Многоканальный адаптивный коррелометр
ОЙMCAHИЕ
ИЗОБРЕ7ЕЙИЯ (61) Дополннтельиое к аот. свид-ву (22) Зелелеио 190477(21) 2479044/18-24 (51)М. Кл.
G0E F 15/34
Гоеударетвеииый комитет
СССР ио делам иаобретеиий и открытий (53) УДК б 81. 323 (088. 8) пУбликовамо 05.1179. Бюллетень Ио 41
Дата оп блмкованм а опн<анмя 0 8.1 1 79
N.Ì. Вабогло, А,C. Зубович, Е„Ф, Отраднов, С.К. Турченкова и А,E, Ыадрин
Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени завод электроизмерительных приборов (5 4) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ АДАПТИВНЫЙ КОРРЕЛОМЕТР
Изобретение относится к области средств электроизмеригельной техники и предназначено для адаптивных корреляционных измерений квазистационарньн: случайных процессов с априорно неизвестными параметрами матрицы корреляционных функций.
Известен адаптивный ксррелометр„ в котором блок адаптивного выбора шагов состоит из блока восстановления, блока определения погрешности (блок образования разности и блок временной развертки), схемы сравнения, сумматора, накопителя (блок текущего усреднения), счетчика — делителя, преобразователя кода и генератора импульсов (блок формирования интервалов) (1), Однако. структура блока адаптивного выбора шага снижает точность и скорость сжатия данных о корреляционных измерениях.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является матричный коррелометр, содержащий в каждом канале блок согласования, вход которого является входом коррелометра, а выход годключен к первому входу блока задержки, выход которого соединен с первым входом перво- го вычислительногс блока, выход которого подключен ко входу блока памяти, первый вьход которого соединен
5 сс вторым вьжадом первого вычислительного блока (2), Однако это устройство имеет низкую точность и низкое быстродействие измерения матриц корреляционных
)О функций в условиях дефицита априорных данных о параметрах исследуемых процессов, 11елью изобретения является повышение точности.
Это достигается тем, что в коррелометр введены задатчик программ,второй вычислительный блок, блок оперативной памяти, и н каждый канал коррелометра — блок памяти шагов, блок памяти интервала корреляции, блок памяти ошибок аппроксимации ° Первые входы блоков памяти шагон, интервала корреляции и ошибок аппроксимации объединены и подключены к выходу эадатчика программ, Вторые входы объе25 динены и соеди- ены с перв вдом блока оперативной памяти, Вьходы блоков памяти шагон, интервала корреляции и ошибок аппроксимации объединены и подключены к первому входу втоЗ0 рого вычислительного блока, въжод
696477
4g
65 которого соединен со входом блока
oII paòHÂí0É памяти второй выход которого подключен ко второму вхоцу второго вычислительного блока, третий вход которого подключен к выходам блоков памяти. Второй выход блока памяти интервала корреляции каждого канала подключен ко второму входу блока задержки и к третьему входу первого вычислительного блока своего канала.
На чертеже приведена структурная схема предложенного многоканального адаптивного коррелометра.
Устройство содержит в каждом канале последовательно соединенные блок согласования 1, блок задержки 2, вычислительный блок 3, блок памяти 4, а также блок памяти шагов 5, блок памяти интервалов корреляции б, блок памяти ошибок аппроксимации 7, эада.тчик программ параметров 8„ второй. вычислительный блок (процессор адаптации) 9, блок оперативной памяти 10, вход 11 устройства. Выходная блоков памяти 4 параллельно соединены с третьим входом процессора адаптации 9„ Выходы блоков
5, блоков памяти интервалов корреляции б и блоков памяти ошибок аппроксимации 7 параллельно соединены с первым входом процессора адаптации
9, соединенного по выходу и по второму входу с блоком оперативной памяти 10, который соединен параллельно по первому выходу с входами блоков
5, б и 7. Выходы запоминающих устройств блоков 5 и б параллельно соединены с вычи".лительными блоками 3, с блоками задержки 2, Выход задатчика программ параметров 8 параллельно соединен с входами блоков памяти шагов 5, блоков памяти интервалов корреляции 6, блоков памяти ошибок аппроксимации 7.
Предложенный адаптивный коррелометр работает следующим образом.
