Устройство для поиска максимума корреляционной функции Советский патент 1982 года по МПК G06F17/15 

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике. Известно устройство для поиска максимума корреляционной функции, содержащее блок управления, два аналого-цифровых преобразователя, блок дискретной задержки, блок задержки, блоки умножения, цифровыеинтеграторы, блок выделения экстре мума 11 J. Однако это устройство имеет сло ную структуру. Наиболее близким к предлагаемом по технической сущности является устройство для поиска максимума корреляционной функции, содержащее аналого-цифровые преобразователи, входы которых являются входами уст ройства, а выходы подключены соответственно к блоку дискретной заде ки и блоку предварительной задержк выход которого подключен к первым входам блоков умножения, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами блока дискретной задержки, блок выделения экстремума, входы которого через интеграторы соединены с выходами блоков умножения , а выходы подключены к входам дешифратора, масштабного блока и цифро-аналогового преобразователя, блок управления, управляющий вход которого соединен с вторым входом масштабного блока и с выходом дешифратора, а выход подключен к управляющим входам блоков задержки и аналого-цифровых преобразователей 2J. Однако известное устройство имеет недостаточную точность при больших значениях шага задержки. Цель изобретения - повышение точности определения временного положения максимума корреляционной функ-: ции. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для поиска максимума корреляционной функции, содержа щее два аналого-цифровых преобразо теля, входы которых являются соответственно первым и вторым входами устройства, а выходы подключены соответственно к информационным входам первого и второго блоков задержки, управляющие входы аналог цифровых преобразователей и первог блока задержки соединены с выходом блока управления, выход второго бл ка задержки подключен к первым вхо блоков умножения, выходы которых соединены с входами соответствующи инteгpaтopoв, выходы которых подкл чены к соответствующим входам блок выделения экстремума, выход которо соединен с входом дешифратора и с Первым входом масштабного блока, второй вход которого объединен с управляющим входом второго блока задержки и подключен к выходу дешифратора, введен блок коммутатор информационные входы которого подключены к соответствующим выходам первого блока задержки, а выходы к вторым входам соответствующих блоков умножения, управляющий вход блока коммутаторов соединен с выходом дешифратора. На чертеже приведена структурная схема устройства для поиска максимума корреляционной функции. Первый и ёторой входы 1 и 2 устройства подключены к входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей 3 и , выходы которых соединены с входами соответственно блока 5 (дискретной) и блока 6 (предварительной) задержки выход которого подключен к первым входам блоков 7 умножения, вторые входы которых соединены с соответст вующими выходами блока 8 коммутатор Информационные входы блока 8 коммут торов соединены с выходами блока 5 (дискретной) задержки, а управляющий вход - с yпpaвля щим входом блока 6 (предварительной) задержки, с входами дешифратора 9 и масштабного блока 10 и с первым выходом блока 11 выделения экстремума. Второй вход масштабного блока 10 подключен к выходу дешифратора 9. Выходы блоков 7 умножения через соответствующие интеграторы 12 сое динены с входами блока 11 выделения экстремума. Управляющие входы аналого-цифровых преобразователей 3 и и блоков 5 и 6 задержки подключены к выходу блока 13 управления. Выход масштабного блока 10 и второй выход блока 11 выделения экстремума подсоединены к первому и второму выходам lA и 15 устройства. Устройство работает следующим образом. На входы 1 И2 устройства подаются исследуемые случайные корреляционные сигналы, которые преобразуются аналого-цифровыми преобразователями 3 и в цифровую форму в соответствии с применяемым алгоритмом вычисления корреляционной функции. При использовании мультипликативного алгоритма,, например, оба входных сигнала преобразуются в многоразрядный двоичный код, а при использовании знакового алгоритма - в двоичные последовательности импульсов и т.п. , Сигнал с выхода преобразователя 3 поступает в блок 5 дискретной задержки, представляющий собой гаразрядный регистр сдвига, где он последовательно такт за тактом задерживается на величину интервала квантования входных сигналов д-t, равного минимальному шагу временной задержки. Интервал квантования задается тактовыми импульсами блока 13 управления. Сигналы с выхода преобразователя задерживаются на время .ДГ блоком 6 предварительной задержки и поступают на первые входы (и+1) блоков 7 умножения, на вторые входы которых подаются задержанные блоком 5 дискретной задержки сигналы с соответствующих выходов блока 8 коммутаторов. Блоки 7умножения перемножают поступающие на их входы сигналы, а результаты перемножения суммируются интеграторами 12, представляющими собой накапливающие сумматоры или счетчики в зависимости от применяемого алгоритма вычисления корреляционной функции. I . Блок 11 выделения экстремума параллельно или последовательно сравнивает коды значений корреляционной функции, зафикисрованных интегра-; торами 12. Так как сигнал с входа 2 устройства задерживается блоком 6 предварительной задержки на время

