Устройство для определения коэффициентов разложения корреляционной функции по системе ортонормированных базисных функций Советский патент 1982 года по МПК G06G7/19 

3 9 Цель изобретения - расширение фун кциональных возможностей за счет рас ширения класса базисных функций. Поставленная цель достигается тем что а устройство для определения коэффициентов разложения корреляционно функции по системе ортонормированных базисных функций, содержащее первый масштабный блок, выход которого подключен ко входу многоканального блока апериодических фильтров, выход ко торого подключен соответственно к первому входу многоканального блока умножения, второй вход которого объв динен со входом первого масштабного блока и является входом устройства, выходы многоканального блока умножения через многоканальный блок усреднения соединены соответственно.со входами многоканального блока аналоговой памяти, введены многоканальный блок вычитания, первый и второй многовходовые сумматоры, блок памяти, аналого-цифровой преобразователь,пос ледовательно соединенные интегратор, аналоговая запоминающая ячейка, квад ратор, второй масштабный блок и многоканальный масштабный блок, выходы которого соединены с первой группой входов многоканального блока вычитания, вторая группа входов которого соединена с соответствуьадими выходами многоканального блока аналоговой памяти, выходы блока вычитания подключены к соответствующим входам первого многовходового сумматора, выход которого соединен с первым входом второго многовходового сумматора, выход которого через аналогоцифровой преобразователь соединен с блоком Памяти, выходы которого соединены соответственно с группой входов второго многовходового сумматора Работа устройства основана на. разложении корреляционной функции случайного сигнала x(t)no базисным функциям. Коэффициенты разложения определяются по формуле c.p--jR)(Cc). ),е,,им.2..-м)

базисные системы ортонормираванных сигналов Набора;

К - номер базиса в наборе;

Ij - номер ортонормированного сигнала в К-ом базисе;

,(12)

где с/; - табличные коэффициенты аргумента;

