Коррелятор

 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения в реальном масштабе времени корреляционных функций текущих стационарных случайных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами. Целью изобретения является увеличение точности. Повышение точности достигается за счет увеличения интервала дискретизации корреляционной функции и автоматического отнесения промежуточных произведений

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 1 А1 (so 4 С 06 F 15!336

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4253803/24-24 (22) 28.04.87 (46) 15.12.88. Бюл. В 46 . (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В. Куйбышева (72) С.A. Прохоров и В.Н. Белолипецкий (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1166135, кл G 06 F 15/336, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1173419, кл. G 06 F 15/336, 1984. (54) КОРРЕЛЯТОР (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения в реальном масштабе времени корреляционных функций текущих стационарных случайных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами, Целью изобретения является увеличение точности. Повышение точности достигается за счет увеличения интервала дискретизации кор:реляционной функции и автоматического отнесения промежуточных произведений

144481 с нецелочисленными интервалами времени между отсчетами к ближайшей орди нате корреляционной функции. Коррелятор содержит распределитель l импульсов, элементы памяти 2, 15, блоки 3 умножения, ключи 4, блоки 5 коммутации, сумматоры 6, счетчики 7, 10, 12, блоки 8 деления, элементы ИЛИ 9, !l.

13, элемент 14 задержки, генератор 16 тактовых импульсов. 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения в реальном масштабе времени корреляционных функцций текущих стационарных случайных процессов, пред5 ставленных неравноотстоящими отсчетами.

Целью изобретения является увеличение точности.

На фиг. 1 представлена структурная 10 схема коррелятора; на фиг. 2 — структурная схема блока коммутации.

Коррелятор содержит распределитель

1 импульсов, группу из п элементов

2 памяти, и блоков 3 умножения, п ключей 4, и блоков 5 коммутации, m сумматоров 6, m счетчиков 7 первой группы,m блоков 8 деления,п многовходовых элементов ИЛИ 9, и счетчиков 1О Второй Группыр п двухвходо вйх элементов ИЛИ 11, и счетчиков

12 третьей группы, элемент ИЛИ 13, элемент 14 задержки, элементы 15 памяти и генератор 16 тактовых импульсов. Блок 5 коммутации {фиг. 2) содержит дешифратор 17, m элементов

И 18 и m ключей 19.

При цифровых корреляционных измерениях интервал принудительной дискретизации ht исследуемых процессов обычно равен интервалу дискретизации корреляционной функции h . В случае неравномерной дискретизации входных процессов это приводит к существенному возрастанию статистиче" ской погрешности результата. Уменьшить эту составляющую погрешности можно введением дополнительной методической погрешности в результат измерения с одновременным уменьшением статистической погрешности.

Указанная компенсация осуществляется увеличением интервала дискретизации 6 . пропорционально некоторому коэффициенту кратности1 ь (1)

При этом номер ординаты корреляционной функции (КФ), к которому нужно относить текущее промежуточное произведение отсчетов, отстоящих друг от друга на интервале h,t;, можно определить следующим образом:

I = + 0 5 = + 0 5 (2) где 1 1 — операция взятия целой чаГ сти.

Таким образом, к I-ой ординате КФ относятся все промежуточные произведения отсчетов, интервалы времени между которыми лежат внутри интервала (I h - 0,5, I hc, + 0,5), т.е. чис ло N> увеличивается приблизительно в k раз (3) и, соответственно, статистическая погрешность уменьшает-я в 4k раз.

При малых объемах выборки и больших К процессов увеличение hi no сравнению с ht в k раз приводит к о существенному уменьшению в k раз статистической погрешности измерения при незначительном увеличении методической погрешности. Для устранения методической погрешности, вносимой в дисперсию процесса, в нулевую ординату корреляционной функции следует относить лишь те промежуточные произведения, интервалы времени между которыми строго ; =- О, и отбрасывать те отсчеты, для которых г 0; — +05=0, (4)

0(ht;(0,вайс. где С „„,(?) k-я текущая корреляционная функция, равная числу неусредненных пар произведений, относящихся к I-ой ординате взаимокорреляционной функции, количество отсчетов зации первого процесса, 10 и — количество одновременно обрабатываемых отсчетов k-й центрированной реализации вто" рого процесса, 15 о х .ii+ s (i+1)-й отсчет k-текущей центрированной реализации второго процесса, первого процесса для

k-ой его реализации;

i-й отсчет k-текущей центрированной реали- 20

I р . 1, если "" " + 0,5 = I (6)

"к.;+e =

О, если нет, метка времени i-го отсчета k-ой реализации первого процесса, метка времени отсчета k-ой реализации второго процесса, отстоящего .от i-ro отсчета первого процесса на

1 номеров.

