Цифровой адаптивный линейный интерполятор

 

1. ЦИФРОВОЙ АДАПТИВНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий генератор синхроимпульсов и последовательно включенные регистр хранения и накапливающий сумматор, о т л и чающий .с я тем, что, с целью обеспечения линейного интерполирования процессов при наличии шумов в реальном масштабе времени, в него введены четыре регистра сдвига, многовходовьй сумматор, блок вычисления интервала интерполяции, блок вычисления приращения, блок формирования массива слагаемых, ключ и коммутатор, причем выходы многоразрядных ячеек первого и второго регистров сдвига соединены с входами сумматора, выход первого регистра сдвига соединен с информационными входами второго и третьего регистров сдвига, выход многовходового сумматора подключен к первому информационному входу блока вычисления приращения, выход rekeратора синхроимпульсов соединен с синхровходами блока вычисления интервала интерполяции, первого, второго, третьего и четвертого регистров сдвига , КЛЮЧ0, накапливающего сумматора ВГРО| Ш д , :--ft ЬйБ4Йу. и третьим синхровходом блока формирования массива слагаемых, управляющий вход блока вычисления интервала интерполйции является вторым входом интерполятора, информационный, первый и второй синхровыходы блока вычисления интервала интерполяции соединены соответственно с вторым информационным , первлм и вторым синхровходами блока вычисления приращения, .выход признака интерполяции блока вычисления интервала интерполяции соединен с информационным входом четвертого регистра сдвига, информационный вход блока формирования массива слаi гаемых соединен с выходом блока вычисления приращения, первый и второй (Л синхровходы блока формирования массива слагаемых соединены соответственно с первым и вторым синхровыход-ами блока вычисления интервала интерполяции, выход третьего регистра сдвига соединен с входом записи регистра хранения, выход которого подключен к первым информационным со входам накапливающего сумматора и коммутатора, выход четвертого регист СП ра сдвига соединен с входами управления ключа, накапливающего суммато00 ра и коммутатора, выход блока формисо рования массива слагаемых подключен к второму информационному входу накапливающего сумматора, выход ключа соединен с входом записи регистра хранения, выход накапливаюп1его сумматора подключен к второму информационному входу коммутатора, выход коммутатора является выходом линейного интерполятор.ч, а информационньй вход первого регистра сдвига является первым.входом интерполятора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧМРЫТИЙ (21) 3515581/18-24 (22) 26.11.82 (46) 30.05.84. Вюл. N - 20 (7?) Б.П.Ефимов, Н.Н.Козлов, 10.А.Корнеев и А;П.Лукошкин (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (53) 621.503.,55(088.8) (56) 1. Ивахненко А.Г., Лапа В.Г.

Предсказания случайных процессов.

Киев, "Наукова думка", 1971, с.48-57, 2. Там же, с. 51 (прототип). (54)(57) 1. ЦИФРОВОЙ АДПТИВНЫЙ ЛИHEAHbN ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий генератор синхроимпульсов и последовательно включенные регистр хранения и накапливающий сумматор, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения линейного интерполирования процессов при наличии шумов в реальном масштабе времени, в него введены четыре регистра сдвига, многовходовый сумматор, блок вычисления интервала интерполяции, блок вычисления приращения, блок формирования массива слагаемых, ключ и коммутатор, причем выходы многоразрядных ячеек первого и второго регистров сдвига соединены с входами сумматора, выход первого регистра сдвига соединен с информационными входами второго и третьего регистров сдвига, выход многовходового сумматора подключен к первому информационному входу блока вычисления приращения., выход reheратора синхроимпульсов соединен с синхровходами блока вычисления интервала интерполяции, первого, второго, третьего и четвертого регистров сдвига, ключа, накапливающего сумматора

3tsD 5 06 F 15/353, G 05 В 19/415 и третьим синхровходом блока формирования массива слагаемых, управляющий вход блока вычисления интервала интерполяции является вторым входом интерполятора, информационный, первый и второй синхровыходы блока вычисления интервала интерполяции сое.— динены соответственно с вторым информационным, первым и вторым синхровходами блока вычисления приращения, .выход признака интерполяции блока вычисления интервала интерполяции соединен с информационным входом четвертого регистра сдвига, информационный вход блока формирования массива сла,гаемых соединен с выходом блока вычисления приращения, первый и второй синхровходы блока формирования массива слагаемых соединены соответственно с первым и вторым синхровыходчми блока вычисления интервала интерполяции, выход третьего регистра сдвига соединен с входом записи регистра хранения, выход которого подключен к первым информационным входам накапливающего сумматора и коммутатора, выход четвертого регист ра сдвига соединен с входами управ ления ключа, накапливающего сумматора и коммутатора, выход блока формирования массива слагаемых подключен к второму информационному входу накапливающего сумматора, выход ключа соединен с входом записи регистра хранения, выход накапливающего сумматора подключен к второму информационному входу коммутатора, выход коммутатора является выходом линейного интерполяторл, а информационный вход первого регистра сдвига является первым, входом интер олятора.

