Устройство для оценки отношения корреляционных моментов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ОТНОШЕНИЯ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ МОМЕНТОВ, содержащее цервьм сумматор, первьй многозвенный фильтр т-го порядка, вход которого объединен с входом первого многозвенного фильтра g-ro порядка и является первым входом устройства, выход первого многозвенного фильтра т-го порядка соединен с первым входом второго сумматора, выход первого многозвенного фильтра g-ro порядка соединен с информационным входом первого ключа, управлякяций вход которого объединен с управляющим входом второго ключа, входом блока регистрации и подключен к выходу широтно-импульс ного модулятора, вход которого подключен к выхор;у первого интегратора, вход которого подключен .к выходу третьего сумматора, второй многозвенный фильтр га-го порядка, вход которого объединен с входом второго многозвенного фильтра g-ro порядка и является вторым входом устройства, выход второго многозвенного фильтра g-ro порядка соединен с информационным входом второго ключа, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, в него введены два квадратора, четыре элемента НЕ, четыре блока усреднения, четыре коммутатора и генератор тактовых импульсов , выход которого соединен с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов, первьй информационный вход первого коммутатора подключен к выходу первого элемента НЕ, вход которого объединен с вторым информационным входом первого коммутатора и подключен к входу второго многозвенного фильтра g-ro порядка, выход первого коммута (Л тора соединен с вторым входом второго сумматора, третий вход которого подключен к выходу первого блока у среднения, вход которого подключен к выходу первого ключа, выход второго U сумматора через первый квадратор соединен с входами второго элемента НЕ и первым информационным входом О) второго коммутатора, второй информа4ib ционный вход которого подключен к vj .выходу второго элемента НЕ, выход L второго коммутатора через второй ;блок усреднения подключен к первому входу третьего сумматора,выход второго ключа через третий блок усреднения подключен к первому йходу первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу третьего коммутатора , первый информационньй вход которого подключен к выходу третьего элемента НЕ, вход которого объединен с вторым информационным входом треть-: его коммутатора и подключен к входу

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 06 G 7/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3684093/24-24 (22) 02,01 .84 (46) 30.06.85. Бюл. 24 (72) А.Ф, Гришков, В.А. Писков, С.П. Рыбинский и А.В. Маргелов (53) 621.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 559249, кл. G 06 G 7/19, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 679995, кл. С 06 С 7/19, 1976 (прототип).

3. Коган Б,Я. Электронные моделируюп;ие устройства и их применение для исследования систем автоматического регулирования. M. "Ф-M" 1963. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ОТНОШЕНИЯ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ МОМЕНТОВ, содержащее первый сумматор, первый многозвенный фильтр ш го порядка, вход которого объединен с входом первого многозвенного фильтра g ãо порядка и является первым входом устройства, выход первого многозвенного фильтра ш-го порядка соединен с первым входом второго сумматора, выход первого многозвенного фильтра g-го порядка соеди-, нен с информационным входом первого ключа, управляющий вход которого объединен с управляющим .входом второго ключа, входом блока регистрации и подключен к выходу широтно-импульс ного модулятора, вход которого подключен к выходу первого интегратора, вход которого подключен к выходу третьего сумматора, второй многозвенный фильтр ш-го порядка, вход которого объединен с входом второго многозвенного фильтра g-го порядка и является вторым входом устройства, выход второго многозвенного фильтра

ÄÄSUÄÄ 1164741 А ц-го порядка соединен с информационным входом второго ключа, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены два квацратора, четыре элемента НЕ, четыре блока усреднения, четыре коммутатора и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов, первый информационный вход первого коммутатора подключен к выходу первого элемента HE вход которого объединен с вторым информационным входом первого коммутатора и подключен к входу второго многозвенного фильтра

g-го порядка, выход первого коммутатора соединен с вторым входом второго сумматора, третий вход которого подключен к выходу первого блока усреднения, вход которого подключен к вьмоду первого ключа, выход второго сумматора через первый квадратор соединен с входами второго элемента

