Цифровой знаковый коррелометр Советский патент 1982 года по МПК G06F17/15 

Изобретение относится к области цифровой, в частности, корреляционной обработки случайных процессов Б реальном масштабе рр.емени и может бытьприменено в различных цифровых комплексах. .

Известный знаковый коррелометрfl на базе промышленного анализатора АИ-1024-4 содержит сдвиговый, регистр, триггеры, схемы совпадений, регистры памяти, импульсно-потенЦиальные ключи, шифратор,.адресный регистр и запоминающее устройство

(ЗУ). :

Это устройство может определять большое число ординат корреляционной .функции, соответствующих райличным задержкам йроцесса, однако все ординаты.относятся к автокорреляционной функции одногр процесса, поступающего на. вход коррелометра. Возникающая часто на практике задача вычисления нескольких автокорреляционных функций различных процессов и тем более матрицы взаимнокорреляционных и автокорреляционных функций нескольких процессов не может быть решена с-помощью известного коррелометра, что обусловливает.

ограниченность его функциональных возможностей,

Кроме того, недостатком является ненормированность и нецентрированность оценки корреляционной функции, так как в нем предусмотрена лишь операция добавления 1 к информации, записанной ранее в соответствующем канале. При этом минимальное значе10ние -оценки корреляционной функции равно нулю, а максимальное зависит от времени наблюдения процесса и равно числу накопившихся эа это время единиц-. Ненормированность и нецент15рированность вычисляемой оценки и ее зависимость от времени наблюдения также существенно ограничивают функциональные возможности устройства и усложняют использование выходного 20 сигнала коррелометра для дальнейшей (послекорреляционной) обработки процессов и принятия решений, особенно в случае работы с матрицей корреляционных функций.