1О

2. Линейный интерполятор по п.t, отличающийся тем, что блок вычисления интервала интерполяции содержит последовательно соеди) ненные первый элемент И, пятый и шестой регистры сдвига, узел выделения заднего фронта импульса, выход которого соединен с R -входом 5-триггера, а также является вторым синхровыходом блока вычисления интервала интерполяции, 5 -вход 05 -триггера подключен к выходу первого элемен" та И, выход RS -триггера соединен . с входом узла вьщеления переднего фронта импульса и вторым входом второго элемента И, а также является выходом признака, интерполяции блока вычисления интервала интерполяции, выход второго элемейта И подключен к счетному входу двоичного счетчика, а выход узла выделения переднего фронта импульса соединен с входом установки нуля двоичного счетчика и является первым синхровыходом блока вычисления интервала интерполЯции, информационным выходом которого является выход двоичного счетчика, первые входы первого и второго элементов И, а также синхровходы пятого и шестого регистров сдвига объединены и являются синхровходом блока вычисления интервала интерполяции, управляющим входом которого является второй вход первого элемента И.

3. Линейный интерполятор по п. 1, отличающийся тем, что блок вычисления приращения содержит второй и третий регистры хранения, вычитатель и делитель, информационные входы регистров объединены и являются первым информационным входом блока вычисления приращения, выходы второго и третьего регистров соединены соответственно с входами вычитания и сло

95189 жения вычитателя, выход которого подключен к информационному входу делителя, первый информационный вход и выход делителя являются соответственно вторым информационным входом и выходом блока вычисления приращения, первый и второй синхровходы бло. ка вычисления приращения соединены соответственно с синхровходом второго регистра хранения, синхровходами третьего регистра хранения и делителя.

4. Линейный интерполятор по п.l отличающийся тем, что блок формирования массива слагаемых содержит регистр сдвиг частного и элемент задержки, установочные входы всех ячеек регистра сдвига частного объединены и являются информационным входом .блока формирования массива слагаемых, выходом которого является выход регистра сдвига частного, управляющие входы ключей объединены и являются вторым синхровходом блока формирования массива слагаемых, первым синхровходом которого является вход элемента задержки, шины импульсов сдвига регистра сдвига признаков записи и регистра сдвига частного объединены и являются третьим синхровходом блока формирования массива слагаемых, выход элемента задержки соединен с шиной записи регистра сдвига признаков записи, вход последовательного приема которого соединен с шиной логического нуля, установочные входы регистра сдвига признаков записи подключены к шине логической единицы, выход ячеек регистра сдвига признаков записи соединены с информационными входами ключей, выходы которых соединены с входами записи соответствующих ячеек регистра сдвига частного.

Изобретение относится к средствам обработки экспериментальной информации и может быть использовано при работе в реальном масштабе времени для линейного интерполирования обра

2 батываемых процессов при наличии аддитивных пилумов и импульсных помех.

В практике обработки экспериментальной информации, представленной в виде случайных процессов, часто

5189 4 импульса увеличивается на величину, внесенную в регистр хранения.

Недостатком известного линейного интерполятора является то, что при интерполировании необходимо заранее знать наклон прямой (6gg3 к оси времени и длительность интервала интерполяции (Ь ). При обработке в реальном масштабе времени экспериментальной информации, заданной в ви. де процессов, таких данных нет — наклон прямой и длительность интервала интерполяции (т.е. длительность импульсной помехи) могут быть произвольными. Кроме того, при наличии в обрабатываемом процессе (1) шумовой компоненты h > (4) непосредственное определение наклона интерполируюшей прямой на интервале интерполяции (т.е. производной процесса 5 (4) затруднено.

Цель изобретения — обеспечение линейного интерполирования процессов при наличии шумов в реальном масштабе времени.

