Устройство для кусочно-линейной аппроксимации

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов. Устройство осуществляет рекурсивное вычисление двух коэффициентов отрезка пряВхой мой линии, аппроксимирующего заданную функциональную зависимость по методу наименьших квадратос. Аппроксимация отрезка прямой линии проводится в скользящем режиме по N отсчетам сигнала , которые последовательно поступают на вход устройства. Устройство содержит группу последовательно соединенных регистров , первый и второй вычитатели, сумматор , первый и второй накапливающие сумматоры, элементы задержки и генератор тактовых импульсов, два умножителя и два делителя на постоянный коэффициент. За счет рекурсивных вычислений и параллельно-конвейерного режима работы данное устройство обладает повышенным быстродействием при сравнительно небольших схемотехнических затратах. 1 ил. Ј

СОЮЗ COBETCKPIY.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 06 F 15/353

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ФФ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4639668/24 (22) 05.12.8& (46) 30.01.91. Бюл. РЬ 4 (71) Физико-механический институт им. Г.В. Карпенко (72) Р.М. Паленичка (53) 681.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1092520, кл. G 06 F 15/353, 1983.

Авторское свидетельство СССР

hk 1403073, кл. G 06 F 15/353, . 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КУСОЧНО-ЛИНЕЙНОЙ АППРОКСИМАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов.

Устройство осуществляет рекурсивное вычисление двух коэффициентов отрезка пря5U 1624479 А1 мой линии, аппроксимирующего заданную функциональную зависимость по методу наименьших квадратос. Аппроксимация отрезка прямой линии проводится в скользящем режиме no N отсчетам сигнала, которые последовательно поступают на вход устройства. Устройство содержит группу последовательно соединенных регистров, первый и второй вычитатели, сумматор, первый и второй накапливающие сумматоры, элементы задержки и генератор тактовых импульсов, два умножителя и два делителя на постоянный коэффициент.

За счет рекурсивных вычислений и параллельно-конвейерного режима работы данное устройство обладает повышенным быстродействием при сравнительно небольших схемотехнических затратах. 1 ил.

1 6 .. .447 .}

Изобретение относится л еычнслигг)ль— ной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов с целью сглаживания зашумленных сигналов или линеариэации функциональных за- 5 виси мостей.

Цель изобретения — упрощение устройства.

На чертеже изображена структурная схема устройства. .:и

Устройство содержит два регистра 1, вычитатель 2, накапливающий сумматор Э, два умножителя 4 и 5 на г)остоянньгл коэффициент, два делителя б и 7 на постоянный коэффициент, сумматор 8, еычитагель 9, на- 1 ; каплиеающий сумматор 10, геншера ор 11 тактовых импульсое, два элемента I? и "3 задержки, группу (Ч вЂ” 1) последователь )о соединенных регистров.

Устройство реализ ет алгоритм сколь-;:д зящей кусочно-линейной аппроксимации функции или сигнала, заданного в виде 1 аследоеательности его огсчетов е рэвчые промежутки времени, Дл каждой очки К отсчета в устройстве вычисляются деа пара- к метра а) и вк линейной а г роксимао: и вида у = ак+ Ь) х, Значения параметров о, р,зь1 прямой линии определяются по методу наименьших квадратов с использован гем N последовательных отсчетсе сигнала длл )г, каждой точки К т.е. по следующим соотношениям, И вЂ” 1 с 3k = —,, xk — i

Ni =о

N — 1

Ь2 =Х (I )i2 4 I", II)

i=о I = - — l где х — k-й отсчег входного сигнала (т,е. k-e число входной последовательности чисел);!

= (N — 1)/2. Отсчеть! входного сигнал; (фун- -"0 кции) поступают на вход устройства последовательно, а значения ак и bk вычисляют на. основе рекуррентных соотношений с v пользованием результатов еычис.)ений дл. (k — 1)-го отсчета. Перед начал2)м работы устройства все (N + 1) буферные регистры 1 устанавливаются в "0 . Обычно общее число отсчетов входного сигнала гл значительно превышает N — длину отоезка аппрокс" мации (m»N). Таким абра." .. м, отрезок прямой 60 линии длиной в N отсчетов скользит по сигналу.

Устройство работает следу:ощи)и образом.

В каждом такте работы устройства при 55 поступлении очередного числа (отсчета) хк на вход устройства происходит его запись в первый регистр 1 и перезапись кодов предыдущих отсчетов в N остальных регистрах.

Та;км o!разом, в каждом такта на выходе

11ер".ого регистра 1 имеем значение х), э k8 выходе (N+1) — го регистра 1 значение х)-,.

Вычисгение значения первого параметра а отрезка прямой линии реализуется на основе следующсго рекуррен гного соотношения

Sk -Sk — 1 +x; — х — д, (2) где Sk — число на выходе первого накапли. .ающего сумматора 3 е к-м такте работы усгройстьа, равное сумме N последовательных отс Ip oB, з Sk- — число на выходе сумматора 3 в пред .дущем такте. Деление накопленной суммы Sk ча N реализуется тЖ)1ично по". гдс-юм делителя нэ 6, на вход отер. го и . .."у- 1ае, код 5> Второй паг)аь)ггг; yi.fi.r ой коэффициент Ьк также вы:исля-";ся с использование;л рекуррентпогс :оо1 ношения А1 1

С =-С, — 1 --Sk -2- - - — — ) k — М +

2 (--2 -)ха

N+1 (3)

-де С) -- I)u)I )ъ ое зн» )сн1 . накаплива ощег: суммато },1 iO,! ..Tñ )оо равно

М -- 1

С), ==,, (i — ) х .

l =O

В соотношении, „;многкение х), и xk-y

1-:;. соответс, еую .ц .:1осто2чн.- ые хоэффициан гы реализуетс.. 1аннг м устройстве таб.

