Интерполятор

 

ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий блок задержки вход которого является входом интерполятора, генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с синхронизирукмцими входами блока обнаружения пропущенного отсчета , блока аналоговой экстраполяции и блока задержки, основной выход которого соединен с ифиормационным входом блока аналоговой экстраполяции и с информационным входом блока обнаружения пропущеиного отсчета, а дополнительные выходы блока задержки соединены с выходами стробируемого сумматора, выход которого соединен с информационным входом блока аналоговой экстраполяции, о т л и чающийся тем, что, с целью повыаения точности экстраполяции при наличии многократных пропусков входных отсчетов, интерполятор содержит дополнительные блоки обнаружения пропущенного отсчета по числу дополнительных выходов блока задержки, дешифратор кода и дополнительные , стробируемые сумматоры, причем общее число стробируемых сумматоров равно числу возможных пропусков на интервале интерполяции, выход генератора синхроимпульсов соедииеа с синхронизирующими входами дополнительных блоков обнаружения пропущенного отсчета, каждый дополнительный выход блока задержки.соединен с соответствующими входами дополнительных стробируемнх сумматоров м с ииформационным входом соответствующего дополнительиого блока обнаружения пропущеииого отсчета, выходы дополнительных стробируемых сумматоров соединены с входом блока аналоговой экстраполяции, выходы блоков обнаружения-пропущенного отсчета соединены с соответствующими входами дешифратора кодов, выходы KdTOporo соединены с входами стробирования соответствующих стробируемых сумматоров .

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

021 A (191 (11) 3150 006 6/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /иК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ19 (21) 3548355/18-24 (22) 04. 02. 83 (46) 23.04.84. Бюл. 1 15 (7 2) В. Е. Борзых (71) Рязанский радиотехнический ин- ститут (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 885975, кл. G 06 G 7/30, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3438595/18-24, кл. G 06 С 7/30, 1982 (прототип). (54)(57) ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий блок задержки, вход которого является входом интерполятора, генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с синхронизирующими входами блока обнаружения пропущенного отсчета, блока аналоговой экстраполяции и блока задержки, основной выход ко" торого соединен с ифнормациониым входом блока аналоговой экстраполяции и с информационным входом блока обнаружения пропущенного отсчета, а дополнительwe выходы блока задержки соединены с выходами стробируемого сумматора, выход которого соединен с информационным входом блока аналоговой экстралоляции, о т л и ч а в шийся тем, что, с целью повыиения точности экстраполяции при налички многократных пропусков входных отсчетов, интерполятор содержит дополнительные блоки обнаружения пропущенного отсчета по числу дополнительных выходов блока задержки, девкфратор кода и дополнительные стробнруемые сумматоры, причем общее число стробируемых сумматоров равно числу возможных пропусков ка интервале интерполяции, выход генератора синхроимпульсов соединеа с синхрониэирующими входами дополнитечьных блоков обнаружения пропущенного отсчета, каждЫй дополнительный выход блока задержки соединен с соответствующими Ьходамй дополнительных стробируемнх сумматоров и с информационным входом соответствующего дополнительного блока обнаружения пропущенного отсчета, выходы дополнительных стробируемых сумматоров соединены с входом блока аналоговой экстраполяции, выходы блоков обнаружения- пропущенного отсчета соединены с соответствующими входами дешифратора кодов, выходы к4торого соединены с входамк стробировакия соответствующих стробируемых сумматоров.

108802!

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования амплитудно-импулвсных сигна1 лов в иелрерывные функции времени.

Известен интерполятор, который восстанавливает функцию по дискретным отсчетам, следующим с постоянным периодом, при наличии случайных однократных выпадений некоторых из от- 10 счетов, и содержит блок -задержки, вход которого является входом интерполятора, блок аналоговой интерполяции, выход которого является выходом интерполятора, сумматор по модулю 15 два и генератор синхроимпульсов,выход которого подключен к одному из входов сумматора по модулю два (lj.

