Коррелометр

 

Изобретение относится к-измерительной технике и может быть использовано для определения корреляционной функции сложных сигналов. Цель изобретения - повьшение точности за счет уменьшения искажений автокорреляционной функции от наложения временного окна на входные данные путем согласования длительности реализации физического процесса с целым числом периодов гармонических компонент, находящихся во входных данных. В коррелометре имеется возможность согласовьтать длительность реализации с целым числом периодов гармонических компонент , входящих в эту реализ.ацию, путем изменения объема данных, содержащихся в блоках памяти при вычислении автокорреляционной функции. Коррелометр содержит счетчЙ1ш 2-5, 9, триггеры 6, 8, элемент ИЛИ 7, блоки 11, 12 памяти, элемент И 14, сумматор 15, перемножитель 16, усреднитель 17. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. Ш СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„142 (11 4 С 06 F 15/336

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4216537/24-24 (22) 27.03.87 (46) 30.09.88. Бюл. М 36 (72) Б.И.Егурнов (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 485464, кл. G 06 G 7/19, 1974.

Мирский Г.Я. Характеристики стохастической взаимосвязи и их измерение. М, 1982, с. 166. (54) КОРРЕЛОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения корреляционной функции сложных сигналов.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения искажений автокорреляционной функции от наложения временного окна на входные данные путем согласования длительности реализации физического процесса с целым числом периодов гармонических компонент, находящихся во входных данных. В коррелометре имеется возможность согласовывать длительность реализации с целым числом периодов гармонических компонент, входящих в зту реализацию, путем изменения объема данных, содержащихся в блоках памяти при вычислении автокорреляционной функции.

Коррелометр содержит счетчики 2-5, 9, триггеры 6, 8, элемент ИЛИ 7, блоки

11, 12 памяти, элемент И 14> сумматор 15, перемножитель 16, усреднитель 17 ° 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1427387

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения корреляционной функции сложных сигналов.

Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения ис- кажений автокорреляционной функции от наложения временного окна на входные данные путем согласования длительности реализации физического процесса с целым числом периодов гармонических компонент, находящихся во входных данных.

На чертеже представлена структур- 1S ная схема коррелометра.

Схема содержит вход 1 сброса, счетчики 2-5, триггер б, элемент ИЛИ 7, триггер 8, счетчик 9, информационный вход 10, блоки 11, 12 памяти, 20 вход 13 синхронизации, элемент И 14, сумматор 15, перемножитель 16, усреднитель 17, выход 18, вход 19 разрешения записи, вход 20 пуска.

Коррелятор работает следующим об- 25 разом.

С входа 1 сброса сигнал поступает на входы счетчиков 2-5, триггер 6 и через элемент ИЛИ 7 на триггер 8 и счетчик 9. Этот сигнал устанавливает содержимое счетчиков 2-5 равным нулю, триггер б в состояние, разрешающее запись входных данных, поступающих с входа 10 в блоки 11, и 12 памяти, кроме того, устанавливает триггер 8 в состояние, разрешающее прохождение тактовых импульсов с входа

13 синхронизации через элемент И 14 на счетные входы счетчиков 4 и З.Под действием тактовых импульсов содержимое счетчиков 3 и 4 изменяется и на их выходах появляются сигналы двоичного кода.

С выхода счетчика 3 они поступают на адресный вход блока 11 памяти, а с выхода счетчика 4 через сумматор

15 на адресный вход блока 12 памяти.

Под действием изменяющегося двоичноro кода на адресных входах блоков

11 и 12 памяти происходит перебор всех ячеек блоков 11 и 12 памяти и запись в эти ячейки входных данных.

После заполнения входными данными всех ячеек с выхода переполнения счетчика 4 выдается одиночный импульс, который опрокидывает триггер

6. Этот же импульс поступает на счетныи вход счетчика 9, однако его содержимое не изменяет ввиду наличия на входе счетчика 9 запрещающего сигнала, который поступает через элемент ИЛИ 7 триггера 6 до его опрокидывания. После опрокидывания триггера

6 на входе счетчика 9 появляется сигнал, разрешающий изменение содержимого счетчика 9. После перехода блоков

11 и 12 памяти иэ режима записи входных данных в режим их считывания из ячеек блоков 11 и 12 памяти начинается процесс определения значений автокорреляционной функции. Первый этап заключается в определении К точек автокорреляционной функции, при этом содержимое счетчиков 3-5 может изменяться от нуля до (К-1) бит двоичной информации, объеМ фпоков 11 и

12 памятй составляет К бит или К слов двоичной информации в зависимости от вида представляемых входных данных.

