Адаптивный коррелометр

 

ме.

О П И С А Н И Е (1) 450 l79

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К ABTOPCKQMY СВИДЕтЕЛЬСтВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 07.12.72 (21) 1856401/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.11.74. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 13.05.75 (51) М. Кл. G 06f 15/34

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР (53) УДК 681.332:519.2 (088.8) (72) Автор изобретения

Э. П. Тихонов (71) Заявитель (54) АДАПТИВНЫЙ КОРРЕЛОМЕТР

Изобретение относится к специализированным цифровым вычислительным устройствам, предназначенным для определения корреляционных функций.

Известны коррелометры, в которых для выявления «тонкой» структуры корреляционной функции измеряется много (до 1024) ее ординат, или путем введения дополнительной задержки можно изучить отдельные участки кривой корреляционной функции.

Такие устройства, содержащие аналого-цифровые преобразователи, блоки умножения, управления, реверсивные счетчики, блоки регулируемой задержки, не решают задачи устранения избыточности в измерениях и не позволяют реализовать оптимального измерения.

Целью изобретения является непрерывное поддержание оптимального интервала восстановления по параметру при изменении крутизны корреляционной функции для сигналов с произвольными распределениями.

Для достижения этой цели коррелометр содержит блок формирования оценки восстанавливаемого значения корреляционной функции, подключенный к блоку умножения, к блоку формирования модуля разности и к блоку управления, блок формирования задержки, соединенный со схемой сравнения, блоком управления и блоком задержки, последовательно подключенные ключ, вычитатель и накапливающий сумматор; входы ключа соединены с блоком умножения и блоком управления, подключенным к управляющему входу вычитателя, один из информационных входов которого соединен с выходом реверсивного счетчика, выход накапливающего сумматора подключен к блоку управления.

В основу работы коррелометра положены следующие принципы.

1О По заданной функции восстановления входного сигнала х(/), например Р(1), формируется грубая оценка восстановленной корреляционной функции, т. е. корреляционная функция измеряется не по самому сигналу, а по его

15 преобразованию в соответствии с восстанавливающей функцией.

Затем определяется точная оценка корреляционной функции по самому сигналу в точке, где достигается максимальное абсолютное

20 значение отклонения между значением корреляционной функции, определяемой непосредственно по сигналу и по его восстановленному значению.

После этого определяется точная оценка

25 корреляционной функции, например, путем одновременного использования экспоненционального усреднения и шагового приближения.

Максимальное абсолютное значение разности между точной оценкой корреляционной функЗО ции и грубой, восстановленной, сравнивается с

450179

65 заданной величиной и в зависимости от результата сравнения изменяется аргумент (интервал восстановления) корреляционной функции в большую или меньшую сторону.

На чертеже показана структурная схема адаптивного коррелометра.

На входные аналого-цифровые преобразователи 1 и 2 подают случайные процессы

x(t) и y(t). Преобразователи 1 и 2 преобразуют мгновенные значения аналоговых сигналов в цифровую форму, сигналы затем поступают с блока 1 через блок 3 управляемой задержки, а с блока 2 непосредственно на входы блока умножения 4, где производится перемножение сдвинутых друг относительно друга мгновенных значений входного сигнала. llеремноженные значения входного сигнала поступают на блок 5 формирования оценки восстанавливаемого значения корреляционной функции и через ключ б записи — в вычитатель 7. Причем перемноженные значения поступают в вычитатель 7 только один раз за цикл измерения через временной интервал, на котором ошибка восстановления корреляционной функции для выбранной функции восстановления достигает максимума. Например, для экстраполирующей функции восстановления по трем значениям вида:

R(k „) = 3 1х(1,)у(/,+(k — 1)-.„)— — < (t ) у (ts + (й — 2) и)) +

-)- х(,) у (,-{-(й — 3) „) (1) л где R(kx) — восстанавливаемое значение корреляционной функции; х(t;) — значение первого случайного процесса, измеренного в момент времени t„; у (/, -{- (k — 1) -,), у (t> + (k — 2) -.„), у (ts+ (k — 3) Ъ)— значения второго случайного процесса, задержанного относительно первого на величину, кратную интервалу восстановления т„.