JIv, .! о с испo2 l.зовэнием олоков 1остоянной памч- и, В каждо 4 та::, е работь1 устройства сумматор ? вычисляет с мму двух о счетов, чм-:о кел. )-2< на ".,01теетствующие весовые коэффициенты. Вьчитатель 9 реализует .;пег2ацию вычитания из полученной суммы значения Sk на выходе нак",ïëèâàþùåão су ;матора 3. Для пол;чения значения Ькд ление на постоянный коэффициент, pRIBHbIA 2 22 2 2 }

I i i12 еализуется таблично с помощью делителя%

Данное устройство рабо гает в паоаллельнс-конвейерном режиме, т.е. вычисления во

=ce» составных бло) ах ус-ройствэ проводятся од» овременно в ха..ядом такте работы устройства, когорь2й задается Г1 И 11. Для этого е состав комб л1ационных схем устройства, таких как вычитатели и сумматор, входят регистры-фиксаторы, в которых фиксируются результа1ы вычислений при поступлении синхроимпульсов от ГТИ 11.

Например, если в данном такте в накаплизающеi4 сумматоре 3 вычисляется сумма

N отсчетог. сигнала Sk отчосительно Ио отсчета, î в этом же тэк; е одновременно вычисляется разность, (xk 1 — x„- >< - <) 1624479

Состааитель M.Логачева

Редактор А.Долинич Техред М.МОрген1ал Корректор A.Долинич

Заказ 192 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государствен .Ого комитета гю изобретениям и откр.,гиям при ГKrl7 (ССР

113035, Москва, Ж-35 Рзущская наб., 4/з

Производственно-издательский ком5;нат "Патент", г. x". город, ул,Гагарина, 101 относительно (k — 1)-го отсчета, а делитель 6 таблично реализует деление на 1ч су;мы

Sy+1 ВЫЧИСЛЕННОЙ ОтНОСИтЕЛЬНО ii. + ".>fo отсчета. Таким образом, в каждом такте работы устройства на выходах устройства присутствуют значения двух параметров а1 и Ь1 отрезка прямой линии длиной à N точек отсчета входного сигнала, Вычисленные относительно отсчета Х1 сигнала на Входе устройства.

Формула иэобpeTeния

Устройство для кусочно-линеиной ап-.росимации, содер,ка цее цвэ регистпа, пе;;вый вычитатель, яервый накап1ивающий сумматор, сумматор, два ум ножителя на п 1стоянный коэффициент, генератор 1актовых импульсов, информационн "1й вход ус грой. ства подключен к входу г1ерв зго ре исгрe, выход которого соединен с входом умe> ьщвемого первого яычитателя, вход вь;чи гае-мого которого соедич н с BblxopDM второго регистра, выход первого умножителя на постоянный коэффициент соединен с пс:рвым входом сумматора, о ч л и ч а ю щ е е с я -ем что, с целью упрощения, устройство сод.:— жит второй накапливающий сумматор, B i0рой вычитатель. два элемен-,а задержки, два делителя на постоянный ко-::ффициент и группу (М - 1) последовательно,.оеди-. нных регистров, причем выход первого регистра соединен с входом первого умножителя на постоянный коэффициент и с входом

; еrâîãý регистра руппы (И вЂ” 1) последовательно соединенных регистров. выход по5 следнего регистра которой соединен с входом второго регистра, выход которого соединен с входом второго умножителя на постоянныЙ коэффициент, выход которого соединен с первым входом сумматора, вто>0 р0й зход и Выход которого соединены соответсTBeчнс с выход м первого умножителя на пос1оя нный козф(ъициснт и с Входом умень1чаем; о,.тс рого вычитателя, выход

;т.о;иго сс :,х.лен с Входом пепвого накап15 л:знающего суммэтсс».,". Ход кот,poro соеди,ен с вхо;ом перес э делителя на по(.тоян1-ч-1и кОэффи м .нт, ВыхОд которого явл-. ся первь к в .«Одом устрОЙства, вык- q пер.;ого ычитгтьля соединен с входг.м

2О второго, нзкапливак;сцегг сумматора, вы,.од которогО соединен ". Входом Вычи гаемого

s оро о Вь чита сля °,ереэ два последоватя ьно соедине ных элемента задержки к вхе .у Вооъ о рглителя на постоянный ..о2 эфАиц ент, выход которо:о являеся чторн Вь ходом ус гройств;., Выход генератора

Ta_#_1OBhlX Ht:".fl . f I 0 d С0 .СИНЕН C СИНХРОВХОдами Всех регистрс 1, дв, . . ч.-1-sTe™eé, двух накаплина." ) !1их с i м" атс од, сyм иатсра и ,О дву:-, зяеме; 103 «а :,еожки.