HE и первым информационным входом второго коммутатора, второй информационный вход которого подключен к .выходу второго элемента НЕ, выход второго коммутатора через второй блок усреднения подключен к первому входу третьего сумматора, выход второго ключа через третий блок усреднения подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подкгпочен к выходу третьего коммутатора, первый информационный вход которого подключен к выходу третьего элемента НЕ, вход которого объединен с вторым информационньм входом треть-. его коммутатора и подключен к входу

1164741 первого многозвенного фильтра g-ro порядка, выход первого многозвенного фильтра, m-ro порядка через четвертый элемент НЕ подключен к третьему входу первого сумматора, выход которого через второй квадратор соединен с первым информационным входом четверИзобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для оценки отношения моментов различных порядков нормированной взаимно корреля5. ционной функции двух случайных .процессов, представленных в аналоговой форме.

Известно устройство для.определения корреляционных характеристик случайного процесса, содержащее многвзвенные фильтры m-ro u g-ro.порядков, входы которых объединены и являются входом устройства, инвертор, ключ, сумматор, первый вход которого соеди.- 15 нен с выходом многозвенного. фильтра

m-го порядка, а выход многозвенного фильтра g-го порядка через последова-тельно соединенные ключ и инвертор соединен с вторым входом сумматора, блок умножения, входы которого подключены соответственно к входу устрой ства и к выходу .сумматора, а выход через последовательно соединенные блок. усреднения и широтно-импульсный модулятор подключен к управляющему входу ключа и к входу блока регистрации Щ .

Это устройство не. позволяет оценивать отношения двух моментов различных порядков нормированной взаимно корреляционной функции двух случайных процессов y(t) и x(t).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для оценки отношения корре

;ляционных моментов, содержащее многозвенные фильтры ш-ro и g-го порядков входы первых многозвенных фильтров ш-го и g-го порядков объединены и яв40 ляются первым входом устройства, а входы вторых многозвенных фильтров ш-ro u g-ro порядков объединены и явтого коммутатора и входом пятого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым информационным входом четвертого коммутатора, выход которого через четвертый блок усреднения подклю чен к второму входу третьего сумматора. ляются вторым входом устройства, выходы первого многозвенного фильтра

g-ro порядка через первый ключ и блок вычитания соединен с вторым входом первого. сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого многозвенного фильтра m-го порядка, выход второго многозвенного фильтра .

g-ro порядка через второй ключ соединен с вторым входом второго сумматора, первый вход которого соединен . с выходом второго многозвенного фильтра m-ro Порядка, первый блок умножения, входы которого соединены соответственно с вторым входом устройст-. ва и с выходом первого сумматора, а выход - с первым входом третьего сумматора, второй-блок умножения, входы которого соединены соответственно с первым входом устройства, и с выходом второго сумматора, а выход — с вторым входом третьего сумматора, выход которого через последовательно соединенные интегратор и широтно-импульсный модулятор соединен с управлянж1ими входами ключей и входом блока регистрации P2) .

Известное устройство позволяет оценивать отношение двух моментов различных порядков нормированной взаимно корреляционной функции двух случайных процессов. Однако оно имеет недостаточную точность и конструктивно сложно в изготовлении, так как содержит в своем составе конструктивно сложные блоки умножения 3, соб.— ранные на операционных усилителях.

Кроме того, накопленная аппаратурная погрешность на выходах блоков умножения за счет дрейфа нуля усилителей, температурной нестабильности и т.д., приводит к снижению точности установз 164741 4

45 ки длительности импульсов на выходе широтно-импульсного модулятора, а тем самым к снижению точности оценки отношения двух моментов различных порядков нормированной взаимно корреляционной функции двух случайных процессов. Для повышения точности необходимо обеспечить ицентичность характеристик каналов (блоков умно.жения), а невыполнение .этого требования ведет к снижению точности устройства .

Цель изобретения — повышение точности измерения и упрощение устройства; !