Первый синхроимпульс второго процесса поступает на вход распределителя 1 импульсов и разрешает запись первого отсчета второго процесса в первый элемент памяти. Одновременно этот синхроимпульс поступает на вход разрешения записи-считывания элементов 15 памяти и меняет содержимое местами, Таким образом,код

N — — поступает на входы задания на2 чального состояния счетчиков 12.Этот код записывается по сигналу распределителя 1 импульсов, проходящему через элемент ИЛИ 11, в первый счетчик 12. Таким образом, обеспечивается адресация произведений отсчетов процессов в соответствии с (2) . После этого первым синхроимпульсом второго процесса через элемент 14 задержки через время, достаточное для записи кода N-k в первый счетчик 12, содержимое элементов 15 памяти опять меняется местами. Таким образом, на входы счетчиков 12 подается код N-К, который присутствует там до прихода следующего синхроимпульса второго процесса. С момента поступления коk да N — — в первый счетчик 12 он

2!

"к„ +Е

Коррелятор реализует алгоритм (5) и работает следующим образом.

Перед началом работы счетчики 7, 10, 12, элементы 2 памяти, сумматоры

6 обнулены. В первый элемент 15 памяти заносится код N — k, где N = 2

P где р вЂ, разрядность дополнительных счетчиков l 2,,k — коэффициент кратности (1). Во второй элемент 15

k памяти заносится код N †-. . ††. . Код

40

45 первого элемента предназначен для реализации заданного коэффициента пересчета счетчиков 12, равного k, Код второго элемента предназначен для реализации (2).

Во время работы коррелятора на его вход задания режима работы подается единичный потенциал, который открывает ключи 4 на все время работы.

С приходом первого синхроимпульса начинает работать генератор 16 тактовых импупьсов.

55 начинает подсчет импульсов времени, приходящих на его счетный вход с генератора 16 импульсов через ht, 1444813

Текущую взаимокорреляционную функ- тизации можно записать следующим обI цию с учетом неравномерной дискре- разом:

I лк Мк, х () М С (Т) " Х К; Е К,+Е, () к л ) = p=-О памяти с номером:

25 (т а t< max

)pg

2 о

q = 1og p + l .

Разрядность r ется как г = Г1ор М ) +

5 14448

Первый счетчик 1 0 осуществляет подсчет импульсов переполнения первого счетчика 12, по которым, кроме того, в этот счетчик 12 заносит"

5 ся код Я-k, находящийся на входах счетчиков 12. С приходом первого отсчета первого процесса на выходе первого счетчика 10 образуется код, который соответствует номеру ординаты корреляционной функции, определяемой по выражению (2).

По первому синхроимпульсу первого процесса частичное произведение .о е у,. х, поступает на вход сумматора

6 с номером, соответствующим коду в первом счетчике 10, а содержимое счетчика 7 с таким же номером увеличивается.

Для последующих отсчетов второго процесса по их синхроимпульсам происходит последовательная запись значений этих отсчетов в элементы 2

1= (1) a,+ 1 (7) (принцип циркуляционной организации памяти) .

По этим же синхроимпульсам обнуляются одноименные счетчики 1О. В од-.30 ноименные счетчики 1 2 заносится код

Ы вЂ” — °

На выходах блоков 3 умножения формируются " частичные произведения, которые по синхроимпулъсам первого процесса через открытые ключи 4 и блоки 5,коммутации заносятся в соответствующие сумматоры 6, которые совместно со счетчиками 7 и блоками 10

8 осуществляют усреднение результата. С приходом последнего М -го отсчета k-ой реализации первого процесса на выходах блоков 8 деления образуются оценки k-текущей взаимокорреляционной функции в соответствии с выражением (5).

Для получения средней оценки взаимокорреляционнной функции на вход . коррелятора последовательно подаются отсчеты всех реализаций ансамбля реализаций процессов. На этом коррелятор заканчивает свою работу.