С помощью задатчика программ параметров 8 во всех блоках памяти 5, б и 7 всех каналов 1 = 1„В задаются наборы шагов по задержке д Сто наборы интервалов корреляции (С Д наборы ошибок аппроксимации (8 |- .При ю этом наборы шагов записываются в блоках памяти шагов 5. Наборы интервалов корреляции записыва|атся в блоках памяти интервалов корреляции б. Наборы ошибок аппроксимации записываются в блоках памяти ошибок аппроксимации
7, причем каждый интервал корреляции в наборе )(должен быть кратен соответствующему шагу по задержке
Ь С О в наборе )д - )|, В соответствии с набором (at „ и „) поступающим с блоков 5, 6 и 7, блоками 1-4 выбираются реальные наборы шагов по задержке,Од С |(и интервалов корреляции jA Ñ ) с масштабом по времени
Ф; Х =- 9,М вЂ” набоР масштабов. В соОтветствии с набором шагов а д с,„1 на Участках аРгУментов ((0,+.bio) в каждом канале измеряются наборы корреляционных функций )R. ),образую. щие строки матрицы((g (), Например, при 1. — 1 и i = 2 это будет
R ; R ° .*R
НО |20 * RBo 2|О 2ао °
Р <>, измеренные, соответственно, с шагами д .|О.и дг2она соответствующих участках аргумента (О, +,|о ) и (О, =: <2o ), пропорциональных интервалам корреляции Г„О и С2„ . Измерения
1 R „1 могут выполняться ™о рекуррен ному, алгоритму
=3. +N |7.. -К
1)on 1)оп- 1 I)Gll 1)оп-1) где оценки R В „- ординаты корре.))оИ idion- ляционных функций в и-ом и (п-1) циклах, определяемые в
1-ОМ ВЫЧИСЛИтельном блоке 3 канала j и хранимые в блоке памяти 4 канала i
Е . — произведение
1)ОП сдвинутых ординат в и-ом цикле,формируемое в вычислительном блоке 3;
N — объем выборки, n = 1,N, Таким образом, измерение набора корреляционных функций I Rijo ), образующих строки матрицы (((Н1),|((,производятся за N циклов по приведенному рекуррентному алгоритму с шагами по задержке дТ -(на участках аргумента (О + |.1О ), равными для всех корреляционных функций R,, входящих в |i-ую строку матрицы )(В.-„(( на.пример, при g = 1 R |„..., я, „" .ио jo
В IBo принадлежашие R >, измеряются с шагом дС на участках аргумента (0, + (. В ...,В „., и в нереальном .времейи подаются в процессор адаптации 9 через его третий вход. Например, счи696477 тынаются ординаты корреляционной функции R«o в процессор адаптации 9. С выхода блока памяти ошибок аппроксимации 7 первого канала считывается ошибка аппроксимации Р1О в процессор адаптации 9 через его первый вход.В процессоре адаптации 9 формируются (из исходной последовательности орди на- R; 1 GR<,где К вЂ” номер ординаты К --,m;m — число параллельно измеренных ординат разности R (О) -R (K) = дй(К), модули которых сравниваются с ошибкой аппроксимации д7< . При этом текущие разности дН(1), ДВ(2), хранятся н блоке оперативной памяти оценок параметров 10. В момент, когда при К = 3 разность !дВ(3)J К{0)-R(3)J будет больше или равна ошибке аппроксимации B„o, в вычислительном блоке 9 фиксируется момент появления второй существенной ординаты R(2) Я R,7« которая передается с 2О выхода блока памяти 10 s вычислительный блок 3 первого канала в следующую ячейку памяти, перед которой была записана предыдущая существенная ордината, в данном случае R(0). Затем из блока 5 вызывается шаг д С1О в блок 9 через его первый вход и определяется первый адаптивный шаг дало(1) = = д {.„ 2, где 2 — число пропущенных ординат R(1), R(2), между двумя су- ЗО шественными ординатами R(0) и R(3). Полученный первый шаг д Сд (1) с выхода блока 9 через блок оперативной памяти оценок параметров 10 поступает в первую ячейку блока памяти шагов 35 5. В вычислительном блоке 9 аналогично рассмотренному начинается определение следующей третьей существенной ординаты и второго адаптивного шага. Цля этого определяются разности 4() R(2) -R (к) = д R {Ic !,которые сравниваются с ошибкой аппроксимацииС)1О, R (2) -. предыдущая,в данном случае нторая,сушестненная. ордината.B Мо-. мент, когда например,при к = 8 раз- 45 ИОсть /R (2) -R (8) J =/д н {8) 87Q / f B блоке 9 фиксируется момент появления третьей существенной ординаты R(7)g Rс,,которая записывается с выхода блока оперативной памяти оценок параметров 10 в блок памяти первого канала в следующую ячейку {в данном случае в З-ю), перед которой была записана предыдущая су.