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый сумматор, первый многозвенный фильтр m-ro порядка, вход которого объединен с входом первого многозвен.ного фильтра g-ro порядка и является первым входом устройства, выход первого многозвенного фильтра m-ro порядка соединен с первым входом второго сумматора, выход первого многозвенного фильтра g-ro порядка соединен с информационным входом первого ключа, управляющий вход которого объединен с управляющим входом второго ключа, входом блока регист- З0 рации и подключен к выходу широтноимпульсного модулятора, вход которого подключен к выхоцу первого интегратора, вход которого подключен к выходу третьего сумматора, второй многозвенный фильтр m-го порядка, вход которого объединен с входом второго многозвенного фильтра g-ro порядка и является вторым входом устройства, выход второго многозвен- 40 ного фильтра g-rо порядка соединен с информационным входом второго ключа, введены два квадратора, четыре элемента НЕ, четыре блока усреднения, четыре коммутатора и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов, первый информационный вход первого коммутатора 50 подключен к выходу первого элемента

НЕ, вход которого объединен с вторым информационным входом первого коммутатора и подключен к входу второго многозвенного фильтра @-го порядка, 55 выход первого коммутатора соединен с вторым входом второго сумматора, третий вход которого подключен к выходу первого блока усреднения, вход которого подключен к выходу первого ключа, выход второго сумматора через первый квадратор соединен с входами второго элемента НЕ и первым информационным входом второго коммутатора, второй инфорМационный вход которого подключен к выходу второго элемента НЕ, выход второго коммутатора через второй блок усред— нения подключен к первому входу третьего сумматора, выход второго ключа через третий блок усреднения подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого поцключен к.выходу третьего коммутатора, первый информационный вход которого подключен к выходу третьего элемента НЕ, вход которого соединен с вторым информационным входом треть- его коммутатора и подключен к входу первого многозвенного фильтра g ão порядка, выход первого многозвенного фильтра m-ro порядка через четвертый элемент НЕ подключен к третьему входу первого сумматора, выход которого через второй квадратор соединен с первым информационным входом четвер того коммутатора и входом пятого

:элемента HE выход которого соединен с вторым информационным входом четвертого коммутатора, выход которого через четвертый блок усреднения подключен к второму входу третьего сумматора.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства для оценки отношения корреляционных моментов.

Устройство содержит многоэвенные фильтры m-го порядка 1.1 и 1.2, импульсная переходная характеристика которых равна

-т n-t

Н (Т) = — ь Х Е вЂ” (— ") (1) т ок!т .;многозвенные фильтры g-ro порядка 2. 1 и 2.2,импульсная переходная характерис. тика которых равна где Т вЂ” постоянная времени каждого звена; и — 1,2. ° . — количество звеньев;

m — 0,1,2... - порядок оценивания моментов, 1164741 элементы HE 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 и 3.5,, ключи 4.1 и 4.2, блоки усреднения

5.1у 5.2, 5.3 и 5,4, коммутаторы 6.1, 6.2, 6.S и 6.4, сумматоры 7.1, 7.2 и 7.3, квадраторы 8.1 и 8.2, интегра-, тор 9, широтно-импульсный .модулятор

10, генератор 11 тактовых импульсов и блок 12 регистрации, входы много- звенных фильтров в-го и g-I o поряд- 10 ков 1.1 и 2.1: соответствующий инфор" мационный вход коммутатора 6,3 и вход элемента НЕ 3.2 объединены и являются первым входом устройства, а входы многозвенных фильтров 1.2 и 2.2 m-го 15 и g ãî порядков, соответствующий ин-, формационный вход коммутатора 6.1 и вход элемента НЕ 3.1 объединены и являются вторым входом устройства, выход многозвенного фильтра 1. 1 m-го 20 порядка соединен с первым входом сумматора 7.1, второй вход которого соединен с выходом коммутатора 6.1, а выход многозвенного фильтра 1.2

m-го порядка через элемент НЕ 3,4 25 соединен с соответствующим входом сумматора 7.2, другой вход которого соединен с выходом коммутатора 6.2, выход многозвенного фильтра 2.1 m-го порядка через последовательно соединенные ключ 4.1 и блок 5. 1 усреднения соединен с третьим входом сумматора