Поставленная цель достигается тем, что цифровой адаптивный линейный интерполятор, содержащий генератор синхроимпульсов и последовательно включенные регистр хранения и накапливающий сумматор, содержит также дополнительные четыре регистра сдвига, многовходовый сумматор, блок вычисления интервала интерполяции, блок высисления приращения, блок формирования массива слагаемых, ключ и коммутатор, причем выходы многоразрядных ячеек первого и второго регистров сдвига соединены с входами сумматора, выход первого регистра сдвига соединен с информационны- ми входами второго и третьего регистров сдвига, выход многовходового сумматора подключен к первому информационному входу блока вычисления приращения, выход генератора синхроимпульсов соединен с синхровходами блока вычисления интервала интерполяции, первого, вторрго, третьего и четвертого регистров сдвига, ключа, накапливающего сумматора и третьим синхровходом блока формирования массива слагаемвм., управляющий вход блока вычисления интервала интерполяции является вторым входом интерполятора, информационный, первый и второй синхровходы блока вычисления интервала интерполяции соединены соответственно с вторым информационныМ, з 109 возникает ситуация, когда обрабатываемый процесс и (1) содержит наряду с полезным сигналом (процессом) 5 (т,) компоненту аддитивных шумов пш (<) и компоненту импульсных помех и (4) имп 1 5 т.е. ц (4)=5(4)+n И)+п„„„й). (1)

Такие условия характерны при передаче информации по каналам с шумами и импульсными помехами, в частности, 10 в радиолокации, радиосвязи, телеметрии, а также для цифровой обработки информации при наличии сбоев в àïïàратуре, при восстановлении фонограмм.

Исключение влияния импульсных помех при обработке исходного процесса достигается интерполяцией процесса

:на интервалах существования импульсных помех.

Известны интерполяторы, производящие линейную, ленейно-круговую и нелинейную интерполяцию детерминированных процессов (11 .

Однако нелинейные интер оляторы сложны в реализации и не позволяют обрабатывать. случайные процессы в реальном масштабе времени.

Линейный интерполятор (2), принятый за прототип, содержит генератор импульсов, реверсивный счетчик, . регистр хранения, выход которого через набор схем совпадения соединен с входом накапливающего сумматора.

Вход вычитания счетчика соединен с выходом генератора импульсов ° Вход начальнои установки счетчика являет35 ся первым входом интерполятора - на этот вход подается число в двоичном коде, соответствующее длительности интервала интерполяции. Вторым вхо40 дом интерполятора являются установочные входы регистра хранения, на которые подается число, соответствующее тангенсу угла наклона (к оси времени) интерполируемой прямой. Исход45 ные данные вводятся в реверсивный счетчик и регистр хранения до включения генератора импульсов. При включении генератора импульсов последовательность импульсов поступает на .вход вычитания. реверсивного счетчи50 ка, а также на второй вход набора схем совпадения. При обнулении счетчика на его выходе появляется импульс Окончание счета". По появлении это.— го импульса процесс интерполяции заканчивается. В процессе счета сумма на выходе накапливающего сумматора при поступлении следующего счетного

3 первым и вторым синхровходами блока вычисления приращения, выход призна-, ка интерполяции блока вычисления интервала интерполяции соединен с инфор мационным входом четвертого регистра сдвига, информационный вход блока формирования массива слагаемых соединен с вьжодом блока вычисления приращения, первый и второй синхровходы блока формирования массива слагаемых 10 соединены соответственно с первым и вторым синхровыходами блока вычисления интервала интерполяции, выход третьего регистра сдвига соединен с входом записи регистра хранения, вы- 15 ход которого подключен к первым ин формационным входам накапливающего сумматора и коммутатора, выход четвертого регистра сдвига соединен с входами управления ключа, накапливаю- 20 щего сумматора и коммутатора, выход блока формирования массива слагаемых подключен к второму информационному входу накапливающего сумматора, выход ключа соединен с входом записи реги- 25 стра хранения, выход накапливающего сумматора подключен к второму информационному входу коммутатора, вьжод коммутатора является выходом линейного интерполятора, а информационный З0 вход первого регистра сдвига является первым входом интерполятора.

Блок вычисления интервала интерполяЦии содержит последовательно соединенные первый элемент И, пятый и шес-З5 той регистры сдвига, узел выделения заднего фронта импульса, выход которого соединен с g -входом R5 -триггера, а также является вторым синхровыходом блока вычисления интарвала ин- 40 терполяции,э -вход 05 -триггера подключен к выходу первого элемента И, выход R5 -триггера соединен с входом узла выделения переднего фронта импульса и вторым входом второго элемента И, а также является вьжодом признака интерполяции блока вычисления интервала интерполяции, выход второго элемента И подключен к счетному входу двоичного счетчика, а вы-. 50 ход узла выделения переднего фронта импульса соединен с входом установки нуля двоичного счетчика и является первым синхровыходом блока вычисле1 ния интервала интерполяции, информа55 ционным выходом которого является! выход двоичного счетчика, первые входы первого и второго элементов И, а также синхровходы пятого и шестого регистров сдвига объединены и являются синхровходом блока вычисления интервала интерполяции, управляющим входом которого является вход первого элемента И.

