

2,Авторское свидетельство СССР № 603998, кл. G 06 F 15/3f, 1975 (прототип).

ХШ