Коррелятор

 

Изобретение, относится к измерительной технике и может быть использовано в физических экспериментах по ъ изучению сложных процессов в течениях жидкости и газе, различных распределенных автоколебательных системах, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности вычисления корреляционных сумм. Коррелятор содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 вычисления модуля разности, блок 3 задержки, генератор 4 тактовых импульсов , делитель частоты 5, сумматор 6, регистры 7 и 8 и блок 9 вычисления вероятности. Изобретение вычисляет корреляционные суммы сигналов с большим числом степеней свободы в реальном масштабе времени. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИаЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН д!1 С 06 Р 5/336

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный КОмитет

ПО ИЗОЫ ЕтЕНИЯМ И СЩП ЦТИЯМ

ПРИ ГИИТ СССР (21) 4214775/24-24 (22} 6.02 87 (46) 30.12.88. Бил. В 48 (7!) Институт прикладной физики

АН СССР (72) И.С.Арансон, М.И.Рабинович и В.Г.Шехов (53),32!.3(088,8). (56) Авторское свидетельство СССР

М 525959, кл. G 06 Р !5/336,, 1975, (54) КОРРЕЛЯТОР (57} Изобретение. относится к измерительной технике и может быть использовано в физических экспериментах по ь изучению сложных процессов в течениях

„SU„„3448347 д1 жидкости и газе, различных распределенных автоколебательных системах, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности вычисления корреляционных сумм. Коррелятор содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 вычисления модуля разности, блок 3 задержки, генератор 4 тактовых импульсов, делитель частоты 5, сумматор 6, регистры 7 и 8 и блок 9 вычисления вероятности. Изобретение вычисляет корреляционные суммы сигналов с большим числом степеней свободы в реальном масштабе времени. 3 ил.

1448347

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в физических экспериментах по изучению сложных (в том числе и турбулентных) процессов в течениях жидкос" ти и газа, различных распределенных автоколебательных системах (СВЧ генераторов и лазеров) и т.д.

Цель изобретения - расширение функ-10 циональных возможностей за счет обеспечения возможности вычисления корреля ционных сумм.

На фиг,l изображена структурная схема коррелятора, ка фиг,2 — струк- 15 турная схема блока опроса памяти и преобразования данных; на Фиг.3структурная схема блока адресуемых счетчиков.

Коррелятор содержит аналого-цифро- 20 вой преобразователь l, блок 2 вычисления модуля разности, блок 3 задержки, генератор 4 тактовых импульсов, делитель частоты 5, сумматор 6, первый 7 и второй 8 регистры, блок 9 вычисления вероятности, состоящий из дешифратора 10, первого счетчика 3.1, мультиплексора l 2, блока 13 опроса па мяти и преобразования данных, блока14 адресуемых счетчиков, ЗО

На фиг.2 приведена структурная схе-. ма блока опроса памяти и преобразова-,, ния данных, состоящего из первого 35 и второго lб регистров, логарифмнчес кого цифроаналогового преобразовате- 35 ля 17> тактового генератора 38, вто" рого 1 9 и третьего 20 счетчиков и сумматора 2.1, На фиг.3 приведена структурная схема блока адресуемых счетчиков, со-<О стоящего из сумматора, 22, регистра 23, муньтиплексора 24 и блока 25 оперативной памяти.

Корреляционная сумма Cd(1) определяется как вероятность Pd(1) того, 45 что расстояние между векторами

/Х.- Х / 1, где 1 - некоторое число; усреднеНием по времени числа пар векторов, удовлетворяющих условию

/К вЂ” Х,/ с 1, осуществляют вьщеление в реальном масштабе времени принадлежащих одной реализации сигнала величин X(t) и X(t-Т ), которые являются статистически независимыми при условии,, что Т „ много больше времени корреляции X(t). При этом величина, полученная суммированием и последовательных значений /V(t+mT)/, где V(t) =X(t)-X(t-Т „), m 0,1 ..d-l, Т - время, задаваемое блоком эадерж" ки, Т вЂ” время квантования, задаваемое генератором тактовых импульсов, и имеющая внд: a(t) = jV(t)j+jV(t+T)/+. ° +/х

x /V(t+(d-l)T)j, является расстоянием между 1-мерными векторами (X(t), X(t+T),...,Х/t+(d-l)T) и (Xjt-Ò,), Xjt-Т„+Т)...X(t-Ò +

+/d-l)T)), а корреляционной суммой Cd(1) исходного сигнала K(t) является вероятность Pd (t), того, что /X„(t) j < 1, Для того, чтобы измерить корреляционную - размерность, сигнала X(t) величина которой равна 1, необходимо, чтобы порядок d корреляционной суммы Cd(1) был больше 4, Тогда значение 1 можно определить соотношением 4=/1пСд(1)/1п 1/.

Максимально измеряемое значение 4 (следовательно, и число независимых степеней свободы сигнала) таким образом определяется максимальным значением d aac П. Величина Э определяется объемом памяти запоминающего устройства в матрице адресуемых счетчиков, при этом коррелятор обеспечивает одновременное высисление Pd(1) (для каждого значения 1 d (D).