Содержимое счетчиков 2 и 9 может изменяться от нуля до (М-1) бит двоичной информации и определяется исходя из наличия самого низкого периода, заключенного .в изменении входных данных. На первом шаге автокорреляционная функция К(дь) определяется при д =О. В этом случае содержимое счетчиков 3 и 4 под действием тактовых импульсов начинает изменяться, в результате с выходов счетчиков 3 и 4 на входы блоков 11 и 12 памяти посту- пают текущие значения двоичного кода, в соответствии с которыми осуществляется выборка входных данных из ячеек блоков 11 и 12 памяти и выдача

I их на выходы блоков 11 и 12 памяти,, с которых они поступают на первый и второй входы перемножителя 16, с выхода которого перемноженные входные данные при о = 0 поступают через усреднитель 17 на выход 18. После выборки из блоков 11 и 12 памяти воех

К значений входных данных на выходе переполнения счетчика 4 появляется одиночный импульс, который поступает на счетчик 9 и изменяет его содержимое на 1 бит двоичной информации, в результате на выходе счетчика 9 появится двоичный код, соответствующий происшедшим изменениям в содер- жимом счетчика 9. Если, например, в исходном состоянии код соответство-. вал положению 0000.....0 (СЭР), где

C3P - старший знаковый разряд двоич» ного кода, то после изменения содержимого счетчика 9 на 1 бит двоичной информации этот код будет соответст14273

25 вовать значению 1000....0 (СЭР).

Этот двоичный код поступает на вход сумматора 15. Теперь на втором шаге измерение автокорреляционной функции будет происходить в точке R (йс), где 6 v — сдвиг входных данных в блоке 12 памяти относительно входных. данных в блоке 11 памяти. Это достигается за счет того, что выборка 10 входных данных из блока 11 памяти .начинается с первой ячейки, а выбор ка входных данных из блока 12 памяти — с второй ячейки, так как содержимое счетчика 4 складывается на сум- 15 маторе 15 с содержимым счетчика 9.

Так, например, после первого шага вычисления автокорреляционной функции содержимое счетчиков 3 и 4 опять станет равным нулю и на их выходах появятся двоичные коды 000...0, однако, если на адресном входе блока 11 памяти двоичный код будет равен 000...0, то на адресном входе блока 12 появится двоичный код 100...0, так как он будет являться суммой двоичного кода 000 ° ..О счетчика 9 и двоичного кода 100...0 счетчика 4. Таким образом, выборка входных данных из блоков 11 и 12 памяти будет происходить -30 одновременно из двух ячеек, но сдвинутых одна относительно другой на одну ячейку.

На третьем шаге измерение автокорреляционной функции будет происходить в точке R(26 ), т.е. считывание входных данных из блоков 11 и 12 памяти относительно друг друга будет производиться со сдвигом в две ячейки. Все последующие шаги вычисления автокорреляционной функции будут происходить аналогичным образом. Одиночные импульсы, поступающие с выхода счетчика 4 на счетный вход счетчика 5, изменяют его содержимое. После вычисления последней тачки R ((K-1)ьТ) автокорреляционной функции содержимое счетчика 5 изменится от нуля до значения К-1, после чего на выходе счетчика 5 появится одиночный импульс, который опрокинет триггер 8, ° 50 с его выхода на вход элемента И 14 поступит сигнал, запрещающий прохождение тактовых импульсов с входа 13 синхронизации через элемент И 14 на счетные входы счетчиков 3 и 4.

Кроме того, одиночный импульс с выхода переполнения счетчика 5 поступит на счетный вход счетчика 2 и

87

4 изменит его содержимое на один бит двоичной информации. Б результате на выходе счетчика 5 появится соответствующий двоичный код, который поступит на входы установки начального состояния счетчиков 3-5. Например, после первого цикла вычисления автокорреляционной функции двоичный код будет соответствовать значению 100... ...О, где самый первый слева символ является младшим знаковым разрядом.