Для .того чтобы избежать внесения методической погрешности в нулевую ординату автокорреляционной функ- . ции, на вход задания режима работь| подается, нулевой потенциал, таким образом, ключи 4 становятся управ13 6 ляемыми. Оки управляются выходами счетчиков 10 и выходами распределителя 1 импульсов для случая (4) . При этом первый и второй информационные входы поразрядно соединяются между собой.

В случае выполнения условий (4) на выходе соответствующего мкоговходового элемента ИЛИ 9 образуется нулевой потенциал, который запирает соответствующий ключ 4. При строгом равенстве h.t = 0 на соответствующем

1 выходе распределителя 1 импульсов образуется разрешающий сигнал, который через соответствующий мкоговходовый элемент ИЛИ 9 открывает соответствующий ключ 4 для прохождения квадрата соответствующего отсчета в пердый сумматор 6, соответствующий нулевой ординате взаимокорреляциоккой функции, т.е. дисперсии.

Блоки 5 коммутации (фиг.2) по сикхроимпульсам первого процесса, приходящим через их управляющий вход ка элементы И 18, осуществляют распределение кодов частичных произведений отсчетов процессов, приходящих ка их информационные входы, на свои соответствующие выходы, номера которых соответствуют кодам, приходящим на управляющие входы блоков 5 коммутации.

Число элементов 2 памяти п выбирается из условия n< m, m — цифровой эквивалент с. „„, Разрядность элементов 2 памяти, блоков 3 умножения, сумматоров 6, блоков 8 деления определяется разрядностью информационных входов устройства, Разрядность р счетчиков 1 2 определяется как

Разрядность q счетчиков 10 определяется как счетчиков 7 определя7

14448

Формула и з о б р е т е н и я

Коррелятор, содержащий распределитель импульсов, группу элементов

5 памяти, группу блоков коммутации, группу накапливающих сумматоров, первую группу счетчиков и группу блоков деления, причем информационные входы элементов памяти группы соединены 10 между собой и являются первым информационным входом коррелятора, входы разрешения записи-считывания элементов памяти группы соединены с соответствующими выходами распределителя 15 импульсов, синхронизирующий вход которого является первым синхронизирующим входом коррелятора, первые входы блоков умножения группы соединены между собой и являются вторым инфор- 20 мационным входом коррелятора, вторые входы блоков умножения группы соединены с выходами соответствующих элементов памяти группы, управляющие входы блоков коммутации группы соединены между собой и являются вторым синхронизирующим входом коррелятора, выходы младшего .разряда одноименных выходов блоков коммутации группы объединены и подключены к счетному вхо- 30 ду соответствующего счетчика первой группы, выходы старших разрядов одноименных выходов блоков коммутации группы объединены и подключены к входам соответствующих накапливающих сумматоров группы, выходы которых соединены с входами делимого соответствующих .блоков деления группы, входы делителя которых соединены с выходами соответствующих счетчиков 40 первой группы, входы блоков деления группы являются группой выходов коррелятора, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности, в него введены группа ключей, группа 45 многовходовых элементов ИЛИ, группа двухвходовых элементов ИЛИ, вторая и третья группы счетчиков, элемент

ИЛИ, элемент задержки, два элемента памяти и генератор тактовых импуль- 50 сов, причем выходы распределителя импульсов соединены с первыми входами соответствующих многовходовых элементов ИЛИ группы и соответствующих двухвходовых элементов ИЛИ группы и входами установки в "0" соответствующих счетчиков второй группы, выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих блоков коммутации группы и с вторыми входами соответствующих многовходовых элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих ключей группы, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих блоков умножения группы, выходы ключей группы соединены с информационными входами соответствующих блоков коммутации группы, а синхронизпрующий вход распределителя импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ и входом элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входами разрешения записисчитывания первого и второго элементов памяти, информационньп вход второго элемента памяти соединен с выходом первого элемента памяти, информационный вход которого соединен с выходом второго элемента памяти, выход первого элемента памяти соединен с входами установки начального состояния счетчиков третьей группы, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетными входами счетчиков третьей группы, вы- ходы переполнения которых соедине ны со счетными входами соответствующих счетчиков второй группы и вторыми входами соответствующих двухвходовых элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с входами разрешения .работы счетчиков третьей группы, третьи входы многовходовых элементов ИЛИ группы соединены между собой и являются входом задания режима работы коррелятора.

1444813

Составитель В. Орлов

Техред А Кравчук

Корректор В. Бутяга

Редактор М. Циткииа

Заказ 6508/50

Тираж 704

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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