Блок вычисления приращения содержит второй и третий регистры хранения, вычитатель и делитель, информационные входы регистров объединены и являются первым информационным. входом блока вычисления приращения, выходы второго и третьего регистров соединены соответственно с входами вычитания и сложения вычитателя, выход которого подключен .к информационному входу делителя, первый информационный вход и выход делителя являются соответственно вторым информационным входом и выходом блока вычисления приращения, первый и второй синхровходы блока вычисления приращения соединены соответственно с синхровходом второго регистра хранения, синхровходами третьего регистра хранения и делителя.

Блок формирования массива слагаемых содержит регистр сдвига частного и элемент задержки, установочные входы всех ячеек регистра сдвига частного объединены и являются информационным входом блока формирования массива слагаемых, выходом которого является выход регистра сдвига частного, управляющие входы ключей объединены и являются вторым синхровходом блока формирования массива слагаемых, первым синхровходом которого является вход элемента задержки, шины импульсов сдвига регистра сдвига признаков записи и регистра сдвига частного объединены и являются третьим синхровходом блока формирования массива слагаемых, выход элемента задержки соединен с шиной записи регистра сдвига признаков записи, вход последовательного приема которого соединен с шиной логического нуля, установочные входы регистра сдвига признаков записи подключены к шине логической единицы, выходы ячеек регистра сдвига признаков записи соединены с информационными вхо дами набора ключей, выходы ключей соединены с входами записи соответствующих ячеек регистра сдвига частного.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — схема блока вычисления интервала интерполяции; на фиг. 3 — схема блока вычисления при7 ращения; на фиг. 4 — схема блока формирования массива слагаемых; на фиг. 5 — схемы накапливающего сумматора; на фиг. 6 — эпюры, поясняющие работу интерполятора; на фиг. 7 и 8 — эпюры сигналов основных блоков интерполятора.

Устройство (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2.(многоразрядные) регистры сдвига с отводами длиной L< 10 ячеек, разрядность регистров соответствует разрядности обрабатываемых операндов, многовходовый сумматор 3 с делением результата суммирования на 2 „„, третий (многоразрядный) регистр 4 сдвига длиной Lñ ячеек, регистр 5 хранения, накапливающий сумматор 6, коммутатор 7, блок 8 вычисления интервала интерполяции,, блок 9 вычисления приращения, четвертый gp (одноразрядный) регистр 10 сдвига длиной L ячеек, блок 11 формирования массива слагаемых, ключ 12, генератор 13 синхроимпульсов.

Блок 8 (фиг. 2) содержит первый элемент И 14, 85 -триггер 15, пятый 16 и шестой 17 однозарядные регистры сдвига длиной L ячеек каждый, узел 18 выделения заднего фронта импульса, второй элемент И 19, узел 20 выделения переднего фронта импульса и двоичный счетчик 21.

Блок 9 (фиг. 3) содержит второй 22 и третий 23 регистры хранения, вычитатель 24 и. делитель 25.

Блок 11 содержит (фиг. 4) одно 35 разрядный регистр 26 сдвига признаков записи длиной L ячеек, ключи 27, многоразрядный регистр 28 сдвига частного длиной с ячеек, элемент 29 задержки.

1095

Накапливающий сумматор 6 (фиг. 5) содержит первый 30 и второй 31 комбинационные сумматоры, регистр 32 хранения и входы 33.1, 33.2 и 34.1, »5

34.2. На фиг. 6 приведены эпюры, поясняющие условия работы интерполятора,на фиг..ба показан процесс q (t) на входе интерполятора, где 5 (+) полезньп» сигнал (штриховая линия), 50 где обозначены интервалы времени 35, 36; 37, на которыхотсутствуют импульсные помехи, т.е. процесс (g), предатавляет на них смесь полезного сигнала g (t) и aryMq»» n „ (t), импульс- 55 ные помехи 38, 39, ь,1„, 64g - длительность помеховых импульсов, т, 1ЦЧ Ф вЂ” начало и конец интервалов ин189 8 терполяции; на фиг. 6 б показаны импульсы "КИ" (команда интерполяции), подаваемые на вход интерполятора от внешних устройств на интервалах времени, на которых должна осуществлять- ся интерполяция процесса Ц ().

