Коррелометр Советский патент 1981 года по МПК G06F17/15 

1

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для обработки информации специального назначения, и может быть использовано в различных областях науки и техники.

Известен многоканальный знаковый коррелометр, который содержит блок переключения процессов, два блока сравнения, генератор случайного сигнала, генератор импульсов опроса, б.лок равнозначности и распределения, блок накопления, блок формирования нулевой ординаты, элемент ИЛИ, два элемента И и триггер управления. Кроме того. Он содержит два блока сравнения (блоки компараторов), генератор случайного сигнала, генератор импульсов опроса (генератор тактовых импульсов), блок распределения и накопления (их функции в предлагаемом коррелометре выполняет регистрирующее устройство LI.

Коррелометр обладает высоким быстродействием, но имеет низкую точность вследствие больших статических погрешностей, определяемых принципом квантования входных сигналов.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой знаковый коррелятор, который имеет два канала, каждый из которых содержит входной усилитель, компаратор, цифроаналоговый с преобразователь, а также включает генератор псевдослучайных чисел, коммутатор, регистр сдвига, умножители, генератор тактовых импульсов, накопители, схему считывания и регистри 0 рующее устройство. Работа этого коррелометра состоит в сравнении исследуемых напряжения со вспомогательным сигналом и последующим перемножением результатов сравнения - логических уровней 2.

Из-за того, что результатом квантования входных сигналов является только один логический уровень, коррелометр имеет значительную статическую погрешность измерения.