После первого цикла вычислений К точек автокорреляционной функции приступают к второму циклу вычисления автокорреляционной функции. Для этого подают на вход 19 разрешения записи импульс, который поступает на входы счетчиков 3-5 и которым производится загрузка двоичного кода, при— сутствующего на входах счетчиков 3-5, в эти счетчики. Второй цикл вычисления автокорреляционной функции начинается с подачи на вход 20 пуска импульса, которым опрокидывается триггер 8. При этом с его выхода на вто-. рой вход элемента И 14 поступит сигнал, разрешающий прохождение с перво-. го входа элемента И 14 на выход тактовых импульсов, приходящих с входа

13 синхронизации. Дальнейшая работа коррелометра повторяется по алгоритму, описанному для вычисления точек автокорреляционной функции первого цикла. Но при этом вычисляется не

К точек автокорреляционной функции, а К-1. Третий цикл включает вычисление К-2 точек автокорреляционной функции и т.д. до тех пор, пока в автокорреляционной функции не исчезнет огибающая треугольной формы.

Исчезновение огибающей треугольной формы свидетельствует о том, что в блоках 11 и 12 памяти уложилось целое число периодов входных данных.

На этом цикле прекращают измерение автокорреляционной функции входных данных.

Полученный результат объясняется следующим, известно, что автокорреляционная функция периодического сигнала равна к(с) = T I S()S(t+c)dt.

-т г

Если входные данные представить сигналом S(t)=U совЫ,с, то автокар" реляционная функция этого сигнала на произвольном временном отрезке Т будет иметь следующий вид:

1427

2 sin 2я,Т к(о)=U созц + соз c + о о 2ИT о

2 о

81П Яо T

+ я Т

s1nЯ,С .

Формула изобретения но входом синхронизации и входом пуска коррелометра.

Составитель В.Орлов

Редактор О.Спесивых Техред N.Õoäàíè÷ Корректор Л.Пилипенко

Заказ 4854/46 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Полученное значение автокорреляционной функции отличается от автокорреляционной функции физического процесса бесконечной длительности

10 наличием в вычисленном значении автокорреляционной функции двух дополнительных слагаемых:

Sin 2m,Ò д ; 1Б

СОВ Яо 6 И 61ПЯо7 о о о которые искажают автокорреляционную функцию и вносят погрешности. Если принять, что на длительности Т укладывается целое число периодов Т сиго нала, то эти члены становятся равными нулю. Таким образом, практически убираются искажения в автокорреляционной функции, вызываемые наложением временного окна на входные данные.

ЗО

Коррелометр, содержащий два блока памяти, перемножитель, усреднитель, причем информационный вход первого блока памяти соединен с информационным входом второго блока памяти и является информационным входом коррелометра, выходы первого и второго блоков памяти соединены соответственно с первым и вторым входами перемкожителя, выход которого соединен с входом усреднителя, выход которого является выходом коррелометра, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены пять счетчиков, два триггера, 387 6 элемент И, элемент ИЛИ, сумматор, причем вход установки в "0" первого триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ, с входами установки в "О" с первого по четвертый счетчиков и является входом сброса коррелятора, информационный выход первого счетчика соединен с входами установки начального состояния с второго по четвертый счетчиков, выход переполнения четвертого счетчика соединен с входом установки в "0" второго триггера, со счетным входом первого счетчика, выход второго триггера соединен с первым входом элемента И выУ ход которого соединен со счетными входами второго счетчика и третьего счетчика, выход переполнения которого соединен с счетными входами четвертого и пятого счетчиков и входом установки в " 1" первого триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, с входами разрешения записи первого и второго блоков памяти, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в "1" второго триггера и входом разрешения работы пятого счетчика, информационный выход которого соединен с первым входом суммат.ра,. второй вход и выход которого соединены соответственно с информационным выходом третьего счетчика и адресным входом второго блока памяти, адресный вход первого блока памяти соединен с информационным выходом второго счетчика, вход разрешения счета которого соединен с входами разрешения счета третьего и четвертого счетчиков и является входом разрешения записи коррелометра, второй вход элемента И и третий вход элемента ИЛИ являются соответствен