щественная ордината в данном случае R (2) . Затем иэ блока 5 55 вызывается шаг д C1o B блок 9 через его первый вход и определяется второй адаптивный шаг д Г1(2) =дс1О 5, где 5 — число пропущенных ординат R(3) R(4) к(5), R(6), R(7) между 60 двумя существенными ординатами R(2) и R(7) . Полученный второй шаг д7=с,(2) с выхода процессора адаптации 9 через блок оперативной памяти оценок параметров 10 поступает в блок памяти 5 (в его вторую ячейку). Аналогично происходит определение остальных существенных ординат В«и их шагов дtс (Х)б ДС7,с по описанному алгоритму ступенчатой аппроксимации с постоянной абсОлютной ошибкой аппроксимации Р1 . Параллельно с укаэанным процессом производится определение адаптивного интервала корреляции 1о . Для этого в вычислительном блоке 9 на основе исходной последовательности ординат R(K), поступающей с блока 4 первого канала, определяется текущая су(77ма их модулей по алгоритму 5 (К) = %JR(K)J Из оценок текущих сумм модулей формируются модули разности l x l0 Текущие модули разности сумм /th>Ic (К) I j сравниваются с ошибкой аппроксимации {17о . В момент, когда, и апр имер, при К = 38 впервые выполнится условие ! д 5 (38 ) г!,7, в вычислительном блоке 9 определяется интервал коррелЯции с„„с — — 37д 7о, где д .7о- шаг, вызываемый с блока памяти 5 в блок 9 через его первый вход; К = 37 — число предыдущих текущих модулей разНости сумм fb Яй (К), для которых выполняется условие JI7, S<(K < 38)J> д,„.. Полученный интервал корреляции c, с с блока 9 через блок 10 считывается в блок памяти 6 интервалов корреляции на место предыдущей оценки «О .Аналогично описанному определению с дТ C, e происходит определе«с 11б «с, ние сушественйых ординат корреляционных функций Н.7.2б, R7gc HX шагов IIO эадеРжке дт„,с Р, дт1вс их интеРваЛОВ КОРРЕЛЯЦИИ С Zg к, С в на этом заканчивается процесс снятия данных о корреляционных функциях (R1 ) первой строки матрицы ))В77!! и происходит определение нового адаптивного шага д1О и интервала корреля ЦИИ Г1 ЛЛЯ ПОСЛЕДУЮЩИХ ИЗМЕРЕНИЙ корреляционных функций этой первой стРОки ) R<> ) 8 Jj И7 (! . Для этого с блока памяти шагов 5 вызываются последовательно все В наборов по задержке ЬС«С,..., Д (. < Д С; ) в блок 9 через его первый вход. Вычислительный блок 9 совместно с блоком оперативной памяти оценок параметров 10 формируют из наборов шагов 1д 17с нариационный ряд шагов ) д Г7, ) из, которого определяется его минимальныа член, т.е. минимальный шаг, который и принимается эа искомый адаптивный шаг at7О, например, равный д Г,, д 7 (5), т.е. пятый шаг корреляционной функции R . полученный шаг д г1о запоминается в блоке оперативной памяти оценок параметров 10. Затем из 696477 блока памяти интервалов корреляции 6 вызываются все В интервалов корреляции((.„,(в процессор адаптации 9 через его первый вход. Блок 9 сов местно с блоком 10 формирует из набора оценок ) с„. вариационный ряд с" вс, из которого определяется наибольший его член т.е. максималь ный интервал корреляции, который принимается за оценку интервала корt реляции с, например, равный (Т15вс = "15 ° Оценка ъ1а проверяется на кратность полученному ранее адап( тивному шагу 6 С,(д . Для этого оценI Ка <Ä,r ДалитсЯ в пРоЦессоРе аДаптации 9 на адаптивный шаг ьГ,(с(, поступающий через второй вход в вычис лительный блок 9 с выхода блока оперативной памяти оценок параметров l0, Полученная величина с с(ьТ,С(округляется в блоке 9 до целого числа E(б„о /(r С„, ) и там же определяет-ся искомая оценка интервала корреляЦИИ (.