На фиг. 7 и фиг. 8 показаны эпюры сигналов основных блоков интерполятора. На фиг. 7а представлен обрабатываемый процесс g (t1) на выходе регистра 1, где э (1;). — полезный сигнал (пунктир); и „„щ (1„ ) импульсная помеха; »» (1„ ) - аддитивный шум; »,ц, 1, ц — моменты времени, соответствующие началу и концу интервала интерполяции; 40, 41 — положение интервала памяти сглаживающего фильтра в моменты времени 1 „„ и 1 „ соответственно; 2 L - длина интервала памяти сглаживающего фильтра.

На фиг. 7 б показана оценка"текущего

А среднего в (4, ) на выходе сумматора 3 (на вйходе сглаживающего фильтра); на фиг. 7 в — команда интерполяции, подаваемая на второй вход интерполятора (фиг. 1), ь „ц — дли-, тельность команды интерполяции (соответствует длительности импульсной помехи); на фиг. 7 г — импульсы на выходе элемента И 14; на фиг. 7д— импульсы интерполяции g„„ (t;) на выходе элемента И 19; на фиг. 7 е— импульс на выходе 95 - триггера 15; на фиг. 7ж — импульс на выходе узла 20; на фиг. 7з — импульс на выходе узла 18; на фиг. 8а — изменения состояния счетчика 21 во времени, (tqö — 1„ц) — число на выходе счетчика 21 после момента времени 1 ц, нц- момент обнУлениЯ счетчика 211 на фиг. Зб — изменение состояния регистра 22 вб времени (запись в регистр производится в момент време- . ни1„ц ; на фиг. 8в — изменение состояния регистра 23 во времени, запись в регистр производится в момент времени1 „, на фиг. 8г — эпюра на выходе вычитателя 24; на фиг. 8д — эпюра на выходе делителя 25 (выход блока 9).

На фиг. 8е и 8к показаны состояния ячеек регистров 10, 26, 28 в различные моменты времени. . Нумерация ячеек регистров на этих эпюрах производится справа налево.

Длина эпюр соответствует числу ячеек (длине L ) регистров сдвига. На фиг. 8е показано состояние ячеек регистра 26 в момент времени

9 10951 (после записи логической единицы во все ячейки регистра импульсом с выхода элемента 29 (фиг. 4); на фиг. 8ж — состояние ячеек регистра 26 в момент времени 1 кц, на фиг. 8з — интервал записи в момент частного "а" в регистр 28; на фиг. 8и — состояние ячеек регистра 10 в момент времени р (tp обозначен на эпюрах 7а, 8a — 8д); на 10 фиг. 8ж — состояние ячеек регистра 28 в момент времени t .

Принцип работы устроиства заключается в следующем.

Обрабатываемый процесс 0 (1„ ) в параллельном двоичном коде подается на первый вход интерполятора. Эпюра процесса на выходе регистра 1 приведена на фиг. 7а (шаг временной дискретизации на фиг. 7 и 8 показан делениями на временной оси). Регистры 1 и 2 и сумматор 3 образуют сглаживающий фильтр. Количество входов сумматора равно общему числу ячеек памяти обоих регистров сдвига, т.е. 25 равно 2L

Процесс и „(1., ) на выходе сумматора 3 представлен на фиг. 7б: л (2)

„«, =,„ ; 8„

Ч й.„,р 1.„ где у (1; ) — оценка текущего среднего процесса q (4„).

Операция деления (округления) на 2l, реализуется в сумматоре 3 бла-З5 годаря рациональному выбору длины регистров 1 и 2. При L =2 " (где К вЂ” целое) операция деления реализуется путем сдвига результата суммирования вправо на (К+1) двоичных 0 разрядов. На практике L ðàâíî 2 - 4.

В случае отсутствия шумов адаптивное линейное интерполирование обрабатываемого процесса производится по отсчетам (1;), взятым на концах ин- 45 тервала интерполяции, равного длительности Ь команды интерполяции (фиг.б)

При этом на интервале длительности команды интерполяции формируется полином первого порядка 50

3 а к 1 1 (t„„ >Н1 нд (3) где 4,.6 (н„,1 „ц j,4 z< — момент времени, соответствующий началу интервала интерполяции; 1 кц -,момент времени, соответствующий концу интервала интерполяции

89 10

A. — коэффициент полинома, определяемый по отсчетам. процесса (нч) J (кч)., -,- (,. ки нц (4) где моменты времени 1 Н„, 1 „„соответствуют переднему и заднему фронту импульсной помехи (фиг. ба).