Устройство работает следующим образом, В аналого-цифровом преобразователе l непрерывный входной сигнал X(t) преобразуется в дискретную последовательность выборок с периодом Т, задаваемым генератором 4 тактовых импульсов, Сигнал выхода аналого-цифрового преобразователя l поступает на

1 блоки 2 и 3. В блоке 3 сигнал задерживается на время Т,= п Т, а в блоке 2 реализуется функция вычитания выходных сигналов блоков ) и 3:

/V(t)/=/X(t)- Х/t-T Ä)/. Полученный сигнал поступает на второй вход сумматора 6, на первый вход которого поступает сигнал с его выхода в предшествующий момент времени, хранящийся в регистре 7, Этот момент времени определяется моментом прихода на регистр 8 предыдущего импульса генератора 4, причем запись в регистр 8 осуществляется передним фронтом импульса, а запись в регистр 7 иэ регистра 8 — задним фронтом, что обес? 448347 печивает накопление в регистре 8 а последовательных сумм (где d — число импульсов генератора 4 в течение одного цикла накопления сумм) и поступ5 ление на вход блока 9 сигнала

,() / (t) /+/ (t-Т) /+. ° . +/ й-(d-1)Т)/.

Накопление сумм происходит до тех пор, пока на регистры 7 и 8 не поступил обнуляющий их импульс с делителя 5, период импульсов которого задает максимально возможное число последовательных сумм /V(t)/, т,е, мак15 симальный порядок величины Yd(t) (период импульсов делителя частоты 5 равен DT).

Для вычисления вероятности Pd(1} сначала находится вероятность 1? попа.

cl дания сигнала Y<(t) в интервал значений от 1, до 1;„, т.е. вероятность того, что 1; 7, () 1;, (i — номер интервала разбиения значения 1 на 1. частей). Для этого используют сигнал

Y<(t) для формирования дешифратором 10 в матрице 14 адреса, соответствующего индексу i. Дешифратор 10 в каждый момент времени определяет но30 мер старшего разряда сигнала Y (t) в двоичном представлении. При таком алгоритме работы дешифратора 1Î интервал 1 значений сигнала Y<(t) разбивается на Ь частей, длины которых

dl;„ 281;при увеличении i возрастают в экспоненциальном масштабе с основанием 2, т,е, Jl;,„ = 281;, Номер старшего разряда сигнала Y+(t) по шине А, поступает на мультиплексор- 12, который в режиме вычисления 40

И 1 передает его по шине С„на блок 14.

Одновременно счетчиком 11 по шине А в мультиплексор 12 и затем по шине С в блок 14 поступает информация о числе импульсов генератора 4, опреде" 4 ляющих порядок корреляционных сумм (код инденса 1). Схема блока 14 (фиг.3) обеспечивает в режиме обра,щения к ней по адресу с соответствующими индексами i u d прибавление единицы к содержимому адресуемой .ячейки блока 25 оперативной памяти и тем самым вычисление в каждой ячей ке блока 25 числа попаданий сигнала

Y (t) в интервале 1; — 1,;,„(т,е, величины, определяющей M>) .

Это обеспечивается тем, что при обращении к блоку 14 по адресным ши нам С и С (информация Вз адресованной ячейки блока 25 поступает через мультиплексор 24 на первый вход сумматора 22, на младший разряд второго входа которого поступает импульс генератора 4. В результате сигнал на выходе сумматора 22 представляет собой увеличенное на единицу содержимсе ячейки блока 25. Этот сигнал передним фронтом импульса генератора 4 записывается в регистр 23, а задним фронтом через мультиплексор 24 записывается па таму.же адресу (блок 25 оперативной памяти). Таким образом, каждая ячейка блока 25 выполняет

> функцию счетчика числа обращений к данной ячейке, Вычисление Pd(1) осуществляется суммированием значений И по всем 1 ° для которых 1 .(1. Мультиплексор 12 при этом находится в режиме обработ ки информации, а адреса считываемых с. блока 14 счетчиков задаются счетчиками 19 и 20 блока 13 по шинам В, и В„. Вычисление Pd(1) по N < осуще2 ствляется в блоке 13 аналогично тому, как вычислялись последовательные суммы /Ud(t)/ в блоках 6,7 и 8, при этом данные из блока 14 поступают на вход сумматора 21 по шине Р.

Режим работы регистров ?5 и 16 задается тактовым генераторам 18 (запись в регистре 15 осуществляется передним фронтом импульса, а в регистре 16 - задним фронтом), сброс регистра 15 и 16 осуществляется с выхода переполнения счетчика ?9) .

Выходной сигнал сумматора 21 в каждый момент времени соответствует величине Pd(1=1;), текущее значение d которой определяется счетчиком 20, а текущее значение 1 †. счетчиком 19.

Для наглядного представления saвисимости корреляционных сумм от параметра 1 величину Рй(1;) блоком 17 логарифмуют и преобразуют в аналого-, вый вид, При использовании для обработки результатов двухкаординатно" . го регистратора (графопостроителя, осциллографа и т,п.) сигнал с блока 15 подают íà Y - развертку регист» ратора, на синхронизирующий вход - Х, развертки которого при этом подают сигнал с выхода счетчика. 20. В результате на регистраторе,представляется зависимость log Pd(1) (т,е, log,Cd(1) от log 1. Йаглядное пред»

5 1448347 6 ставление Pd(1) (т,е,Сй(1) позволяет динен с входами тактирования аналоговычислить и корреляционную размер- цифрового преобразователя, блока вы" ность 1, которая совпадает с накдо- числения модуля разности, блока заграфика log

У товых импульсов, выход которого сое- торого является выходом коррелятора, 1448347

Составитель E,Хуртвн

Техред М.Дидик Корректор Г.Решетник

Редактор Н,Горват

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

Заказ 6847/53 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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