7.1, а выход многозвенного фильтра

2.2 g-го порядка через последовательно соединенные ключ 4.2 и блок 5.3 усреднения соединен с соответствующим входом сумматора 7.2, вход квадрато.ра 8. 1 соединен с выходом сумматора

7.1, а его выход — непосредственно с первым информационным входом .и че- 4О рез инвертор 3.2 с вторым информа! ционным. входом коммутатора 6 ° 2, выход которого через блок усреднения 5.2 соединен с пеовым входом сумматора

7.3; вход квадратора 8.2 соединен 45 с выходом сумматора 7.2, а его вы-.. ход — непосредственно с первым информационным входом и через элемент .3.5 с вторым информационным входом коммутатора 6. 4, выход которого через блок 5.4 усреднения соединен с вторым вх дом сумматора 7.3, выход которого через последовательно соединенные интегратор 9 и широтноимпульсный модулятор 10 соединен с управляющими входами ключей 4.1 и

4 ° 2 и входом блока 12 регистрации, выход генератора . 11 тактовых импульсов подключен к управляющим входам к эммутл тора 6. l, 6. 2

6.3 и 6.4.

Устройство работает следующим образом, При подаче на входы устройства

Чентрированных случайных процессов

Ф

x(t) H y(t) на входе фильтра многозвенного 1. 1 m-го порядка формируется сигнал

v, = ) н(",,)x(e.-v) Л2 (3)

) о а на выходе многозвенного фильтра

1.2 m-ro порядка сигнал

v, = J н(Йу(с- )Ю (4) о на выходе мно гоз венного фильтра 2. 1

g-го порядка сигнал

v, =: j н(e)I(r.-cgdz о а на выходе многозвенного фильтра

2.2 g-го порядка сигнал

С

v = J G(e)y(t- d". о (6) На выходах блоков усреднения

5.1 и 5.3 соответственно будем иметь сигналы

Я (t) I G(7) x(t )3 i; (7) о о U6 = g(t)J С(2) y(t >)d<., (8) о где () — коммутационная функция ключей 4.1 и 4.2, равная

А во время замкнутого ключа и равная -А во время T0 — Г открытого ключа;

Тд — период импульсов широтноимпульсного модулятора 10;

А — постоянная величина.

При нахождении коммутаторов 6.1, 6.2., 6.3 и 6.4 в положении как показано на чертеже на выходе сумматора

7.1 будет сигнал

U, = (U„- U ) + y(t), (9) На выходе квадратора 8. 1 и входе блока 5.2 усреднения сигнал а на выходе сумматора 7.2 сигнал

1 Фээ 3"

U — -U, (-1) -U (-1) -x(t) (10)

gn g+< где (-1) и (-1) " веса соответственно по первому и второму входам сумматора 7.2.

1164741 (13) 15

U = Г(Ц„-П,) + у()) (11) на выходе квадратора 8.2

3».»

U„= (-U, (-1) -U (-1) — x(t)) (12) и на входе блока 5.4 усреднения сигнал (-U ).

При нахождении коммутаторов 6.1, 6.2, 6.3 и 6.4 в положении, противо-. положном показанному на чертеже, на выходе сумматора 7.1 будем иметь сигнал

1(U7 = (UQ - U5) — у(), 1(3Ф»

Ug = -Uz(-1) -U (-1) +x(t), (14}

20 на выходе квадратора 8,1

U+ = p(U< -У5). — y(t)j, (15) а на выходе блока 5.2 усреднения сиг- 5

)( нал (-U ), на выходе квадратора 8.2 и входе блока 5.4 усреднения

Ф п л 1", (16) qo = t-U (-1) =U (-1) +х () >

Генератор тактовых импульсов, осу- ществляя принцип временного разделения, позволяет получить на входе блока 5.2 усреднения переменный сигнал, имеющий форму меандра, амплиту- 35 да положительных импульсов которого

t л равна U, a отрицательных (-Бэ), а на выходе блока 5,4 усреднения— переменный сигнал, также имеющий форму меандра, амплитуда положительнЫх 40 импульсов которого равна U а отри(l