Максимальное значение ошибки восстановления записывается как

s (k „) = max j 8 (k „) — g (k-„) 1, (2)

П где 6(йт„) — искомое значение корреляционной функции; в(kтД) — ошибка восстановления достигает максимума в конце интервала экстраполяции т.

Для выбранной функции восстановления блок 5 формирования оценки представляет собой накапливающий сумматор. После формирования функции восстановления в блоке 5 через временную задержку йт откроется ключ б записи, через который произведение х(г)у(г,+km„) поступает на вычитатель 7; накапливающий сумматор 8, реверсивный счетчик 9 совместно с блоком управления 10 осуществляют точное определение оценки корреляционной функции 0 (Йт„) аргументом Ат.

25 зо

35 е0

При этом вычитатель 7, сумматор 8 и блок управления 10 производят предварительное грубое усреднение, например, по алгоритму экспоненциального сглаживания с малой постоянной сглаживания, а реверсивный счетчик 9, вычитатель 7 и блок управления 10— одновременно алгоритм шагового приближения. На каждом цикле осуществляется определение абсолютной величины разности между восстановленным значением корреляционной функции и ее истинным значением (т. е. болес точной оценкой корреляционной функции, определенной не по восстанавливающей функции, а по измеренным значениям входного сигнала) в блоке формирования модуля разности 11. С выхода блока 11 абсолютная величина разности поступает на схему сравнения 12, где она сравнивается с заданной пороговой величиной, поступающей с блока 13 задания ошибки, В зависимости от результата сравнения изменяется на некоторую всли чину временная задержка т и в блоке 14 формирования задержки. Блок 14 управляет с помощью блока управления 10 временем задержки в блоке задержки 3 и запуском аналого-цифровых преобразователей 1 и 2. Одновременно блок формирования задержки синхронизирует работу всех остальных блоков.

Правило изменения времени задержки можно описать с помощью следующей формулы:

„„, -- -„+ Л-. sign (g (Ь„) — 0„(k „) — a,), (3) где т и ㄠ— интервалы восстановления корреляционной функции между двумя ее соседними значениями; е — заданное пороговое значение; Лт — дискретная величина задержки.

По существу описанный коррелометр осуществляет параллельно-последовательный метод измерения корреляционной функции с сокращением избыточной информации в результатах измерения и сохранением постоянства погрешности измерения. Коррелометр обладает большим быстродействием еще и потому, что каждое последующее значение корреляционной функции измеряется с учетом информации о трех предыдущих значениях корреляционной функции путем коррекции результатов измерения по выбранной функции восстановления и заданного порогового значения.

Причем коррекция одновременно осуществляется как по аргументу, так и по значению корреляционной функции.

Предмет изобретения

Лдаптивный коррелометр, содержащий первый аналого-цифровой преобразователь, подключенный к блоку умножения, соединенному с блоком управляемой задержки, подключенным ко второму аналого-цифровому преобразователю и к блоку управления, соединенному с аналого-цифровыми преобразователями, блоком управляемой задержки, реверсивным счетчиком, подключенным к блоку формирования модуля разности, соединенно450179

Составитель В. Жовинский

Текред Е. Норисова

Корректоры В. Петрова и О. Данишева

Ред-,êòîð E. Нанкина

Заказ 1044т7 Изд. № 1120 Тираж 624 Подписное

111!ИИПИ Госуд::р:.тве.-.но.о кок1нтета Совета Министров СССР но деле:. изобретений и открытий

Москва, Ж 35, Рауньсква í l5., д. 4 5

Типографии, l1р. Сапун >В» 2 му с блоком управления и со схемой сравнения, второй вход которой подключен к блоку задания ошибки, отличающийся тем, что, с целью непрерывного поддержания оптимального интервала восстановления по параметру при изменении крутизны корреляционной функции, коррелометр содержит блок формирования оценки, подключенньш к блоку умножения, к блоку формирования модуля разности и к блоку управления, блок формирования задержки, соединенный со схемой сравнения, блоком управления и блоком задержки, последовательно подключенные ключ, вычитатель и накапливающий сумматор; входы ключа соединены с блоком умножения и блоком управления, подключенным к управля1ощему входу вычитателя, один из информационных входов которого соединен с выходом рсвсрсивного счетчика, выход накапливающе10 -o сумматора подключен к блоку управления.