t- h/2u TO ордината корреляционной функции, соответствующая аргументу располагается „на оси аргументов в средней (п/2 +1)-ой точке

Все ординаты, расположенные еле- 5 ва от средней нулевой точки, имеют отрицательное значение аргументаtTи соответственно отрицательный номер К точки, а все ординаты, расположенные справа от нулевой тоуки, поло- жительное значение аргумента t и соответственно положительный номер К точки ( ,±2,...,±и/2;. Блок t1 выделения экстремума выдает номер К точки, в которой находится максималь- 5 ное значение оценки корреляционной функции, и величину этого максимума Значение корреляционной функции выделяется на выходе 15 устройства о20

Код номера точки, соответствующей максимуму корреляционной функции, подается на входы дешифратора 9 и масштабного блока tO, Дешифратор 9 в зависимости от кода номера точки 25 выдает в масштабный блок 10, а блок 6 предварительной задержки и в блок 8 коммутаторов номер диапазона поиска N. На выходе масштабного блока получаем значение временного 30 сдвига входных сигналов Т -Кл tKl T iirtiKOTopoe подается на выход

I устройства.

Блок Ь коммутаторов в зависимое- 35 ти от номера диапазона поиска N подключает к блокам 7 умножения соответствующие разряды блока 5 дискретной задержки в соответствии

с нужным шагом задержкиuT 2 uTnfiw В блоке 6 предварительной задержки к его выходу подключается разряд, соответствующий задержке-t-vj/ZuТПредлагаемое устройство начинает поиск с первого диапазона(.,и) S и, последовательно увеличивая диапазон поиска с каждым новым циклом вычисления оценки корреляционной функции, определяет временной сдвиг между двумя случайными корре- $0 лированными сигналами. При этом переход с I-го диапазона поиска 1(1+1)-ый осуществляется при K;j)MJ4 а в (.-)-ый .

При каждом переходе из одного 55 диапазона поиска в другой величина задержки tX изменяется по двоичному

закону, а интервал квантования, т.е. выборки сигнала, остается неизменным и равным минимальному шагу дискретной временной задержки

что значительно повышает точность определения временного сдвига в диапазонах поиска при ,

Предлагаемое устройство позволяе получить оценки корреляционной функ: ции при положительных и отрицательнь1Х значениях аргумента t одновременно.

Формула изобретения

; Устройство для поиска максимума корреляционной функции, содержащее два аналого-цифровых преобразователя, входы которых являются соответственно первым и вторым входами устройства, а выходы подключены соответственно к информационным входам первого и второго блоков задержки, управляющие входы аналого-цифровых преобразователей и первого блока задержки соединены с выходом блока управления, выход второго блока задержки подключен к первым входам блоков умножения, выходы которых соединены с входами соответствующих интеграторов, выходы которых подключены к соответствующим входам блока выделения экстремума, выход которого соединен с входом дешифратора и с первым входом масштабного блока, второй вход которого объединен с управляющим входом второго блока задержки и подключен к выходу дешифратора, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности определения временного положения максимума корреляционной функции, в него введен блок коммутаторов, информационные входы которого подключены к соответствующим выходам первого блока задержки, а выхо ды - к вторым входам соответствующих блоков умножения, управляющий вход блока коммутаторов соединен с выходом дешифратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Березин С.Я., Каратаев О.Г. Корреляционные измерительные устрой-тва. Л., Энергий, .1976, с.68.

2.Авторское свидетельство СССР

If , кл. 6 06f 15/3it, 1977 )Гпрототип)|.