Наличие шУмовой компоненты пш („) в процессе 0 (1,„) при такой процедуре интерполирования приводит к большим флюктуациям наклона интерполирующей прямой, что недопустимо при дальнейшем выделении полезной информации из обрабатываемого процесса.

Введение предварительного сглаживания обеспечивает существенное уменьшение дисперсии (в 2 4 „„ раз) оценки текущего среднего а„(t,„) по сравнению с дисперсией исходного процесса 0 (t,„), так как (5) л 1, =, ° )

В такое же число раз уменьшается дисперсия наклона интерполирующей прямой.

Использование предварительного сглаживания фильтром с конечной памятью, имеющего память в 2 1„„ интервалов временной дискретизации, приводит к особенностям при формировании (определении) интервала интерполяции. Эти особенности состоят в том, что длительность импульсных помех и„„ (, ), прошедших через сглаживающий фильтр увеличивается на величину интервала памяти сглаживающего фильтра, т.е. 2 „, интервалов дискретизации.

Поэтому в блоке 8 вычисления интервала интерполяции (фиг. 1 и 2) определение интервала интерполяции производится с учетом эффекта удлинения длительности импульсной помехи.

Блок 8 работает следующим образом.

На синхрониэирующий вход блока подаются синхроимпульсы с выхода генератора 13. На управляющий вход блока 8 подается команда интерполяI ции (фиг. 7в), длительность которой соответствует исходной длительности импульсной помехи (фиг. 7а). Первым элементом И 14 производится стробирование последовательности синхроимпульсов командой интерполяции.

11 1095

Гребенка синхроимпульсов на выходе элементов И 14 показана на фиг. 7г.

Первым импульсом гребенки с выхода первого элемента И 14 85 триггер 15 устанавливается в единичное состоя- 5 ние. Видеоимпульс, формируемый на выходе триггера 15, подается на вход элемента И 19, на другой вход которого подаются импульсы с выхода генератора 13. Кроме того, гребенка видеоимпульсов с выхода элемента И 14 подается на последовательно соединенный пятый и шестой регистры 1б и 17 каждый из которых обеспечивает задержку информации на L, интервалов временной дискретизации. Таким образом, на выходе регистра 17 формируется видеоимпульс, форма которого повторяет форму команды интерполяции (фиг. 7в, г), а задний фронт видеоимпульса задерживается относительно . исходной команды интерполяции на

21,,„ интервалов дискретизации (фиг. 8д,е). Узел 18 формирует в момент 1»„ импульс окончания интервала интерполяции (фиг. 7з). Этот импульс подается на R -вход 85 -триггера, устанавливая его в нулевое состояние ° Таким образом, длительность видеоимпульса, формируемого на выходе В-триггера 15 (фиг. 7е) равна

30 и л

Ь„„+2,, где ь ц — длительность команды йнтерполяции, подаваемол на вход интерполятора (фиг. 1), 2Р „,— интервал памяти сглаживающего фильтра. Иэ переднего фронта видеоимпуль- З5 са, формируемого на выходе триггера 15 (фиг. 7e) узлом 20, в момент времени 1„, соответствующий началу интервала интерполяции, формируется импульс (фиг. 7ж), подаваемый на вход установки нуля счетчика 21, а также на синхронизирующий выход блока 8.

На выходе элемента И 19 формируется гребе"ка импульсов он,( (фиг. 7д), число которых определяет45 ся длительностью строба на выходе триггера 15 (фиг. 7е). Значение длительности интервала интерполяции определяется как число импульсов временной дискретизации (фиг. 7д) от момента н„ до момента t << путем счета импульсов гребенки счетчиком 21 (фиг. 8а) .

Таким образом, на выходы блока 8 подаются следующие сигналы (импуль-! сы): на информационный выход — число в двоичном коде, соответствующее длительности интервала интерполяции;

189 12 на выход признака интерполяции— видеоимпульс, соответствующий интервалу интерполяции (фиг. 7е); на первый синхронизирующий выход — импульс, соответствующий началу интервала интерполяции (фиг. 7ж); на второй синхронизирующий выход — импульс, соответствующий концу интервала интерполяции (фиг. 7з).

Блок 9 (фиг. 3) работает следующим образом.

Информационные входы регистров 22 и 23 объединены и являются первым информационным входом блока 9.

