Автокоррелометр

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) Г 06 F 15/336

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ

К АВТ0РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3471270/18-24 (22) 16.07.82 (46) 07.04.84. Бюл. № 13 (72) А.И. Заико (71) Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 321.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 467355, кл. С 06 F 15/336, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 421995, кл. G 06 F 15/336, 1975 (прототип). (54)(57) ABTOKOPPEJIOMETP, содержащий интегратор, выход которого является выходом устройства, генератор импульсов, выход которого соединен с информационными входами первого и второго распределителей импульсов, первый выход первого распределителя импульсов соединен с управляющим входом второго распределителя импульсов, второй выход первого распределителя импульсов и первый выход второго распределителя импульсов подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, информационные входы которых подключены соответственно к первому и второму разрядным выходам блока памяти, выходы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым .входами первбго блока умножения, вход . блока памяти подключен к выходу блока записи, вход которого является входом устройства, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй, третий и четвертый блоки умножения, первый и второй сумматоры, первый и второй блоки деления, третий и четвертый ключи, информационные входы которых подключены соответственно к третьему и четвертому разрядным выходам блока памяти, управляющие входы третьего и четвертого ключей подключены соответственно к третьему выходу первого распределителя импульсов и к второму выходу второго распределителя импульсов, выходы первого и четвертого ключей подключены соответственно к первому и второму входам второго блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения, .первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам третьего и второго ключей, выход первого сумматора через первый блок деления подключен к первому входу второго сумматора, второй и третий входы кото- . рого подключены соответственно к выходам первого и четвертого блоков умножения, первый и второй входы четвертого блока умножения подключены соответственно к выходам третьего и четвертого ключей, выход второго сумматора через второй делитель подключен к входу интегратора.

1084809

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и предназначено для оперативного определения автокорреляционной функции в масштабе реального времени.

Известны устройства для определения автокорреляционной функции, содержащие дискретиэатор, устройство регулируемой временной задержки, умножитель и интегратор (1) .

Недостатком устройств является невозможность определения корреляционной функции в масштабе реального времени, так как результат выдается только после окончания всего экспе10

ЗО (1) Yl (Pь = и Х;Х;+ ц и. где х и х — дискретные отсчеты; шаг дискретизации; Я = О, 1, ..., М вЂ” сдвиг между отсчетами, M — максимальное значение сдвига, М = 10, 100, 1000 ... Емкость блока памяти известного устройства (и+К), -1 быстродействие P(n+M)T), где Т— время преобразования одной пары отсче40 тов.

Недостатками известного устройства являются малая точность и малое быстродействие. Малая точность обусловлена тем что не учитывается кор9

45 реляционность соседних отсчетов, что хорошо видно из выражения (1). Малое быстродействие вызвано большой ем-! костью блока памяти, необходимои для определения корреляционной функции с требуемой точностью.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Постчвленная цель достигается тем, что в автокоррелометр, содержащий интегратор, выход которого явля55 ется выходом устройства, генератор импульсов, выход которого соединен с информационными входами первого римента.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является автокоррелометр, содержащий блок записи, соединенный с входом блока памяти, выходы которого подключены к первым входам двух блоков воспроизведения, соединенных между собой, вто рыми входами подключенных к генератору импульсов, а выходами — с входа- 25 ми умножителя и интегратор f2) .

Известное устройство реализует следующие выражения и определения автокорреляционной функции и второго распределителей импульсов, первый выход первого распределителя импульсов соединен с управляющим входом второго распределителя импульсов, второй выход первого распределителя импульсов и первый выход второго распределителя импульсов подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, информационные входы которых подключены соответственно к первому и второму разрядным выходам блока памяти, выходы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым входами первого блока умножения, вход блока памяти подключен к выходу блока записи, вход которого является входом устройства, введены второй, третий и четвертый блоки умножения, первый и второй сумматоры, первый и второй блоки деления, третий и четвертый ключи, информационные входы которых подключены соответственно к третьему и четвертому разрядным выходам блока памяти, управляющие входы третьего и четвертого ключей подключены соответственно к третьему выходу первого распределителя импульсов и к второму выходу второго распределителя импульсов, выходы первого и четвертого ключей подключены соответсгвенно к первому и второму входам второго блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам третьего и второго ключей, выход первого сумматора через первый блок деления подключен к первому входу второго сумматора, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам первого и четвертого блоков умножения, первый и второй входы четвертого блока умножения подключены соответственно к выходам третьего и четвертого ключей, выход второго сумматора через второй делитель подключен к входу интегратора.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 записи, блок 2 памяти, первый 3, второй 4, третий 5 и четвертый 6 ключи, первый и второй распределители 7 и 8 импульсов, генератор 9 импуль1084

3 сов, первый блок 10 умножения, второй блок !1 умножения, первый сумматор 12, третий 13 и четвертый 14 блоки умножения, первый блок 15 деле. ния, второй сумматор 16, второй блок

17 деления и интегратор 18.