25

Известен коррелометр,содержащий генератор импульсов и распределитель импульсов (играющий роль блока управления), два блока памяти, сум30матор, дешифратор, преобразователи сигналов, блоки памяти знаков и т.д. 123. Недостаток этого коррелометра состоит в большой сложности, связан ной с полиоразрядными арифметически ми действиями, а также с тем, что определяются только авто- и взаимнокорреляционные функции (ВКФ). и отсутствует возможность автоматически определять матрицу ВКФ. Другие недостатки- коррелометра аналогичны не достаткам вышеописанного. Цель изобретения - упрощение коррелометра и расширение его функциональных возможностей за счет вы числения матрицы корреляционных функций,- Поставленная-цель достигается тем, что в цифровой знаковый коррелометр, содержащий генератор импуль СОЕ, выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, два блока памяти, сумматор, дешифратор, регистр, введены элемент И, наборное поле матрицы корр ляционных функций, два триггера, накапливающий сумматор, два сдвигаю щих регистра, коммутатор, входы кот рого подключены соответственно к первым выходам ,сумматора и регистра а в-ыход соединен с .первым входом первого сдвигающего регистра, второ вход которого соединен с вторым выходом сумматора, входы которого под ключены соответственно к выходам первого и второго триггеров, к выхо первого сдвигающего регистра и к пе вому выходу второго сдвигающего регистра, входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам распределителя импульсов и к. выходу первого, блока памяти, входы которого соединены соответственно с выходом первого сдвигающего ре гистра и с выходом накапливающего сумматора, вход которого подключен к третьему выходу распределителя импульсов, второй вход .которого соединен с первым выходом дешифратора вход которого является первым входом коррелометра, а выход подключен к первому входу элемента И, второй вход которого является вторым входо коррелометра, а выход соединен с входом второго блока памяти, выход которого подключен к входам наборно го поля матрицы корреляционных функ дий, выходы которого подключены к входу-регистра, второй выход которо го соединен с входом первого тригге ра, вход второго триггера подключен к второму второго сдвигающег регистра. , . На чертеже показана структурная схема знакового коррелометра. В схеме последовательно соединены дешифратор 1 кода номера процесс элемент И2 входного сигнала, блок 3 памяти, наборное поле 4, матрицы корреляционных функций и регистр 5очередности, выдачи знаков. Столбцовый выход сдвигового регистра 5 подключен к: триггеру б знака, выход которого подключен к входу переноса сумматора 7, строковый выход регистра 5 связан через коммутатор 8 с последовательным входом сдвигового регистра 9. Сдвиговый регистр 10, сумматор 7 соединены в кольцо со сдвиговым регистром 9 и блоком 11 памяти. Выход младшего разряда сдвигового регистра 10 подключен к входу триггера 12 произведений знаков, выход которого подключен к управляющему входу сложения или вычитания сумматора 7. Входы адреса блока 11 памяти подключены к выходу накапливающего сумматора 13 адреса, который имеет вход модификации-адреса-блока памяти и вход модификаци1 зоны блока памяти, подключенные к выходу распределителя 14 импульсов, два других выхода которого подключены соо.тветственно к входам установки нуля старших разрядов ч установки единицы младших разрядов сдвигового регистра 10, а вход подключен к генератору 15. импульсов. Принцип работы цифрового знакового коррелометра за}слючается в следующем. Входные знаковые сигналы через элемент И2, стробируамые сигналом с дешифратора 1 кода номера процесса, записываются в блок 3 памяти. После того как в нем записаны все входные знаковые сигналы процессов, подлежащих корреляционной обработке, на р.аспределитель 14 импульсов с пускового выхода дешифратора 1 номера процесса,поступает сигнал, запускающий распределитель 14, состоящий из счетчика и дешифраторов, и синхронизируемый задающим генератором 15, который начнет формировать управляющие сигналы на блоки коррелометра , при этом с блока 3 памяти Знаковые сигналы через наборное поле 4 по.ступают в регистр 5 очередности выдачи знаков. Наборное поле 4 перемычек соединяет, в определенном порядке элементы блока 3 памяти с разрядами регистра 5 в зависимости от требуемого вида, вьзчисления матрицы корреляционных функций. Таким образом, знаки процессов будут записаны в регистр 5 очередности выдачи знаков в строго определенной последовательности, зависящей от вида наборного поля 4. Столбцовый выход регистра 5 очередности выдачи знаков подключен к триггеру 6знака, в котором хранится знак обрабатываемого процесса в текущий момент времени, а строковый выход регистра .5 через коммутатор 8 подклйчен к последовательному входу сдвигового регистра 9. Знаки процессов (О или 1) в текущем и ряде предьодущих моментов квантования хра нятся в отведенных для каждого процесса ячейках блока 11 памяти. Информация из ячейки блока 11,. отве денной для первого обрабатываемого процесса, выводится через сдвиговый регистр 10-и сумматор 7 в сдвиговый регистр 9, сдвигается на один раз- . ряд в сторону младших разрядов, причем в старший разряд сдвигового регистра 9 записывается текущее значение знака процесса со строкового выхода регистра 5 очередности выдачи знаков, после чего информация из регистра 9 записывается в прежнюю ячейку блока 11 памяти. Далее информация выводится из сле дующей ячейки, отведённой для хранения значений знаков другого процесса, сдвигается на один разряд в сторону младщих разрядов, причем в старший разряд сдвигового регистра 9 записывается текущее значение знака соответствующего процесса со строкового выхода регистра 5 очередности, выдачи знаков, доеле чего информация вновь записывается в ту же ячейку блока 11 памяти. Таким образом процесс продолжается до последней ячейки, отведенной для хранения значений знаков. Затем производится вычисление значений корреляционных функций для различных значений аргумента (времени задержки), для чего из блока 11 выводятся знаки соответствуквцего процесса в сдвиговый регистр 9 и проводится сравнение каждого разряда этого регистра {соответ ствующего знаку процесса, задержанному на время Т п ДТ , где и - номер разряда, uf - период квантования) с текущим значением знака процесса, записанным через столбцовый выход регистра 5 в триггер 6 знака, выход которого подключен ко входу переноса в младший разряд сумматора 7. Сравнение производится в младшем разряде сумматора 7. Выход младшего разряда сумматора 7 подается через Коммутатор 8 на последовательный вход сдвигового регистра 9 и производится сдвиг его содержимого в сто рону младших разрядов. В результате повторения этой операции N раз в этом регистре будет зафиксирован ре зультат сравнения знаков, процесса, .задержанных на время п ЛГ (1 « п :Г с текущим значением знака процесса, где N определяемое число значений корреляционной функции. Информация из регистра 9 переписывается во вспомогательную .ячейку блока 11. Эа тем ПРОИСХОДИТ усреднение полученных результатов сравнения знаков по правилу экспоненциального усреднения R,-(nu-f)--2()R-.,CHut)-2.-.Jh&-t}, где Р(пдг-) - п-ое значение корреляционной функции в i-ый такт дискретизации вычислений по формуле (1); В:,-(п Af)sin n,(t).sing nc(t-tnAT) - результат сравнения знаков процессов, записанных в п-м разряде вспомогательной ячейки блока 11 памяти; .. 1 - номера процессов; 2 - коэффициент, определяющий постоянную времени усреднения. Следует отметить/ что информация в блоке 11 распределена по зонам/ причем количество зон равно количеству элементов матрицы корреляционных функций, а в каждой зоне количество ячеек равно количеству значеНИИ корреляционной функции, которое необходимо вычислить (N). Экспоненциальное усреднение по формуле (1) происходит следующим образом. На вход модификации зоны накапливающего сумматора 13 адреса поступает сигнал, по которому в зтом cyNwaторе устанавливается число, соответствующёе адресу первой ячейки первой зоны ЗУ 11. Информация из каждой ячейки этой зоны поочередно обрабатывается в сумматоре 7 следующим образом. Из п-й ячейки через сдвиговый регистр 10и сумматор 7 в сдвиговый регистр 9 переписывается со знаком - значение корреляционной функции, соответствующее задержке пДГ,. вычисленное в предыдугцем такте дискретизации R vtCnAtr ) . Это значение в сдвиговом регистре 9 сдвигается на q разрядов в сторону младших разрядов, что соответствует получению величины, равной последнему слагаемому в выражении (1). Далее сдвиговый регистр 10 из блока 11 переписывается содержимое вспомогательной ячейки и сдвигаетс.я в сторону младших разрядов так, что значение младшего разряда сдвигового регистра 10 переписывается в триггер 12 произведения знаков, выход которого подключен ко входу сложениевычитание сумматора 7. Затем старшие q+i разрядов сдвигового регистра 10 устанавливаются в О, а остальные в 1, что равносильно записи в этот регистр положительного числа , В зависимости от того, записана в триггере 12 1 или О, содержимое сдвиговох д региатра 10 прибавляется к значению (nut) или вычитается из эЧого значения, имеющегося в сдвиговом-регистре 9. Выполнение усреднения заканчивается прибавление к содержимому сдвигового регистра 9 (п. ДГ ) , вновь переписанчисла R ного из п-й ячейки первой зоны блока .11. Cy дмapнoe значение FL,-(пдт ) , полученное в результанте этих операций, и соответствующее одному значению корреляционной функции, вновь записы вается в ту же ячейку блока 11 памяти , Далее на вход модификации адреса накапливающего сумматора 12 подается сигнал, по которому адрес блока 11 памяти увеличивается на единицу, и производз;ятся те же операции, что и с предыдущей ячейкой, в результате которых находится следующее значение корреляционной функции. Аналогичным обра.зом вычисляются усредненные значения, и других.значений корреляционнойфункции, занимающих данную зону блока 11, а также других автокорреляционных и взаимнокорреляционных функций матрицы, зани мающих соответствующие зоны блока 11 Предложенное, техническое решение особенно эффективно при использовании в сложных комплексах цифровой обработки случайных процессов, так как оно обеспечивает вычисление матрицы корреляционных функций, их цент рирование и нормирование. Указанные характеристики позволяют существенно, расширить функциональ ные возможности цифровых комплексов о бработки случайных процессов, повысить их точность и упростить методы и аппаратуру послекорреляционной обработки.

