Устройство для псевдообращения матриц Советский патент 1981 года по МПК G06F15/173 G06F17/18 G06F17/15 

(St) УСТРОЙСТВО для ПСЕВДООБРАЩЕНИЯ МАТРИЦ

;

Изобретение относится к вычисли тельной технике и предназначено для использования в системах обработки информации, поступающей от сложных динамических объектов одноразового применения или объектов (систем), в которых получение ансамблей реализаций случайных; процессов невозможно.

Известен способ для псевдообращения матриц. Этот способ может быть реализован устройством, содержащим счетчик входного сигнала, логические элементы И, множительные, запоминаю щее и вычислительное устройства, реализующее итерационную процедуру нахождения псевдообратной матрицы l.

Недостаток данного устройства большое время вычисления псевдообратной матрицы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее счетчик входного сигнала, блок формирования корреляционной матрицы входного сигнала.

блок обращения корреляционной матрицы и запоминающее уст(5Ьйство, причем выходы счетчика входного сигнала соединены с входами блока формирования корреляционной матрицы входного сигнала, а выход - со входом блока обращения матрицы, выходы блока обращения матриц соединены со входом запоминающего устройства. Выход запоминающего устройства является вы10ходом устройства 2 .

Недостатком известного устройства является то, что необходимо- решать задачу обращения матрицы корреляци15онных функций входного сигнала, которая вырождена. Эта матрица йвляется вырожденной, когда на вход систем обработки поступают единичные реализации случайных процессов. Примене20ние метода регуляризации решения и метода псевдообращения не приводят к существенному снижению числа операций, реализуемых устройством. Цель изобретения - поввшение быстродействия устройства. Для достижения поставленной цели-в устройство для псевдообращения матриц, содержащее счетчик и блок памяти, выходы которого являются выходами устройства, введены группа элементов И, две группы умножителей, группа квадраторов, сумматор, квадратор, нелинейный элемент генератор импульсов, кольцевой счетчик и элемент И, первый вход ко торого является входом устройства, .второй вход элемента И подключен к выходу кольцевого счетчика, а выход элемента И соединен со входом счетчика, разрядные выходы которого сое динены с первыми входами соответству щих умножителей первой группы, а также с первыми и вторыми входами соответствующих квадраторов группы, выходы которых соединены со входами сумматора, выход которого соединен первым и вторым входами квадратора, выход которого соединен со входом нелинейного элемента, первый выход которого соединен с первыми входами умножителей второй группы, а второй выход нелинейного элемента соединен со входом генератора импульсов, выход которого соединен со входом кол цевого счетчика, разрядные выходы которого соединены со вторыми входа ми соответствующих элементов И, выходы которых объединены и подключен ко вторым входам умножителей первой группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих умножителей второй группы, выходы которых соединены с соответствующим входами блока памяти. На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства. Устройство для псевдообращения матриц содержит счетчик 1,вход которого соединен с выходом элемента И 2.Выходы счетчика 1 соединены с одними входами элементов И 2, умножителей 3, .вторые входы элементов И 2 соединены с выходами кол цевого счетчика k, а выходы каждого элемента И 2 - со вторыми входами всех первых умножителей 3- Первый вход элемента И 2 является входом устройства, а второй вход соединен с выходом кольцевого счетчика . Выходы первых умножителей 3 соедине ны С первыми входами других умножителей 3. Вторые входы умножителей 3 -соединены с выходом нелинейного элемента 5, а выходы - со входами блока 6 памяти. Входы квадраторов 7 соединены с выходами Счетчика 1, а выходы - со входами сумматора 8. Выход сумматора 8 через квадратор 7 соединен со входом нелинейного элемента 5. Вход генератора импульсов 9 соединен с выходом нелинейного элемента 5, а выход - со входом кольцевого счетчика , выходы счетчика k соединены со вторыми входами элементов И 2, выход счетчика t соединен со своим вxoдoм выходы блока б памяти являются выходами устройства. Устройство работает следующим образом. На вход-счетчика 1 через открытый элемент И 2 поступают выборки входного сигнала. Элемент И 2 открыт, когда на втором входе имеется сигнал с выхода кольцевого счетчика 4. Сигналы со всех выходов счетчика 1 (даже если они нулевые) поступают на входы умножителей 3 первые входы элементов И 2 и квадраторов 7- Сигналы с выхода квадраторов суммируются в сумматоре 8, проходят через еще один квадратор 7 и поступают на вход нелинейного элемента 5- На выходе нелинейного элемента формируется сигнал, обратно пропорциональный квадрату входного сигнала. Этот сигнал поступает на вход генератора 9 импульсов и вторые входы других умножителей 3. Импульсы с выхода генератора 9 импульсов начинают поступать на вход кольцевого счетчика . На выходе счетчика i появляется сигнал С, который открывает один элемент И 2. Сигнал с одного из выходов счетчика 1 (с первого выхода) поступает на вторые входы всех первых умножителей 3. На выходе этих умножителей 3 формируется строка корреляционной матрицы входного сигнала. Элементы этой строки поступают на первые входы других умножителей 3,вторые входы которых соединены с выходом нелинейного элемента 5-На выходе умножителей 3 получается строка псевдообратной матрицы, ко-. торая запоминается в блоке 6 памяти. Через времяТГ, равное времени вычисления строки псевдооГратной матрицы, появляется сигнал С на выходе кольцевого счетчика 4 и снимается

сигнал C . Начинается цикл вычисления второй строки псевдообратной матрицы аналогично описанному выше. Эти операции повторяются, пока не вычислены все строки псевдообратной матрицы.

Использование новых элементов выгодно отличает предлагаемое устройство от известного так как уменьшается время на выполнение операций обращения матрицы и сама операция обращения заменяется одной операцией умножения элементов матрицы корреляционных функций входного сигнала на некоторый постоянный множитель,

Формула изобретения

Устройство для псевдообращения матриц- содержащее счетчик и блок памяти, выходы которого являются выходамиг устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит группу элементов И, две группы умножителей, группу квадраторов, сумматор, квадратор, нелинейный элемент, генератор импульсов, кольцевой счетчик и элемент И, первый вход которого является входом устройства, второй вход элемента И подключен к выходу кольцевого счетчика, а выход элемента И соединен

СО ВХОДОМ счетчика, разрядные выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, первыми входами соответствующих умножителей первой группы, а также с первыми и вторым входами соответствующих квадраторов группы, выходы которых соединены со входами сумматора, выход которого соединен

0 с первым и вторым входами квадратора, выход которого соединен со входом нелинейного элемента,первый выход которого соединен с первыми входами умножителей второй группы, а второй

5 выход нелинейного элемента соединён со входом генератора импульсов, выход которого соединен со входом кольцевого счетчика, разрядные выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих элементов И, выходы которых объединены и подключены ко вторым входам умножителей первой группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствую5щих .умножителей второй группы, выходы которых соединены с соответствующими входами блока памяти.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Зарубежная радиоэлектроника, 1976, № 8, с. 54.

2. Й.А. Цифровые фильтры, - еаязь, 1979, с. 146 (прототип).