Коррелометр Советский патент 1981 года по МПК G06G7/19 

(54) КОРРЕЛОМЕТР

Изобретение относится к устройствам обработки информации, предназначено для определения автокорреляционной функции случайных сигналов и может быть использовано в радиолокации, в системах связи и автоматики.

Известен коррелометр, содержащий генератор функций Уолша, сумматор, ключи и интеграторы, который позволяет получать корреляционные функции случайных сигналов с использованием базиса функций Уолща 1.

Недостатком коррелометра является сложность представления получаемой корреляционной функции в общеизвестной форме, что ведет к сужению области его применения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является коррелометр, который позволяет получать автокорреляционную и взаимокорреляционную функции случайных процессов и содержит сумматор, блок управления, подключенный ко входу генератора функций Уолща, выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков умножения, вторые входы которых являются соответственно

первым и вторым входами коррелометра,выходы блоков умножения через соответствующие блоки интегрирования подключены ко входам первого и второго блоков памяти, третий и четвертый блоки умножения и второй генератор функций Уолща, выходы которого подключены к первому входу четвертого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего блока умножения, входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго блоков памяти, выходы четвертого блока умножения соединены со входами сумматора 2.

Недостатком этого коррелометра является отличие получаемой с его помощью корреляционной функции от общеизвестной, что обусловлено сложением по модулю два аргумента сдвига с текущим временем t. Такая корреляционная функция, называемая диадной, применима для анализа диадно-стационарных случайных процессов, которые в общем случае являются арифметически нестационарными, т.е. нестационарными в общепринятом смысле, что затрудняет ее применение в традиционных случаях -при корреляционном анализе случайных

процессов с использованием базиса функций Уолша.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет получения арифметической корреляционной функции на базисе Уолша.

Поставленная цель достигается тем, что в коррелометр, содержащий сумматор, первый генератор функций Уолша, выходы которого подключены соответственно к первой группе входов первого блока умножения, второй вход которого является входом коррелометра, а выходы соединены с соответствующими входами блока интегрирования, выходы которого подключены к соответствующим входам блока памяти, второй и третий блоки умножения и второй генератор функций Уолша, выходы которого подключены соответственно к первой группе входов второго блока умножения, вторая группа входов которого соединена с соответствующими выходами третьего блока умножения,. входы которого подключены к соответствующим выходам блока памяти, выходы второго блока умножения соединены с соответствующими входами сумматора, введены два счетчика, блок ключей и генератор синхрони,зирующих импульсов изменяющейся частоты, выход которого подключен ко входам генераторов функций Уолша и первого счетчика, разрядные выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами блока ключей, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, выход первого счетчика подключен к управляющему входу блока памяти и ко входу второго счетчика, разрядные выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами генератора синхронизирующих импульсов.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Коррелометр содержит блоки 1-3 умножения, генераторы 4 и 5 функций Уолща, блок 6 интегрирования, блок 7 памяти, сумматор 8, генератор 9 синхронизирующих импульсов, счетчики 10 и 11 и блок 12 ключей, который в моменты поступления на его управляющие входы соответствующих сигналов с разрядных выходов счетчика 10 подключает информацию со своего входа на выход устройства.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии блок 6, сумматор 8, блок 7 памяти и счетчики Ю и 11 обнулены. Код с разрядных выходов счетчика 11 устанавливает в генераторе 9 начальное значение частоты следования синхроимпульсов, которому соответствует период At,. Генератор 4 по мере поступления на его вход синхроимпульсов вырабатывает функции Уолша, которые поступают на .первые входы блока 1 умножения, на второй вход которого поступает стационарный эргодический случайный сигнал x(t). Сигналы с выходов

блока 1 умножения поступают на входы блока 6 интегрирования, на входах которого формируются коэффициенты разложения случайного входного сигнала в ортогональном базисе Фурье-Уолща.

a (t).W(t)dt

о

гдeWi(t) -функция Уолща с номером i;

Т I - интервал ортогональности системы функций Уолша.

0 Значение аргумента t для функций Уолща определяется следующим образом:t М |П, где п - количество синхроимпульсов, поступивших с момента начала работы на вход генератора функций Уолща и на вход счетчика 10. Поступление текущего значения коэффициентов а« на входы блока 7 памяти в течение времени СО-Т) не приводит к изменению его содержимого, так как на его управляющий вход сигналы с выхода переполнения счетчика 10 в это время не

поступают. Блок 3 умножения, умножая «нулевые значения коэффициентов сами на себя, т.е. возводя в квадрат значение а О, формирует на своих выходах также «нулевые значения, поэтому и результат перемноженГия их с функциями Уолща в блоке 2 умножения является также «нулевым и сумматор 8 продолжает находиться в исходном состоянии. Сигнал на выходе устройства отсутствует.