На первый информационный вход бло-. ка 9 подается процесс rn („) с выкал

Ч да сумматора 3 (фиг. 7б). По импульсу, формируемому на выходе узла 20 и подаваемому на синхровход регистра 22, в момент времени t H> с первого синхровхода блока 9 в регистр 22 л записывается отсчет процесса в (1„„) (фиг..86). По импульсу, формируемому на выходе узла 18 и подаваемому на синхровход регистра 23 с второго синхровхода блока 9, в момент времени „„ в регистр 23 записывается л отсчет процесса rh (,) (фиг. 8в) .

В момент времени на выходе вычи«м тателя 24 формируется разность л л т („„)-Щ,(Ьнч), которая поступает на второй информационный вход делителя 25 (фиг. 8r). На первый информационный вход делителя в этот же момент времени поступает разность (ting -tвч) с выхода счетчика 2 1 (фиг. 2 и 8а), равная числу импульсов „„ (t ) на интервале интерполяции (фиг. 7д). По импульсу, подаваемому на синхровход делителя 25, на выходе делителя формируется частное (приращение) (фиг. 8д) п (ки гв Н нч1 кч . нч (6) которое подается на информационный вход блока 11 (фиг. 4). На первый и второй синхровходы блока 11 подаются импульсы начала (фиг. 7ж) и конца, (фиг. 7э) интервала интерполяции, и на третий синхровход блока 11 подаются импульсы с выхода генератора 13.

Блок 11 работает следующим образом.

Частное "а" подается на установочные входы всех ячеек регистра 28.

Число ячеек (элементов задержки) в регистрах 4, 10, 26 и 28 одинаково и равно L c - 1,2 i«z«c где ко are

1095189 14 максимальная длительность команды интерполяции (она определяется условиями работы интерполятора, конкретным его применением). Продвижение информации по регистрам 4, 10, 26 и 28.производится импульсами сдвига с выхода генератора 13. В регистр 10 последовательно записываются fao информационному входу регистра) импульсы ) (t, ) .

На фнг. 8и показана информация (состояния ячеек регистра), записанная в регистр 10 на момент времени

4Р (положение момента времени показано на фиг. 8 а-д).

В регистр 26 запись информации производится с установочных входов ячеек регистра по команде, подаваемой с первого синхровхода блока ff через элемент 29, при этом во все ячейки регистра 26 записывается логическая единица. Введение элемента 29 необходимо для разнесения во времени операции сдвига информации в регистре 26 и операции записи информации с установочных входов регистра. Состояние ячеек регистра 26 на момент времени 1н (после поступления импульса "Запись" ) показано на фиг. 8е. Вход последовательного приема регистра 26 подключен к шине логического нуля, поэтому на момент записи в регистр 10 всей группы импульсовуц„п (1„ ), соответствующих интервалу интерполяции, (например, момент „ на фиг. 7а и Ba) в первых щ -1н ячейках регистра 26 будут записаны нули (фиг. 8ж). Импульс из узла 18 блока 8, подаваемый на второй синхровход блока 11, проходит только через те ключи 27, на входы запрета которых подаются логические нули (фиг. 8ж). Импульсы, прошедшие ключи 27, поступают на шины записи ячеек регистра 28, при этом только в эти ячейки и записывается частное

"а" (6), соответствующее данному ин- . тервалу интерполяции (фиг. 8з). Таким образом, в каждом цикле записи информации в регистр 28 запись производится только в те ячейки, которые соответствуют текущему интервалу интерполяции. Другие ячейки регистра 28 находятся при этом в режиме хра нения. Состояние (записанная информация) регистра 28 на момент времени

1р показано на фиг. 8к.

На выходе ключа 12 формируются импульсы "Инверсные" по факту появ30

Схема сумматора 6 приведена на фиг. 5. Сумматор 6 состоит из комби- . национных сумматоров 30 и 31 и ре- гистра хранения 32. На вход 33.1 сумматора 6 подаются операнды с выхода регистра 5. На вход 33.2 сумматора 6 подается частное "а" с выхода бло40 ка 11. На вход 34.1 (перевода в режим записи) сумматора 6 (т.е. на вход установки нуля регистра 32) подаются сигналы ц,д(„) с выхода регистра 10, при этом регистр 32 перево45 . дится из режима обнуления в режим записи. На вход 34.2 синхронизирующего сумматора 6 подаются импульсы с выхода генератора f3 этими импульсами обеспечивается запись результата сложения с-выхода сумматора 31 в регистр 32. В ; -ом интерва55

f0 !

25 ления к импульсам у „„(, ), т. е. при поступлении с выхода регистра fO первого из импульсов „ц (1;) регистр 5 переводится в режим хранения (на него не подаются импульсы записи), при этом в нем записывается отсчет ().

