Устройство для определения взаимной корреляционной функции

 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для измерения функции взаимной корреляции между случайными сигналами , подвергнутыми взаимному нелинейному масштабно-временному искажению , Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит коррелятор 1, блоки 2 и 3 элементов И, регистр 5, генератор 7 тактовых импульсов, сумматоры 4 и 12, блок 6 памяти, триггер 8, элементы 9,10 и 17 задержки, элемент И 11, счетчики 13, 14 и 16, блок 15 вычисления нелинейной составляющей переменной задержки . Работа устройства осуществляется циклически. Каждый цикл состоит из микроциклов , использующих простую процедуру накопления отсчетов частных коррелограмм со сдвигом их по оси задержек в процессе измерения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1689968 А1 (я)ю G 06 Е 15/336

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;3ап (21) 4745601/24 (22) 03.10.89 (46) 07.11.91. Бюл. М 41 (71) Научно-производственное объединение

".Система" (72) А.Л.Козлов, l0.И«Кузьмин и В.К.Маслов (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1188752. кл. 6 06 F 15/336, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВЗАИМНОЙ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНК- .

ЦИИ (57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для измерения функции взаимной корреляции между случайными сигналами, подвергнутыми взаимному нелинейному масштабно-временному искажению, Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит коррелятор 1, блоки 2 и 3 элементов И. регистр 5, генератор 7 тактовых. импульсов, сумматоры 4 и 12, блок 6 памяти, триггер 8, элементы 9, 10 и 17 задержки, элемент И 11, счетчики 13, 14 и 16, блок 15 вычисления нелинейной составляющей переменной задержки. Работа устройства осуществляется циклически. Каждый цикл состоит из микроциклов, использующих простую процедуру накопления отсчетов частных коррелограмм со сдвигом их по оси задержек в процессе измерения. 1 ил.

1689968

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для измерения функции взаимной кареляции (ВКФ) между двумя случайными процессами.

Цель изобретения — повышение точности, На чертеже представлена структурная схема устройства для определения взаимной корреляционной функции.

Устройство содержит коррелятор 1, блоки 2 и 3 элементов И по M элементов И в каждом блоке, первый сумматор 4, регистр

5, блок 6 памяти, генератор тактовых импульсов (ГТИ) 7, тоиггер 8, третий и второй элементы 9 и 10 задержки, элемент И 11, второй сумматор 12, счетчики 13, 14, блок 15 вычисления нелинейной составляющей переменной задержки, счетчик 16 и элемент

17 задер>кки.

Блок 15 может быть выполнен в вице

ПЗУ, Блок 15 управляет скоростью изменения задержки, компенсируя, таким образом, реально происходящее нелинейное изменение задержки в процессе измерения оценок ВКФ.

Что касается конкретной функциональной зависимости, реализуемой блоком 15 (т.е. нелинейной зависимости задержки от времени), то она определяется характером изменения физических параметров измеряемых сигналов, зависящих в основном от геометрии проведения измерений.

Так, например, во многих широко распространенных методах и ространствен новременной обработки, использующих алгоритмы взаимнога корреляционного анализа и оснозанных на избирательной по пространству процедуре компенсации произвольных текущих временных задержек, требуется определить ВКФ между сигналами, распространяющихся OT равномерно перемещающегося по прямолинейной траектории точечного излучателя. В этом случае при компенсации задержек необходим учет квадратич;oro члена ряда Тейлора

Ф); (4) )()+1 11()2 где tî — время начала измерений.

При использовании устройства для измерения ВКФ сигналов с изменяющейся по приведен ному закону задержкой, код на выходах ПЗУ 15 изменяется в соответствии с законам изменения, квадратичного члена, входящего в формулу.

Работа устройства осуществляв-.ся циклически.

Число циклов определяется емкостью счетчика 13 сдвигов коррелограмм. Каждый

55 цикл состоит из микроциклов. На протяжении каждого микроцикла происходит расчет и занесение в определенные ячейки блока 6 памяти 2 отсчетов коррелограммы, котарые вычисляются в корреляторе 1 (N — емкость счетчика 14 отсчетов каррелограмм).

Число микроциклов в каждом цикле работы устройства различно. Оно зависит от состояния, в которое предустанавливается счетчик 16 коррелаграмм в начале каждого цикла. Если емкость счетчика 16 составляет

Р разрядов и к началу произвольного цикла

Тч он установлен в состояние Qj, то длительность данного цикла составит

Т =(2 - Q ) 2 Лt, где Л t — период следования тактовых импульсов с выхода ГТИ 7.

Устройство для определения взаимной корреляционной функции работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 13 сдвигов отсчетов коррелограмм, счетчик 14 отсчетов коррелограмм, регистр 5, триггер 8 и все ячейки блока 6 памяти обнулены. Счетчик 16 коррелограмм предустановлен в состояние О, определяемое кодом на выходах блока 15. Импульс запуска устанавливает триггер 8 в единичное состояние и значение первого отсчета коррелограммы, представленное M-разрядным двоичным кодом, с выхода коррелятора 1 синхронно с первым с момента начала работы тактовым импульсом передается через блок 2 элементов И на первые информационные входы первого сумматора 4.

