Коррелометр с аппроксимациейфуНКцияМи лАгЕРА Советский патент 1981 года по МПК G06G7/19 

рамегром, блоки умножения, первые входы которых подключены к выходам соответствующих ячеек фильтра, а вторы входы подключены ко входу фильтра Лагерра, блоки усреднения, входы которых последовательно соединены с выходами блоков умножения, цепь из последовательно соединенных сумматора, подключенного входами к выходам блоков усреднения, инвертора и дополнительного сумматора , а также дисперсиометр, выход- которого соединен со вторым входом дополнительного сумматора, а вход подключен ко входу коррелометра, и блок регулировки параметра, первый вход которого соединен с выходом дисперсиометр второй я третий входы подключены к выходам соответственно первого и второго блоков усреднения, а выход соединен с управляющими входами ячеек фильтра Лагерра. Он содержит также группу из m сумматоров, первые входы которых подключены к выходу дополнительного сумматора, а вторые - к выходам соответствующих блоков усреднения, при этом вход коррелометра соединен непосредственно с входом фильтра Лагерра, а дополнительный сумматор имеет коэффициент передачи f по каждому входу. При работе коррелометра получают корреляционную функцию анализиру емого случайного сигнала в виде выходных сиг-- налов группы из m сумматоров. Они равны в установленном масштабе напряжений коэффициентам разложения корреляционной функции в ряд по ортогональным функциям Лагерра. Их получают путем сложе ния в каждом зшомянутом сумматоре сигнала, сформированного из выходного напр женияк-й ячейки фильтра путем умн жения на входной сигнал и последующего усреднения в соответствующих блоках, с выходным сигналом дополнительного сум матора. Первый из этих двух сигналов предста ляет выраженный в установленном масш табе и сформированный, исходя из услови минимума среднеквадратической погрешности аппроксимации (благодаря непрерыв ной подстройке постоянной временя ячеек фильтра Лагерра с помощью блока регули ровки параметра), к-й из коэффициентов разложения корреляционной функции в ряд. Второй сигнал, который поступает на все ит сумматоров группы с выхода дополнительного сумматора, является попра 84 64 кой, устраняющей неравенство дисперсии значению корреляционной функции с нулевым аргументом 2. Недостатком известного коррелометра является то, что группа из m суммато ров при сложении сигналов, поступающих с выходов блоков усреднения, с выходным сигналом дополнительного сумматора вносит искажения в коэффициенты, которые, как утюмянуто выше, оп1эеделены из условия минимума среднеквадратической погрешности аппроксимации. Следовательно, возрастает среднеквад- ратическая погрешноси, аппроксимации. Поэтому, несмотря на уменьшение раз-г кости между дисперсией и значением корреляционной i функции с нулевым аргументом, точность коррелометра оказывается недостаточной. Цель изобретения - повышение точности получения оценки корреляционной функции. Поставленная цель достигается тем, что в коррелометр с аппроксимацией функциями Лагерра, содержащий фильтр Лагерра, выходы ячеек которого подключены к первым входам соответствующих блоков умножения, вторые входы которых соединены со входом фильтра Лагерра, выход каждого блока умножения подключен Ко входу соогветствунмцего блока усреднения J выходы Стоков усреднения соединены с соответствующими первого сумматора, выход которого через инвертор подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого объединен с первым входом блока регулировки параметра и подключен к выходу дисперсиометра, вход которого является входом коррелометра, второй и третий входы блока регулировки параметра соединены соответственно с выходами первого и второго блоков усреднения, а выход блока регулировки параметра под ключен к управляющим входам ячеек фильтра Лагерра, введен управляемый усилитель, информационный вход которого соединен со входом коррелометра, управляющий вход подключен к выходу второго сумматора, а выход соединен со входом фильтра Лагерра. Введение згправляемого усилителя и его связи, а также подключение выходов блоков усреднения непосредственно к выходам коррелометра обеспечивает пропорциональное разности между значением корреляционной функции с нулевым аргументом и дисперсией изменение уровня входного сигнала с сохраненная подобия всех коэффициентов разложения, чем устраняются искажения корреляционной функции. Это повышает точность коррелометра.