„ с = hC <„. Е (;,(д / Ь Г10 ) - 13 . На этом заканчивается подготовка к последующему измерению с адаптивным шагом по задержке (Л.(о и интервалом корреляции Г(о корреляционных функций )R ) первой стро.. ки, а также может производиться считывание наборов существенных ординат корреляционных функций первой строки Rgq(Re с р, ° R щс синхронно с их шагами D. (.,(„ 6 12о р е е а (1, Вс r причем Ординаты корреляционных функций, например, R „„с, считываются с блока памяти 4 первого канала, а их шаги (С синх- (с ронно считываются с блока памяти шагов 5. Затем считываются интервалы корреляции 2,,(,... с„в с блока 6. Аналогично рассмотреййому производится процесс снятия данных о, корреляционных функциях )3. ) вгорой zj строки матрицы (Л1 lt, т.е. измереИЯ ШаГа QYgrr И 7 2С(И ИитЕРВаЛа KOPR реляции существенных ординат R Я1С щ, и Bx r(rar or(C e(- е «Ь 2Вс После снятия данных о корреляционных функцияхф . последней В-ой строки матрицй !)2 I(, т.е. Измерения шага а вс и интервала корреляции вс, существенных ординат R В i Rl33c H Hx rrrar ов В1с, а Св с начинается следующее измерение корреляционных функций (Re>o ) с набором шагов,О rr С,Динтервалами корреляции Я (10 jj c масштабом по времени,@ использование новых элементов блоков программных запоминающих устройств, состоя(цих из блоков памяти шагов, .блоков памяти интервалов корреляции, блоков памяти ошибок аппроксимации, задатчика программ параметров, процессора адаптации выгодно отличает описанный ада.птивный коррелометр от прототипа, так как повы= шается статистическая точность и степень сжатия данных при цифровом измерении матрицы корреляционных функций В реализаций случайного процесса за счет адаптивного выбора шага корреляции и интервала корреляции при заданной погрешности аппроксима. ции. Формула изобретения Многоканальный адаптивный корреJroMcTpp содержащий в кажп(ом канале блок согласования, вход которого является входом коррелометра, а выход подключен к первому входу блока задержки, выход которого соединен с первым входом первого вычислитель20 ного блока, выход которого подключен ко входу блока памяти, первый выход которого соединен со вторым входом первого вычислительного блока, отличающийся тем, 25 что, с целью повышения точности, в коррелометр введены задатчик программ, второй вычислительный блок, блок оперативной памяти, и в каждый канал коррелометра — блок памяти ша-3Q гов, блок памяти интервала корреляции, блок памяти ошибок аппроксимации, первые входы блоков памяти шагов, интервала корреляции и ошибок аппроксимации объединены и подключе:35 ны к выходу эадатчика программ, а вторые входы объединены и соединены с первым выходом блока оперативной памяти, выходы блоков памяти шагов, интервала корреляции и ошибок аппрок. 4О симации объединены и подключены к первому входу второго вычислительного блока, выход которого соединен со входом блока оперативной памяти, второй выход которого подключен ко второму входу второго вычислительного блока, третий вход которого подключен к выходам блоков памяти, вто=. рой выход блока памяти интервала корреляции каждого канала подключен ко второму входу блока задержки и к третьему входу первого вычислительно го блока своего канала. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Р 2372173/24, кл. G 06 Р 15/34, 1976. 2. Домарацкий А.Н.и др. Многоцелевой статистический анализ случайных сигналов, Новосибирск, Наука, 1975,, с. 150 (прототип). „Г CocTGBHT b H,Жовинский Ре акто A. В ног адов Техред Л. Бабурка Коооектто т. Ск орцо Закаэ 6769/50 тир 7ЕО Подписяое ЦНИИПИ Государственного коьжтета СССР по делам изобретений и открытий NocrHa, K-35 Ра акая наб. хж филиал пцд цатc ит г, у кгоро д ул, Проектная„