Недостатком этого устройства является недостаточно высокая точность,20 так как оно реализует алгоритм линейной интерполяции сигналов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является интерполятор, содержащий блок задержки,25 вход которого является входом интерполятора, стробируемый сумматор, состоящий из последовательно соединенных алгебраического сумматора и ключа, блок аналоговой экстраполяции, блок щ обнаружения пропущенного отсчета, выполненный по схеме сумматора по модулю два, и генератор синхронизирующих импульсов, выход которого соединен с первым входом блока обнару35 жения пропущенного отсчета, с синхронизирующим входом блока аналоговой экстраполяции и с синхронизирующим входом блока задержки, основной выход которого соединен с ин- 40

Формационным входом блока аналоговой экстраполяции и с вторым входом блока обнаружения пропущенного отсчета, дополнительные выходы блока задержки, число которых превышает на

45 единицу степень интерполирующего полинома, соединены с соответствующими информационными входами стробируемого сумматора, выход которого соединен с информационным входом блока аналоговой экстраполяции.

В этом устройстве однократные пропущенные отсчеты заменяются отсчетами, значения которых рассчитываются в сумматоре по соответствую- 55 щей интерполяционной формуле. Полученная последовательность отсчетов преобразуется в блоке аналоговой

2 интерполяции в непрерывный сигнал.

Если непрерывная функция, отсчеты которой подаются на вход интерполятора, на интервале интерполяция может быть представлена многочленом степени Х, то всегда амплитуда одного пропущенного отсчета может быть восстановлена без погрешности 52/.

Однако при наличии многократных пропусков входных отсчетов ошибка восстановления непрерывной функции увеличивается, из-за чего известное устройство имеет низкую точность интерполяции.

Целью изобретения является повышение точности экстраполяции при наличии многократных пропусков входных отсчетов.

Цель достигается тем, что интерпо-. лятор содержащий блок задержки, вход которого является входом интерполятора, генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с синхроннзирующими входами блока обнаружения пропущенного отсчета, блока аналоговой экстраполяции и блока задержки, основной выход которого соединен с информационным входом блока аналоговой экстраполяции и с информационныч входом блока обнаружения пропущенного отсчета, а дополнительные выходы блока задержки соединены с входами стробируемого сумилтора, выход которого соединен с информационным входом блока аналоговой экстраполяции, содержит дополнительные блоки обнаружения пропущенного отсчета по числу дополнительных выходов блока задержки, дешифратор кода и дополнительные стробируемые сумматоры, причем общее число стробируемых сумматоров равно числу возможных пропусков на интервале интерполяции, выход генератора синхроимпульсов соединен с синхрониэирующими входами дополнительных блоков обнаружения пропущенного отсчета, каждый дополнительный выход лока задержки соединен с соответствующими входами дополнительных стробируемых сумматоров и с информационным входом соответствующего дополнительного блока обнаружения пропущенного отсчета, выходы дополнительных стробируемых сумматоров соединены с входом блока аналоговой экстраполяции, выходы блоков обнаружения пропущенного отсчета соединены с соответствующими входами дешифратора кодов, выl08802l 4 отсчета находится из формулы (2) подстановкой t ОO, т. е.

ХО

Составив и решив систему уравнеS нкй, связывающих коэффициенты полинома и амплитуды неискаженных отсче" тов, получаем ходы которого соединены с входами стробирования соответствующих стробируемых сумматоров.

На чертеже изображена функциональ" ная схема интерполятора.

Интерполятор содержит блок 1 задержки, генератор 2 синхроимпульсов, блоки 3 обнаружения пропущенного отсчета, дешифратор 4 кода, стробируеише сумматоры 5 и блок 6 анало- 10 говой экстраполяции.

0l -0) -1 о а

2 2

25

30 N+ l. (l) 35

1

Существует несколько вариантов выбора чисел ш и m>, удовлетворяющих соотношению (l). Однако наиболее высокая точность определения 40 амплитуды пропущенного отсчета достигается, когда m1 равно целой части от числа (N+l)/2.

Например, для N Э целесообразно выбрать m тп 2. В этом случае для

2 расчета амплитуды пропущенного отсчета, кратность которого Е ) на интервале интерполяции (-2Т, 2Ò3, используется интерполяционный иногочлен третьего порядка (наивысшей 50 степени) .значения которого в дискретные момен- 55 ты -2Т, -Т, Т, 2Т равны амплитудам неискаженных отсчетов у 2 g „ У„ У2

Значение gр амплитуды пропущенного

Дополнительные выходы блока задержки разбиты на две группы, кото рые содержат ш„ и ш2 выходов. В интерполяторе исйользуются в зависимости от кратности пропусков входных отсчетов п1 4.ш„ неискаженных отсчетов, предшествующих выпадению, и п2 m2 отсчетов, последующих за выпаденйем.