Одноуровневое квантование и поостая цифровая обработка результатов квантования позболяет получить оценки корреляционной функции с высокой скоростью. Кроме того, устройство содержит два канала, каждый из которых имеет входной усилитель, компаратор (блок компараторов) и цифроаналоговый преобразователь, а также регистр сдвига (блок задержки), генератор тактовых импульсов и регистрирующее устройство. Наличие одного генерато ра псевдослучайных чисел и компаратора в известном коррелометре эквивалентно одному генератору псевдослу чайных чисел в каждом канале. Цель изобретения - повышение точности . Поставленная цель достигается тем что в коррелятор, содержащий блок накопления, два блока согласования, входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелометра, выход каждого блока согласова ния соединен с первым входом соответ вующего блока компараторов, второй вход которого подключен через соответствующий цифроаналоговый преобраз ватель к выходу соответствующего генератора случайных чисел, выход первого блока компаратора через блок за держки соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход ко тороГо подключен к выходу второго блока компараторов, тактирующие входы первого и второго блоков компараторов и блока задержки подключены к выходу тактового генератора, введены третий генератор случайного числа, блок постоянной памяти, три сумматора, второй и третий блоки умножения, первые входы которых подключены к вы ходам первого и второго сумматоров соответственно, вторые входы второго и третьего блоков умножения подкл1€чены соответственно к выходам второго блока компараторов и блока задерж ки, первые входы первого и второго сумматоров соединены с выходом блока постоянной памяти, а вторые входы подключены соответственно к выходам третьего и второго генераторов случайных чисел, выходы блоков умножени подключены к соответствующим входам третьего сумматора, выход которого, подключен к входу блока накопления. Вновь введенные узлы и связи позволяют реализовать новый алгоритм вы числения, значений корреляционной Функции, в котором используется информация о величине случайного сигна ла, позволяющая определить каждое значение корреляционной функции с более высокой точностью, чем в известном устройстве. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого коррелометра. Коррелометр содержит два канала, в каждом из которых блок 1 согласоваыия соединен с первым входом блока 2 компараторов, ко второму входу которого через цифроаналоговый преобра зователь 3 подключен выход генератора 4 случайных чисел. Выход блока компараторов первого канала через блок 5 задержки, а выход блока комп раторов второго канала непосредствен соединен с соответствующими входами блока 6 умножения. Выход дополнител ного генератора 7 псевдослучайных чи сел 7 в первом канале и выход генератора 4 случайных чисел во втором канале соединены с первыми входами соответствующих сумматоров 8, вторые входы которых подключены к выходу блока 9 постоянной памяти. Выходы сумматоров В обоих каналов соединены с первыми входами соответствующих блоков 10 умножения, при этом второй вход блока 10 умножения первого канала подключен к выходу блока 2 компаратора второго канала, а второй вход блока 10 умножения второго канала соединен с выходом блока 5 задержки. Выходы блоков б и 10 подключены к соответствующим входам сумматора 11, выход которого соединен со входом блока 12 накопления. Выход генератора 13 тактовых импульсов подключен к тактовым входам блоков 2 компараторов и блока 5 задержки, л Коррелометр оценку каждой точки KjyCmii:) корреляционной функции КХУ (t) сигналов х(Ч) и y(t) определяет по следующему алгоритму ) где g - половина диапазона изменения сигналов x(t) и y(t), т.е. ( t)ig и -gty (t)i.g , N - количество циклов измерения каждой точки, ,12 - взаимно независимые, равномерно распределенные в интервале о,1 случайные или псевдослучайные числа, соответствующие опорному уровню напряжения, поступившему в данном такте измерения на соответствующий блок компарато- . ров; (п - количество тактов задержки одного сигнала относительно другого; п ,п - результат сравнения входных сигналов x(t) и y(t) е соответствующим уровнем. Квантование проводится одновременно в диапазонах -д,0 и 0,д , т.е. блок квантования содержит два компаратора. Положительные значения сигналов x(t) и y(t) сравниваются с опорными уровнями д к gq соответственно, а отрицательные значения тех же сигналов - с уровнями g(S-f) и g (р--f) соответственно, следовательно. Г1, если . е V 1 О к -1, если х д( Аналогично определяется и пуц . Исследуемые сигналы центрируются, приводятся к требуемому масштабу -g, g в блоки (согласования) и поступают на первые входы соответствующих блоков 2 компараторов, на вторые входы которых с выходов соответствующих цифроаналоговых преобразователей 3 пода ются случайные опорные напряжения. зультаты сравнения п„., и п ходов блоков 2 компараторов поступа ют на входы блоков 6 умножения. При этом сигнал п,ц предварительно проходит через блок 5 задержки, выполненного на основе регистра сдвига, где задерживается на m тактов относительно сигнала Пу . Таким образом в зависимости от числа m возможно определить соответствующие точки кор реляционной функции Кщ (m-tit ) с шагом ДТг . При данном методе квантования для определения результата квантования используется и цифровой экв валент опорного уровня - псевдослучайные числа )f 1 7к к оторые с вы ходов генераторов 4 подаются на соот ветствующие цифроаналоговые преобразователи 3. Согласно алгоритму {1)в первом канале в к.-ом такте измерения используется число fe i. , которое на m тактов отстает от настоящего значе ния . Так как выполнить блок задер ки на m тактов для многоразрядного числа технически невыгодно, в первом канале коррелометра используется дополнительный генератор 7 чисел, по структуре одинаковый с генератором 4 первого канала, но цикл генерирования чисел которого на m тактов отстает от цикла генератора 4 первого канала. Таким образом, на первый вход сумматора 8 первого канала с выхода дополнительного генератора 7 поступает число i.m , а на первый вход сумматора 8 второго канала с выхода генератора 4 второго канала - число tfj 1 .В сумматорах 8 эти числа суммируются с постоянным числом -J /код которого с выхода блока 9 памяти пос тупает на вторые входы обоих сумматоров 8. С выходов сумматоров 8 коды чисел ( (- J- ) и ( j) поступают на первые входы соответствующих блоков 10 умножения, где умножаются на значения п, и п., соответственно. Результаты умножений с выходов блоков 6 и 10 подаются на входы сумматора 11, на выходе которого в каждом такте измерения получаем оценку значения одной ординаты корреляционной функции. Эти значения поступают в блок 12 накопителя, где накапливаются и усредняются. После окончания всего цикла измерения в регистрирующем устройстве 12 находятся усредненные оценки дискретных ординат Кху (т bt,) корреляционной функ ции (t) сигналов x(t) и y(t). Теоретический анализ принципа работы и расчет методологической погрешности коррелометра показывает, что вновь введенные узлы и связи позволяют реализовать новый алгоритм измерения- корреляционной функции. В алгоритме использована информация о величине конкретной реализации вспомогательного процесса, которая позволяет определить корреляционную функцию с меньшими погрешностями, чем в известном устройстве. Формула изобретения Коррелометр, содержащий блок накопления, два блока согласования, входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелометра, выход каждого блока согласования соединен с nepBfcjM входом соответствующего блока компараторов, второй вход которого подключен через соответствующий цифроаналоговой преобразователь к выходу соответствующего генератора случайных чисел, выход первого блока компаратора через блок задержки соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока компараторов, тактирующие входы первого и второго блоков компараторов и блока задержки подключены к выходу тактового генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в коррелометр введены третий генератор случайного числа, блок постоянной памяти, три сумматора, второй и третий блоки умножения, первые входы которых подключены к выходам первого и второго сумматоров соответственно, вторые входы второго и третьего блоков умножения подключены соотственно к выходам второго блока компараторов и блока задержки, первые входь первого и второго сумматоров соединены с выходом блока постоянной памяти, а вторые входы подключены соответственно к выходам третьего и второго генераторов случайных чисел, выходы блоков умножения подключены к соответствующим входам третьего сумматора, выход которого подключен ко входу блока накопления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 538368, кл. G 06 F 15/336, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 421011, кл. G 06 F 15/336, 1972 (прототип).