Формула изобретения

Цифровой знаковый коррелометр, содержащий генератор импульсов, которого соединен с первыг/ входом распределителя импульсов, два блока памяти, cy 1мaтop, дешифратор, .регистр ,от л и ч а ющ ий с я

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе

1-. Курочкин С.С. Многоканальные 45 счетные системы и коррелометры. М., .Энергия, 1972, с. ,263.

2. Грибанов Ю.И. и др. Автоматические цифровые корреляторы. М., .Энергия, 1971, с. 175-181 прото5Q тип). тем, что, с целью упрощения коррелометра и расширение функциональных возможностей за счет вычисления матрицы корреляционных функций, в коррелометр введены элемент И, наборное поле матрицы корреляццонных функций, цъа триггера, накапливающий сумматор, два сдвигающих регистра, коммутатор, входы которого подключены соответственно к первым выходам сумматора и регистра, а выход соединен с первым входом первого .сдвигающего регистра, второй вход которого соединен с вторым выходом сумматора, входы которого подключены с.д.ответственно к выходам п.ервого и второго, триггеров, к выходу первого -сдвигающего регистт ра.и к первому выходу второго сдвигающего регистра, входы которо.го п.одключены соответственно к .первому и второму выходам распределителя им пульсов и к выходу первого блока .памяти, входы которого соединены с выходом первого сдвигагащего регистра и с выходом накапливающего сумматора, вход которого п.одключ.ен к третьему выходу распределителя импульсов, второй вход которого со.единен с первым выходом дешифрато.ра, вход которо.го является первым входом корреломефра, а выход подключен к первому входу элемента И, второй вход которого является вторым входом коррелометра, а выход соединен с входом второго блока .памяти, вы.ход которого подключен к входам наборного поля .матрицы корреляционных функций, выходы которого подключ.ены к входу- регистра, второй выход которого соединен с входом первого триггера, вход второго триггера подключен к второму выходу второго сдйнгающего регистра.