Использование дополнительного сумматора с коэффициентом передачи, равным единице по каждому входу, уменьшает шумовые ошибки за счет повьпиения уровней сравниваемых в нем сигналов, что приводит дополнительно к повышению точности коррелометра.

Кроме того, соединение выходов блоков усреднения непосредственно с выходами коррелометра упрощает устройство, а, также уменьшает шумовые ошибки.

На чертеже представлена структурная схема коррелометра с аппроксимацией ортогональными функциями Лагерра.

Коррелометр содержит фильтр I Лагерра vn -го порядка с регулируемым параметром, включающим в себя последовательно соединенные ячейки 2 - 2fj представляющие собой фильтры нулевого и последующего порядков.

К выходу каждой ячейки фильтра I Лагерра подключен первым входом соответствующий блок 3 умножения, причем вторые входы всех блоков 3 умножения соединены со входом упомянутого филы- ра I Лагерра.

.Выход каждого из блоков 3 умножения соединен со входом соответствующего блока 4 усреднения.

К выходам всех блоков 4 усреднения подключены входы сумматора 5 доединенного последовательно с инверторе 6, выход которого подключен ко входу сумматора 7.

Ко второму входу сумматора 7 подклю чены выход дисперснометра 8 и первый вход блока 9 регулировки параметра. Второй и третий: .входы блока 9 регул1фовки -параметра подключены к выходам сооГветственно второго и третьего блоков 4 усреднения, а выход соединен с управляю щими входами ячеек 2 - 2 фильтра Лагерра.

Выход с сумматора 7 подключен к входу управленияуправляемого усипетеля 10 который подключен первым входом к входу II коррелометра, а выходом - ко входу фвльтра I Лагёрфа.

Со входом II коррелометра соединены также вход дисп хзиометра 8.

Выходы 12 коррелометра подключены непосредственно к выходам блоков 4 усредНбНхЕл

Использованный в коррелометре сумматор 7 вьтолнен с коэффициентом передачи равным едини1е по каждому входу.

Коррелометр работает следующим образом.

Исследуемый случайный сигнал посту- пает со входа II коррелометра .через управляемый усилитель Ю на вход фильтра I Лагерра. Уровень исследуемого сигнала (его амплитуда) при этом изменяется в соответствии с изменениями коэффициента передачи управляет юго усилителя Ю. Отклики ячеек 2д - 2 , представляющих собой фильтры нулевого и последующих юрядков, на поступающий на вход фильтра I Лагерра сигнал, после перемножения их с этим сигналом в блоках 3 умножения, поступают на входы блоков 4 усреднения.

С выходов всех блоков 4 усреднения сформированные в них сигналы поступают непосредственно на выходы 12 коррелометра.

Кроме того, они поступают через вход сумматора 5 на цепь из последовательно соединенных сумматора 5, инвертора 6 и сумматора 7, а с выходов первого и второго блоков 4 усреднения дополнительно поступают на второй и третий входы блока 9 управления параметром. На первый же вход блока 9 управления параметром поступает сигнал с выхода дисперсиометра 8, равный в масштабе напряжений дисперсии исследуемого случайного .сигнала, поступающего на вход дисперсиометра 8 со входа 11 коррелометра.

В блоке 9 управления параметром, пут сравнения разности поступакядих на него с первых .двух блоков 4 усреднения сигналов d выходным сигналом дисперсиометра. 8, формируется сигнал управления параметром фильтра I Лагерра. Этот сигнал поступает с выхода блока 9 утфавлення ПЕфаметром на управляющие входы ячеек 2 - 2,,1 и, обеспечивает регулирование параметра фильтра I в целом.