»о (-U»o)

На выходе блока 5.2 усреднения

5.3 с учетом выражений (3), (7), (13) и (15), будем иметь. сигнал, 45

v,„=v(J s(t)x(t-Ъ)42- q (v) f а() о о

%(r.- Ь) ) y(r)., а на выходе блока 5.4 усреднения

))) (m

П» = 1. E(-1) 1 Н(1 =)у(т- )

+» о о

-(i),q(t)J a(C)y(v )д()х(с). ()S)

55 на выходе сумматора 7.3 будем иметь сигнал

UÄ = ц» + U»å i (19) а на выходе интегратора 9 сигнал .U„» пропорциональный оценке математического ожидания суммы сигналов

U«. U,, под действием которого широтно-импульсный модулятор 10 изменяет длительность импульсов до тех пор, пока математическое ожидание сигналов U«,+. U» не станет равным нулю, т.е. U

Б»»(= О) с учетом выражений (1) (2), (17) и (18) получим

P (J Õ (" ((Z (а} =

)=- Г,.(=М где „вЂ” нормированная взаимно корреляционная функция случайных сигналов y(t) и x(t) .

В качестве оценки отношения моментов взаимно корреляционных функций исследуемых процессов принимается относительная длительность импульсов широтно-импульсного модулятора 10,измеряемая блоком 12 регистрации.

Точность устройства обеспечивается за счет применения компенсационного метода измерения оценки математического ожидания и может быть определена с высокой точностью.

Кроме того, точность оценки математического ожидания на выходе интегратора 9 в предлагаемом устройстве не зависит от вносимой погрешности нелинейных элементов (квадратором, блоком умножения), а в прототипе зависит и в основном определяется его точностью.

3а счет упрощения конструкции предлагаемого устройства, как показали расчеты, наработка на отказ увеличилась на 307.

Реализация предлагаемого устройства не представляет технических трудностей.

В качестве генератора тактовых импульсов может быть использован автоколебательный мультивибратор, коммутаторы и ключи могут быть реализованы на полевых транзисторах, элементы НЕ, интегратор и сумматоры могут быть реализованы на операционных усилителях f33 блок усреднения на операционном усилителе, многозвенные фильтры ш-го и

g-ro порядков могут быть реализованы на (m+n) и (g+n) последователь9 1164741 10

I 4 но включенных фильтрах нижних частот методом кусочно-линейной аппроксис передаточными функциями /T

11 мации с помощью диодов или стабиликвадратор может быть реализован

1 р в тронов 3 .

Составитель А. Иванова

Редактор М. Дылын Техред Т,Маточка Корректор М. Демчик

Заказ 4189/47 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул. Проектная, 4

Устройство для оценки отношения корреляционных моментов Устройство для оценки отношения корреляционных моментов Устройство для оценки отношения корреляционных моментов Устройство для оценки отношения корреляционных моментов Устройство для оценки отношения корреляционных моментов Устройство для оценки отношения корреляционных моментов 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам обработки сигналов и может быть использовано в системах связи

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемниках широкополосных сигналов

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для определения оценок коэффициента корреляции

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах связи

Изобретение относится к области спектрального анализа и может быть использовано при классификации квазипериодических сигналов

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано при передаче дискретной информации М-ичными шумоподобными сигналами, формируемыми на основе системы циклических сдвигов N-разрядной двоичной псевдослучайной последовательности

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к области оптимального приема псевдошумовых сигналов

Изобретение относится к области радиотехники и может применяться для обнаружения сложных сигналов в тех радиотехнических системах, в которых нет возможности быстро изменять фазу сигнала

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет решить задачу повышения чувствительности
Наверх