Амплитуда пропущенного отсчета

:рассчитывается в дискретные моменты времени стробируемыми сумматорами, 5. Один из них производит вычисление по формуле интерполяционного многочлена наивысшей степени N r 2. Другие коммутирующие суииаторы производят вычисления по формулам интерполяционных многочленов, степени которых выбираются меньше наивысшей степени

N. Максимальное число неискаженных отсчетов, используемых в расчетах, равно

Х = + 84 + t.t+ D, (>)

9 1

У = --,(° )-- (1 +1) . (3) Из этой формулы находятся коэффициенты передачи, соответствующие четырем входам первого стробируеиого сумматора

При наличии на интервале интерпо-. ляции пропусков входных отсчетов кратности К2 амплитуда пропущенного отсчета рассчитывается по формуле интерполяционнсго иногочлена второй степени. Например, если пропущены отсчеты у, ур, то используется многочлеи

g () =Я t + 814+G е значения которого в дискретные моменты времени -Т, Т, 2Т равны амплитудам неискаженных отсчетов

У 1, У„, У . Решение системы уравнений имеет вид

Из формулы (4) находим коэффициенты передачи по входам второго. сумматора а = Цз, a +4., a =-4/9.

-1 1 2

Коэффициент передачи О г может иметь произвольное значение (в том числе и равное нулю), так как амплитуда отсчета 3 2 в этом случае равна нулю.

Аналогично могут быть получены расчетные соотношения, справедливые соответственно для случаев, когда пропущены отсчеты Х 1 и уо, у и у 4 Р к У2.

В итоге для расчета амплитуды пропущенного отсчета с номером i имеют вид

„- gã Й- Ъ) ь(М"н:) пропущен отсчет у е (5).!

0880?! пропущены отсчеты

i 3L! T !+ i-2 у, у4 ., (6)

y 1> пропущены отсчеты

Ь !23 М2 1+2 у ° у (y) пропущены отсчеты

У =--У. +-М +-У

2 1-1 3 И 6 i-2,У! ° У1 1 (8) !

9..- у +у +Х у пропущены отсчеты

1 2 3-1 3 + у,, у (9)

Таким образом, если И 3 и К 2, то интерполятор должен содержать 5 стробируемых сумматоров ° В общем случае число сумматоров 5 равно

И К (й . (!б )

Каждый из блоков 3 обнаруживает пропуски отсчетов в дискретные момен-20 ты времени, определяемые генератором аинхроимпульсов, на соответствующем. выходе блока 1 задержки. Для Я 3 и К 2 число блоков 3 обнаружения пропущенного отсчета равно 5. В дис- д кретные моменты времени на выходах этих блоков формируются сигналы, которые можно представить в виде пятиразрядных кодовых комбинаций.

Дешифратор кода выполнен так, что . при поступлении на его входы одной из пяти комбинаций 00100, !0100, 01100, 00110, 00101 на одном из пяти его выходов формируется сигнал, который управляет соответствующим кдймутируемым сумматором.

В общем случае число входов дешифратора кода равно числу выходов блока задержки, а число выходовчислу коммутируемых сумматоров, определяемому соотношением (19).

Интерполятор работает следующим образом.

На вход интерполятора с периодом

Т поступают отсчеты непрерывной функции (в дальнейшем рассматривается случай N 3). В некоторых точках отсчеты отсутствуют. Блок I содержит пять вФпсодов. Последовательность отсчетов на первом выходе совпадает с последовательностью отсчетов, поданных на вход интерполятора. На втором, третьем, четвертом и пятом выходах последовательности отсчетов задерживаются относительно входной последовательности соответственно на время Т, 2Т, 3Т, 4Т. В сумматорах 5 образуются последовательности отсчетов, амплитуды кото,рых рассчитываются по формулам (5) (9). На выходах пяти блоков 3 обнаружения пропущенного отсчета формируются двоичные последовательности, символ единицы в которых свидетельствует о наличии пропуска отсчета.

В последовательности отсчетов, поступающих на информационный вход блока 6 с основного (третьего) выхода блока задержки, пропущенные отсчеты заменены отсчетами, значения которых расчитаны методом кубической и параболической интерполяции. Последовательность отсчетов преобразуется в блоке 6 в аналоговый сигнал.

Таким образом, технико-экономичес" кий эффект изобретения обусловлен повышением точности восстановления исходной функции при наличии многократных пропусков входных отсчетов.

1088021

ЗНИИНИ Sawas 2675/41 ТиРаа

Фялиа» ППИ "Иатемт", r.Óêåîðîä, ул.Проектам, 4