Этот же тактовый импульс модифицирует состояние счетчика 14 на единицу, и установившийся на его разрядных выходах код (в рассматриваемый момент времени, равный логической единице) поступает на информационный вход второго сумматора 12.

В сумматоре 12 происходит суммирование кодов, установленных на разрядных выходах счетчиков 13 и 14. Поскольку на протяжении первого цикла Тц работы устройства счетчик 13 находится в нулевом состоянии, то в этом цикле на адресных шинах блока 6 памяти присутствует код, определяемый состоянием счетчика 14.

Информация с выбранной ячейки памяти блока б памяти (в первом микроцикле

nepaoro цикла работы ее адрес равен единице) поступает на информационные входы регистра 5 и записывается в него задержанным элементом 9.задержки тактовым импульсом. Время задержки элемента 9 задержки определяется периодом формирования информации на выходах блоке 6 памяти с момента поступления очереднога

1689968

40 тактового импульса на счетный вход счетчика 14.

В сумматоре 4 происходит суммирование очередного I-го отсчета коррелограмм (I = 1, 2, ..., 2 ) с суммой I-x отсчетов, вычисN ленных в данном цикле коррелограмм, записанной в i-й ячейке блока 6 памяти.

Результат суммирования заносится в эту же ячейку памяти тактовым импульсом, задержанным относительно импульса записи в регистр 5 элементом 10 задержки. Емкость счетчика 14 определяется длиной коррелограмм, вычисляемой коррелятором 1, и равна N. Это обеспечивает в каждом микроцикле работы устройства передачу и последовательную запись в блок 6 памяти 2 отсчетов коррелограмм с первой по 2 -ю его ячейки. В конце каждого микроцикла 2 -й с начала микроцикла тактовый импульс устанавливает счетчик 14 в нулевое состояние, а на его выходе переполнения возникает сигнал, модифицирующий состояние счетчика 16 на единицу. При емкости счетчика

16 P разрядов максимальный фактор усреднения, при котором задержка между сигналами, поступающими на информационные входы устройства, изменяется не более, чем на интервал дискретизации оси задержек, равен произведению фактора усреднения поступающих с выхода коррелятора 1. оценок отдельной так называемой частной коррелограммы на число различных состояний счетчика 16, равное 2 . Время расчета частной коррелограммы составляет микроцикл работы устройства и выбирается из соотношения

Тмц = 2 Л т = fb

1 (1)

7. где fb — верхняя частота входных сигналов;

v.„=- скорость изменения задержки между ними.

В этом случае фактор усреднения одной частной коррелограммы (ЧК) и находится из выражения и—

Тм 1. где (ч) max — наибольшая возможная скорость изменения задержки.

В зависимости от скорости изменения задержки ч будет изменяться и фактор накопления отсчетов частных коррелограмм без сдвига их по оси задержек (длительность очередного цикла работы устройства).

Значение этого фактора задается кодом, хранящемся в блоке 15 по адресу, который оп.ределяется состоянием счетчика 13.

В конце первого цикла состояние счетчика 16 станет равным 2 и с приходом р следующего импульса, поступающего с вы5

35 хода переполнения счетчика 14, на выходе переполнения счетчика 16 сформируется импульс, который изменит состояние счетчика 13 на единицу. В блоке 15 по адресу, равному коду установки счетчика 13, произойдетсчитывание кода следующей команды, определяющего время следующего цикла. Этот код является первоначальным состоянием счетчика 16 в следующем цикле.

Установка счетчика 16 осуществляется задержанным элементом 17 задержки импульсом, сформированным на выходе переполнения этого счетчика в конце предыдущего цикла. С приходом очередного так-. тового импульса начинается следующий цикл работы устройства.

Одновременно с установкой нового адреса блока 15 код, в который устанавливается счетчик 13 на время очередного цикла (например, для второго цикла он равен единице), поступает на второй вход сумматора

12 и накопление i-x отсчетов частных коррелограмм, вычисляемых в этом цикле, осуществляется в ячейках блока 6 памяти по адресу (i+1). Таким образом, в конце цикла

О = 1, 2,;, 2 ) — содержимое (I+1) ячейки блока 6 будет

2Р— Qi

SI — — RI j(i + 1)At)+ !

=1

2Р— О,— 2Р— 01

+ Х R! (! Дт}+""+ Х Я! ((! ) +1) Дт) ! =1 =1 где R! — отсчет ЧК.

По истечении 2 циклов, где k- емкость

k счетчика 13 сдвигов отсчетов коррелограмм, с приходом очередного импульса на его счетный вход, на выходе переполнения этого счетчика возникает импульс, по которому триггер 8 устанавливается в нулевое состояние и через блок 3 элементов И 2 накопN ленных в ячейках блока 6 памяти отсчетов результирующей коррелограммы с выхода регистра 5 поступят на выход устройства.

Количество элементов И в блоке 3 элементов И определяется максимальным фактором накопления выходной (результирующей) коррелограммы, который зависит. от емкости счетчиков 13 и 16 и фактора усреднения частной коррелограммы.

Формула изобретения

Устройство для определения взаимной корреляционной функции, содержащее коррелятор, два блока элементов И, два сумматора, элемент И, регистр, первый счетчик, три элемента задержки и генератор тактовых импульсов. выход которого соединен с тактовым входом коррелятора и счетным входом первого счетчика, первый и второй