На второй информационный вход сумматора 6 в каждом интервале дискретизации данного интервала интерполяции поступает частное а" и по каждому импульсу временной дискретизации на интервале интерполяции производится суммирование промежуточной суммы с частным "а" с сохранением нового результата до следующего. цикла суммирования. Таким образом реализуется алгоритм формирования Ц (1„ ), описываемый формулой (3). При этом коммутатор 7 переведен управляющим сигналом с выхода регистра 10 в нижнее положение и на выход интерполятора подаются отсчеты 0 „(„ ). Вне интервала интерполяции „„ (4;) =0

"подвижные" контакты коммутатора 7 переводятся в верхнее положение и на выход интерполятора подаются отсчеты Ч („) с выхода регистра 5.

Реги..тры 4 и 10 служат для компенсации задержки исходного процесса и решений об интерполяции/ „„ (1„ ), появляющейся при измерении длительности команды интерполяции в блоке 8 ле дискретизации на выходе суммато1-1 ра 31 формируется сумма (K. О +0), 1= нч при этом на выходе сумматора 30 (т.е. на выходе сумматора 6) образуется текущий результат интерполирования

095189

Вне интервала интерполирования сигнал с выхода регистра 10 равен нулю, регистр 32 обнуляется и суммирования в накапливающем сумматоре при поступлении синхроимпульсов не происходит.

В блоке 8 узлы выделения заднего. 18 и переднего 20 фронтов реализуются как схемы формирования коротких импульсов из перепадов.

Таким образом, введение новых блоков и связей между ними наряду с имеющимися в прототипе блоками и связями позволяет реализовать следующие операции: с помощью сглаживающего фильтра, образованного первым и вторым регистрами сдвига и многовходовым сумматором, сгладить флюктуации, обусловленные наличием во входном процессе ц (1 ) шумовой компонентып> (4 ); вычислить, исхо"

1 дя из длительности команды интерполяции и интервала памяти сглаживающего фильтра, длительность интервала интерполяции; по отсчетам процесса с выхода сглаживающего фильтра, взятым на концах интервала интерполяции, и длительности интервала интерполяции вычислить приращение интерполированного процесса, отнесенное к одному интервалу временной дискретизации входного процесса (рав ному периоду повторения синхроим:п1яяьсов с выхода генератора); сформировать продвигающийся по регистрам сдвига синхронно с продвижением входного процесса массив слагаемых, каждый член которого равен приращению интерполированного процесса на интервале временной дискретизации; по сигналам с четвертого регистра сдвига в накапливающем сумматоре на интервалах интерполяции иэ исходного отсчета входного процесса (для каждого массива) и массивов слагаемых (с выхода блока формирования массива слагаемых) сформировать интерполированный процесс.

Реализация предлагаемым интерполя10 тором перечисленных операций обеспечивает интерполяцию входного процесса по командам интерполяции в реальном масштабе времени.

Для осуществления интерполяции с помощью известных устройств необходимо заранее знать наклон интерполи. руемой прямой и длину интервала интерполяции. Такие условия работы интерполяторов характерны и допустищ мы при программном управлении станками.

При обработке в реальном масштабе времени экспериментальной информации, задаваемой в виде процессов (цифровых

25 последовательностей), таких данных априорно не существует. Кроме того, при наличии шумов интерполирование процессов по алгоритмам, реализуемым известными устройствами, осуществляется со значительными флюктуапионными ошибками.

Предлагаемый цифровой линейный адаптивный интерполятор позволяет осуществлять в реальном масштабе времени интерполяцию процессов при априорно неизвестных наклоне интер35 полируемой прямой и длительности интервала интерполяции и.может быть использован при обработке информа40 ции, передаваемой по каналам с шумами и импульсными помехами (или "сбоями" в аппаратуре), при обработке фонограмм, а также в радиолокации и радиосвязи.

1095189

Eaaud Р

Выход Ф

/ход 1 ход Я диод

1095189. Диг.f

1095189

Oh . 7

<с

И С Ьи

Фиг,8

ЗКИИПИ Заказ 3599/31 Тираж 699 Подписнле

Филиал ППП "Патейт 1, i.Ужгород, ул.Проектиам, 4

И„Ж

t) наломю

Щ Я МО ° нрйент 1ки . И.И ма 1 rrpiravnrtev . nonmmtp

„ уч.гю а

/ nnee ertр

Ю

Lg 1 ююущФФМ яежфУ