Момент окончания интервала ортогональности определяется моментом появления импульса на выходе переполнения счетчика 10, что происходит по истечении времени T; Nut( с момента начала работы устройства, где N - коэффициент пересчета счетчика 10.

5 К этому моменту времени в блоке 6 заверщено формирование коэффициентов ai, а генератор 4 оказывается в исходном состоянии и готов к формированию нового цикла функций Уолша. По импульсу с выхода счетчика 10 значения коэффициентов ai переписываются в блок 7 памяти, значение содержимого счетчика 11 меняется на единицу, что приводит к изменению периода синхроимпульсов, формируемых в генераторе 9.

5 Генератор 4 начинает формировать новый цикл функций Уолша на интервале ортогональности (Тд- Т |) N At, где Atjr- новое значение периода синхроимпульсов, и процесс формирования коэффициентов а на интервале Т | - Тд повторяется.

От блока 7 памяти значения aj, соответствующие предыдущему интервалу ортогональности, поступают на входы блока 3 умножения, где формируются коэффициенты разложения диадной автокорреляцион5 ной функции входного сигнала

гдеМ - постоянный коэффициент.

В блоке 2 умножения значения К, поступающие с выходов блока 3, перемножаются с функциями Уолша W (. поступающими от генератора 5 на первые входы блока 2.

результаты перемножения с выходов блока 2 поступают на входы сумматора 8, где формируются значения диадной корреляционной функции

ксгг) (С)

Значение временного сдвига в единицах времени определяется следующим образом

где Mi - величина периода синхроимпульсов, соответствующего j интервалу ортогональности, на котором определяются К|. Код, соответствующий временному сдвигу, от счетчика 10 поступает на управляющие входы блока 12 ключей, на вход которого поступают значения диадной корреляционной функции К() от сумматора 8. Блок ключей посылает на свой выход значения диадной корреляционной функции в моменты, соответствующие поступлению на его управляющие входы значений , равных целым степеням двойки - 2, где m О, 1, 2. Известно, что в точках с временным сдвигом, равным целым степеням двойки, диадная корреляционная функция совпадает с арифметической. Поэтому на выход блока 12 ключей поступают m значений обычной арифметической корреляциоцной функции сигнала x(t).

В моменты времени, соответствующие окончаниям интервалов ортогональности, происходит ступенчатое изменение частоты синхроимпульсов, на вторые входы блока 2 умножения поступают новые значения } и на выход устройства - новые значения обычной корреляционной функции.

Использование предлагаемого устройства расширяет область его применения, так как введение в схему новых элементов - двух счетчиков, ключевого устройства и генератора синхронизирующих импульсов с изменяющейся частотой следования импульсов взамен блока улравления, применяющегося в известном, позволяет получать не только диадную корреляционную функцию, значения которой формируются на выходе сумматора, но также и обычную арифметическую корреляционную функцию. Это дает возможность использовать данное устройство при корреляционном анализе не только

диадно-стационарных, но и арифметическистационарных случайных сигналов.

Кроме того, устройство позволяет получать и другие статистические характеристики случайных сигналов. Так, на выходе

блока интегрирования формируются значения спектра aj разложения сигнала x(t) по ортогональной системе функций Уолща, а на выходе блока 3 умножения - значения энергетического, спектра К данного случайного сигнала с точностью до постоянного коэффициента М, определяющегося условиями нормирования.

Формула изобретения

Коррелометр, содержащий сумматор, первый генератор функций Уолща, выходы которого подключены соответственно к первой группе входов первого блока умножения второй вход которого является входом коррелометра, а выходы соединены с соответствующими входами блока интегрирования, выходы которого подключены к соответствующим входам блока памяти, второй и третий блоки умножения и второй генератор функций Уолща, выходы которого подключены соответственно к первой группе входов второго блока умножения, вторая группа входов которого соединена с соответствующими выходами третьего блока умножения, входы которого подключены к соответствующим выходам блока памяти, выходы второго блока умножения соединены с соответствующими входами сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения арифметической корреляционной функции на базисе Уолша, в коррелометр введены два счетчика, блок ключей и генератор синхронизирующих импульсов, выход которого подключен ко входам генераторов функции Уолща и первого счетчика, разрядные выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами блока ключей, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, выход первого счетчика подключен к упр-авляющему входу блока памяти и ко входу второго счетчика,

-разрядные выходы которого соединены с соответствующими управляюц ;ими входами генератора синхронизирующих импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 557385, кл. G 06 G 7/19, 1975.