Благодаря такому { егушфованию, искомые коэффициенты разложения корреляционной функции случайного сигнала формируются в соответствии с условием минимума среднеквадратической ошибки аппроксимации.

Вместе с , выходной сигнал дисперсиометра поступает на сумматор 7 (через второй его вход), где он сравнивается с сигналом, который представ8ляет вьфаженную в масштабе напряжений образованную в суту магоре 5 и инвертированную инвертором 6 сумму коэффициен тов разложения корреляционной функции. В свою очередь, эта сумма представляет собой значение корреляционной функции с нулевым аргументом, которая поддерживается в процессе работы коррелометра, равной значению дисперсии. При нарушении упомянутого равенства, сформированный в дополнительном сумматоре 7 сигнал ошибки поступает с его выхода на вход управления управляемого усилите- . ля Ю и управляет изменением коэффицие та передачи управляемого усилителя Ю, т.е. изменяет амплитуду сигнала, поступающего на вход фильтра I Лагерра. За счет этого изменяются, пропорционально изменениям упомянутого управляющег напряжения, величины напряжений на выходах блоков 4 усреднения и выходах 12 коррелометра, т.е. вьфаженные в заданном масштабе искомые коэффициенты разложения корреляционной функции. Эти изменения осуществляются до тех пор, пока в результате сравнения суммы упомянутых коэффициентов с дисперсией, выходной сигнал дополнительного сумматора 7 достигнет нулевого .уровня, т.е. до момента выполнения упомянутого равенства. В результате, на выходы 12 коррелометра поступают с выходов блоков 4 усреднения, выраженные в масштабе напряжений коэффициенты разложения корреляционной функции в ряд Лагерра, удовлетворяющие условиям равензбтва корреляцио ной функции с нулевым аргументом значенюо дисперсии и минимума среднеквадратичес койошибки аппроксимации. Таким образом, за счет отличительны признаков изобретения при реализации предлагаемого коррелометра достигаетс одновременно к аппроксимация с соблюде нием равенства корреляционной функции с нулевым аргументом значению диспер сии, и минимум среднеквадра.тнческой ,ошибки аппроксимации, так как при подо ном, пропорциональном управляющему на пряжению, изменении искомых коэффициен тов не возникает дополнительных искажений корреляционной функции. Выполнение сумматора 7 с коэффициентом передачи, равным единице по 6 каждому входу, позволяет сравнивать поступающие на него сигналы без ослабления их уровня, т.е. при больших отношениях сигнал/шум , что снижает шумовые ошибки формирования искомых коэффициентов. К снижению их приводит и непосредственное подключение выходов блоков 4 усреднения к выходам 12 коррелометра. Кроме того, такое подключение упрощает устройство. В целом, отличительные признаки изобретения обеспечивают повышение точности коррелометра и упрощение устройства. Формула изобретени Коррелометр с аппроксимацией фуркциями Лагерра, содержащий фильтр Лагерра, выходы ячеек которого подключены к первым входам соответствующих блоков умножения, вторые входы которых соединены со входом фильтра Лагерра , выход каждого блока умножения подключен ко входу соответствующего блока усреднения, выходы блоков усреднения соединены с соответствующими входами первого сумматора, выход которого через инвертор подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого объединен с первым входом блока регулировки параметра и подключен к выходу дисперсиоме-фа., вход которого является входом коррелометра, второй и третий входы блока регулировки параметра соединены соответственно с выходами .первого и второго блоков усреднения, а выход блока регулировки параметра подключен к управляющим входам ячеек фильтра Лагерра, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, в коррелометр введен управляемый усилитель, информационный вход которого соединен со входом коррелометра, управляющий вход подключен f. выходу второго сумматора, а выход соединен со входом фильтра Лагерра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 463121, кл. СдОбй 7/19, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 529462, кл. G 06 G 7/19, 1976 (прототип).