g - временной масштаб базисной системы (12). 5 N - количество базисов в наборе; Т - время наблюдения реализации. Реализацию случайного сигнала x(t) нормируют в соответствии со временем ее наблюдения. Нормированную реализацию x(t) VTX (t) (2) подвергают экспоненциальной фильтрации. Составлякйдие нормированно11 реализации002. X2j(-t)--IX(-t-C)e- dt:jr(,2...q, (модулируют исходной реализацией x(t3. Полученные при этом сигналы b((, С ) усредняют за время наблюдения реали-1ЯЮТ за вре( зации исследуемого сигнала исследуемо X4jCi)--|f (Ш, напряжения, 4j и запоминают. Исходную реализацию случайного сигнала x(t) дополнительно усредняют за время наблю дения реализации Z(t) ||x(t)dt (7) Полученное при усреднении (9) наряжениег (Т) (8) апоминают и производят квадратичное реобразование запомненного напряжеия (9). Преобразованное напряжение ормируют в соответствии с аеличиой, обратной значению времени набюдения реализации. На основе норированного напряжения 4- 7 vPf 3 формируют напряжения, обратно пропорциональные по величине коэффициентам . 01) аргументов исходной базисной системы ортонормированных на интервале oco сигналов v|r..f,...H, Причем коэффициенты Оазисной системы (12) определяются по Формуле где J.. - таПличные коэффициенты баJ зиса (12), а величину временного масштаба g выбирают такой, чтобы можно бы-, ло с заданной точностью пре небречь величинами Vi -t f.CT)--.ln--e (1/4) При этом можно считать, что функ ции (12) ортонормированы на конечно интервале от. Количество ортонормированных функций nf базиса (12) берется таким, чтобы можно было с заданной точностью представить весь анализируемый класс корреляционных функций. Из запомненных (6) и сформирован ных напряжений Isj--i4 j (15) получают разностные напряк ения. Про изводят весовое суммирование разнос ных напряжений (Г 4Г 53 (16) в соответствии с матрицей коэффициентов (13) исходной базисной системы (12) и получают напряжения . - пропорциональные по величине коэффи циентам разложения ()5,(T)dt Иорреляционном функции по исходной базисной системе (12). Все перечисленные операции (дейст вия) выполняются в процессе анализа одной реализации случайного процесса Используя результаты анализа реализации случайного сигнала (полученные напряжения (17), для каждого оче редного К-го базиса .)& CK--i,2...N) формируют напряжения, пропорциональ ные по величине коэффициентам разложения (1)корреляционной функции по указанному базису, путем весового суммирования напряжений (17) в соответствии с матрицей ядер Фурье (у)Чкеи)ах-, x--t/Ti е-ид- --1,2...-v( ИСХОДНОГО базисаi .(х) очередного К-го базиса иабора р р,) р. тонормированных на интервале 0,1. Сформированные при этом напряжения (емд.-.и) преобразуют в цифровые коды и запоминают их. Значения ядер Фурье (19) вычисляет ся заранее на ЦВМ и хранятся на каком-нибудь носителе информации. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит одноканальный масштабный блок 1 и многоканальный блок 2 апериодических фильтров, многоканальный блок 3 умножения и многоканальный блок усреднения, многоканальный блок 5 аналоговой памяти, интегратор 6, аналоговую запоминающую ячейку 7 и квадратор 8, одноканальный масштабный блок 9. многоканальный масштабный блок 10, аналогоцифровой преобразователь 11, блок 12 памяти, многоходовые сумматоры 13 и I, многоканальный блок 15 вычитания. Вход устройства соединен с объединенными входами блоков 1 и 3 и интегратора 6. Выход блока 1 через последовательно соединенные блоки 2-5 и 15 связан с группой входов блока 1, который группой выходов соединен с первой группой входов блока 13. Группа выходов блока 12 связана со второй группой входов блока 13 Выход интегратора 6 соединен через последовательно соединенные аналоговую запоминающую ячейку 7, квадратор 8 и блоки 9 и 10 с соответствующей группой входов блока 15 Выход блока 13 через аналого-цифровой преобразователь 11 соединен с группой входов блока 12. Устройство для определения коэффициентов разложения работает следующим образом. Перед осуществлением анализа реализации x(t) устройство приводится в исходное состояние. При этом также устанавливаются коэффициенты передачи масштабных блоков 1, 9 и 10 и блока 1 (в соответствии с (2), (12), (15), (1)), постоянные времени интегратора 6, интеграторов блока и апериодических фильтров блока 2 по формуле (5). Реализация случайного сигнала x(t) подается на вход устройства. При этом на выходах блоков 1 и 3 появляются сигналы соответственно вида (2), (3), (). После усреднения сигналов (5) в блоке 5 запоминаются напряжения (6). В интеграторе 6 осуществляется ус реднение реализации случайного сигнала x(t) в соответствии с формулой (7). Полученное при этом напряжение (8) запоминается в ячейке 7- Запомненное напряжение преобразуется в квадраторе 8, Преобразованное напряжение (9) нормируется в блок 9 согласно выражению (Ю). Полученное при этом напряжение поступает на вход блока 1.0, на выходах .которого появляются напряжения (15). В блоке 15 из этих напряжений и напряжений (6) формируются разностные напряжения (1б), которые подаются на входы блока 1. В блоке 1 производится весовое суммирование этих напряжений в соответствии с формулой П7). Полученные на выходах блока 1 напряжения пропорциональны по величине коэффициентам разложения (18) корреляционной функции (2) по исходной базисной системе (12).. На этом заканчивается процедура анализа реализации x(t), производимого на интервале от. Далее выполняются только быстрые опера ции весового суммирования (20) в блоке 13- При этом для каждого очередного К-го базиса, по которому про изводится ортогональное разложение (1), осуществляется настройка блока 13 на коэффициенты передачи, соответствующие значениям ядер Фурье a(((b 1,2,. ..,hif, ,2,... ,nf) и формируются напряжения коэффициентов разложения корреляционной функци случайного сигнала. Сформированные в .блоке 13 напряжения преобразуются аналого-цифровым преобразователем 11 в цифровые коды, которые запоминаются ь блоке 12. В последнем, кроме те кущих цифровых кодов коэффициентов разложения (1), также хранятся значения вычисленных заранее на ЦВМ яде Фурье (K 1,2,3,... ,N) . Представляется возможным, вызывая цифровые коды величин блока 12, пе рестраивать блок 13 на нужные коэффициенты передачи. Предлагаемое устройство позволяет производить определение коэффициентов разложения корреляционной функции случайного сигна/ia по множеству (набору) базисных систем (в отличие от известных, которые обеспечивают нахождение указанных коэффициентов только по одному базису). Оно значительно облегчает процесс классификации случайных процессов (сигналов) по их корреляционным функциям. Время ортогонального анализа корреляционных Функций случайных процессов по множеству базисов с помощью предлагаемого способа остается соизмеримым с временем анализа указанных функций известными способами по одному базису. Это обеспечивается тем, что анализ случайного процесса на интервале наблюдения от производится один раз. На основе результатов этого анализа с помощью быстро. выполняемых операций весового суммирования уже рпределяются коэффициенты разложения корреляционной функции по базисным системам набора. Устройство работает без предварительного центрирования случайного сигнала. Формула изобретения Устройство для определения коэффициентов разложения корреляционной функции по системе ортонормированных .базисных функций, содержащее первый масштабный блок выход которого подключен ко входу многоканального блока апериодических фильтров, выход которого подключен к первому входу многоканального блока умножения, второй вход которого объединен со входом первого масштабного блока и является входом устройства, выходы многоканального блока умножения через многоканальный блок усреднения соединены соответственно со входами многоканального блока аналоговой памяти, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет расширения класса базисных функций, в устройство введены многоканальный блок вычитания, первый и второй многовходовые сумматоры, блок памяти, аналого-цифровой преобразователь и последовательно ( соединенные интегратор, аналоговая

запоминающая ячейка, квадратор, второй масштабный блок и многоканальный масштабный блок, выходы которого соединены с первой группой входов многоканального блока вычитания, вторая группа входов которого соединена с соответствующими выходами многоканального блока аналоговой памяти, выходы блока вычитания подключены к соответствующим входам первого мнoгo входового .сумматора, выход которого соединен с первым входом второго многовходового сумматора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с блоком памяти, выходы которого соединены соответственно с группой входов второго многовходового сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Статистическое моделирование динамических систем средствами АВТ.

Под ред. Витенберга И,М. М., Машиностроение, 1976, с. 11, 118.

2.Жовинский В.Н. и Арховский В.О. Корреляционные устройства. М.,Энергия, 197, с, It6 (прототип).