Блок 1 записи через блок 2 памяти подключен к информационным входам ключей 3-6. Управляющие входы ключей

3 и 5 соединены с соответствующими !О выходами распределителя 7 импульсов, управляющие входы ключей 4 и 6 соединены с соответствующими выходами распределителя 8 импульсов. Информационные входы распределителей 7 и 8 импульсов подключены к генератору

9 импульсов. Первый выход .распределителя 7 импульсов соединен с управляющим входом распределителя 8 импульсов. Выходы ключей 3 и 5 соединены с соответствующими входами блока

11 умножения, выход которого соединены с первым входом сумматора 12, второй вход которого подключен к выходу блока 13 умножения, входы кото- 2 рого подключены к выходам ключей 4 и 5. Выход сумматора 12 через блок

15 деления подключен к одному из входов сумматора 16, другие входы которого подключены к выходам блоков 10 и 14 умножения, первые входы которых подключены к выходам ключей 3 и 5 со" ответственно, а вторые входы блоков

10 и 14 умножения подключены к выходам ключей 4 и 6 соответственно.

Выход сумматора 16 через блок 17 деления и интегратор 18 соединен с выходом устройства.

Автокоррелометр работает по следующему алгоритму

1 б

Q(P<)= (x; Х !ц+ (2)

+-(х;+,Х;,„,иХ; н;, „„ +х;„(Х;,pt1))

Из выражения (2) видно, что в опреде-4 ленни корреляционной функкции прини- . мают участие не только сдвинутые на И отсчеты xj x lap, но и соседние с ними х, и хек+1. Это позволяет учесть наличие корреляцион-M ной связи между соседними отсчетами.

Емкость блока памяти предлагаемого автокоррелометра равна (и+М+1), а быстродействие —, (п+М+1) Т. !" 1

Автокоррелометр работает следующим образом.

Блок 1 записи производит дискретизацию входного сигнала во времени

809 4 с шагом и напраьляет отсчеты поочередно в запоминающие ячейки блока

2 памяти статического типа. Ячейки могут быть выполнены на любых аналоговых или дискретных элеме. тах, позволяющих на время (и +1l P Т запомнить величину отсчета.

Ключи 3 и 4 соединены с распределителями импульсов 7 и 8 со сдвигом на одну ячейку относительно ключей

5 и 6. Благодаря этому отсчеты на выходах ключей 3 и 4 отстают от соответствующих отсчетов на выходах ключей 5 и 6.

Первоначально управляемые генератором 9 импульсов и распределителями

:7 и 8 импульсов ключи 4, 5 и 3, 6 воспроизводят хранящуюся в блоке 2 памяти копию сигнала без сдвига, т.е. при = О. По окончании воспроизведения первой копии на выходе интегратора 18 в соответствии с выражением (2) образуется дисперсия сигнала. Одновременно с выхода первого распределителя 7 подается первый сдвигающий импульс на управляющий вход распределителя 8. Это обеспечивает временной сдвиг отсчетов между ключами 5 и 6, а также 3 и 4, на единицу, и вторая копия воспроизводится при 11 = 1. По окончании ее второй сдвигающий импульс еще увеличивает временной сдвиг на единицу, н третья копия воспроизводится при !! = 2.

Аналогично, (ц +1)-я копия воспроизводится при сдвиге, равном М, отсчеты на выходе ключей 3-6 соответственно равны х, х;, х, х и сигнал на выходе интегратора 1 точно соответствует выражению (2).

Для получения +1 значений автокорреляционной функции необходимо (! +1) раз воспроизводить хранящуюся в блоке 2 памяти копию сигнала.

После этого содержимое блока 2 памяти обновляется и цикл повторяется.

Поэтому автокорреляционная функция на выходе устройства отражает текущую информацию, заложенную во входном сигнале. Эффект ускорения при оп ределении корреляционной функции достигается за счет временной компрессии входного сигнала.

Технический эффект предлагаемого автокоррелометра заключается в повы,шении точности определения корреляционной функции и увеличений быстро действия. Так,-дисперсия погреаиос-

1084809

НТГ 1 и Т

Р 1((Т) = К цТ } Д вЂ”

1 0 (5)

11т Г 1 84

СостйЬитель А. Иванова

Редактор О. Бугир Техред N.Tenep. Корректор М.Шароши

Заказ 2012/44 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ти определения корреляционной функции винеровского процесса известным устройством равна! где Dg — дисперсия сигнала;

N — интенсивность энергетичес2 кого спектра первой производной винеровского процесса.

Аналогичные расчеты для предлагаемого автокоррелометра дают

Сравнивая выражения (3) и (4), нетрудно убедиться, что напичие в последнем выражении слагаемых с

R (1(-1)Т, R (21(+1) Т R.(Т) свидетельствует об учете корреляционных связей между соседними отсчетами.

Полагая в выражении (4) К ((21к-1)Т)

=R ((i++1)T = R 2PlTg и R(T) = Р, получим

Из выражений (3) и (5) следует, что при том же самом и мультиплекативная составляющая дисперсия погрешности уменьшается в четыре раза, а аддитивная составляющая — в 15 раз.

Если оставить неизменной мультипликативную составляющую дисперсии погрешности определения автокорреляционной функции, то и можно уменьшить в четыре раза, а при неизменной аддитивной составляющей — в 15 раз.

Соответственно, в 4 и 15 раз возрастает быстродействие предлагаемого автокоррелометра по сравнению с известным.