Дифференцирующе-сглаживающее устройство

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнн

Социаиистическин

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 20.03.74 (21) 2007207/18-24 с присоединением заявки РЙ

F 15/32

6кудврстввнай квинтет

СССР ао авнвм нзобретеннй и епрьпнй (23) Приоритет.—

Опубликовано 05.02.80. Бюллетень,% 5

Дата опубликования описания 15.02.80

81.34

88.8) Ю. M. Смирнов, Г. H. Воробьев, В. В. Сюзев и Е. С. Потапов (72) Авторы изобретения

Р

Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана (7l ) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩŠ— СГЛАЖИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО!

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и автоматического yriравл ения.

Известно устройство для дифференцирования, содержащее генератор опорной частоты, пять счетчиков, делитель, счетчик результата, триггер, четыре группы схем запрета (элементы .И) и одну схему запрета (элемент И). Устp0HcTso предназначено для вычисления производной обратной величины от входного кода. . 10

Путем добавления одного дополнительного счетчика результата и повторения цикла преобразования устройство может быть использовано для дифференцирования входного сигна-

15 ла (1)..

Однако устройство имеет низкое быстродействие из.за необходимости двухкратного преобразования кода во временной интервал (для каждого отсчета входной последовательности) и низкую точность вычислений, обусловленную тем,.что дифференцирование осуществляется беэ сглаживания случайных ошибок.2

Известно цифровое сглаживающее устройстВо, содержащее два накапливающих сумматора на 2 разрядов каждый (2).

Однако это устройство имеет ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является дифференцирующе сглаживающее устройство, содержащее оперативный запоминающий блок, сдвиговый регистр и сумматор накапливающего типа, причем ин формационный вход устройства, подсоединен к входу оперативного запоминающего блока., Первый управляющий вход устройства подсоединен к управляющей входу сумматора накапли- . вающего типа, информационный вход которого соединен с выходом сдвигового регистра, а выход — с выходом устройства. Второй управлянцций вход устройства подсоединен к управляющему входу сдвигового регистра (3).

Однако это устройство характеризуется большими временными затратами на вычисление сглаженного значения первой производной и требует для своей реализации постоянного за3 714404 поминающего блока для хранения значений импульсной переходной функции.

Ф

Цель изобретения — повышение быстродействия и упрощение устройства.

Это достигается тем, что в состав устройства введен блок вычисления спектральных коэффициентов Фурье — Радемахера, причем информационный вход блока вычисления, спектральных коэффициентов Фурье — Радемахера подсоединен к выходу оперативного запоминающего блока. 10

Управляющие и синхрониэирующий входы блока вычисления спектральных коэффициентов Фурье-Радемахера подсоединены к соответствующим входам устройства, а выход блока вычисле. ния спектральных коэффициентов Фурье — Раде- >s махера подсоединен к информационному входу сдвигового регистра. Это достигается также тем, : что блок вычисления спектральных коэффициентов Фурье — Радемахера состоит из сумматора,вычитателя, двух элементов И, комм тато а и

20 ,генератора функций Радемахера, причем информационный, первый управляющий, второй управляющий и синхронизирующий входы" блока подсоединены к соответственно информационному входу сумматора — вычйтателя и первым входам 25 ты И 12 и 13, коммутатор 14 Hà и входов и два выхода, шину 15 сложения и шину 16 Ss читания.

В основу работы дифференцирутоще — сглаживающего устройства . положена реализация урав" нейия"Спектральной свертки с точностью до

- двух элементов И, коммутатора и генератора функций Радемахера. Выход блбка подсоединен к выходу сумматора — вычитателя, входы сложения и вычитания которого подсоединены к выходам первого и второго элементов И, вторые 30 входы которых подсоединены соответственно к прямому и инверсному выходам коммутатора, второй вход которого подсоединен к выходу генератора функций Радемахера.

На фиг. 1 представлена структупйая схема дифференцирующего — сглаживающего устройства; на фиг. 2 — структурная схема блока вычисления спектральных коэффициентов Фурье — Радемахера.

Дифференцирующе-сглаживающее устройся- о во (ДСУ) содержит оперативный запоминающий блок,1 на И m рpа з р я днH ы х ч ис е л, предназначенный для хранения й-мерной выборки вход ного сигнала с аддитивной некоррелированной случайной помехой, блок 2 вычисления спек- 4s тральных коэффициентов Фурье-Радемахера, сдвиговый регистр 3 с шиной сдвига, сумматор

4 накапливающего типа, вход 5 устройства, шину 6 сдвига и управляющие входы 7-9.

Блок вычисления спектральных коэффициен- я тов Фурье — Радемахера (фиг. 2) включает в себя сумматор — вычитатель 10 накапливающего типа, генератор 11 функций Радемахера, элемей4 постоянного множителя определяющего сглаженное значение первой производной входного сигнала и

Х()1= Е С (g)2

Ял где j — текущее дискретное время (j =О, 1,2...), — спектральный коэффициент Фурье — Радемахера с номером,б (,0 =4,2...И). и-я

При этом C = Q,((- )Я (<}

i --o фд где x(„„-7- входной несглаженный сигнал;

r — дйскретное время (i =О, 1 ..., N — 1); ЯО (i) —,0-ая функция Радемахера, принимаю.щая значение либо (+1), либо (— 1).

Дифференцирующе-сглаживающее устройство работает следующим образом.

На вход 9 ДСУ иэ блока управления (блок управления БУ на чертежах не показан) поступает последовательность импульсов, соответствующая дискретному времени i, а на вход 8— номер,. И генерируемой дискретной функции Радемахера. В блоке 2 вычисления спектральных коэффициентов Фурье — Радемахера производится вычисление,0- го спектрального коэффици-. ента Сд, причем значения входного сигнала

x(j — i) поступают из оперативного запоминающего блока 1 на первый вход сумматора — вычитателя 10. Нужный закон суммирования задается путем подключения управляющего сигнала с входа 7 устройства к шинам сложения 16 или вычитания 15 сумматора — вычитателя 10 с помощью элементов И 12 и 13, на вторые входы которых из коммутатора 14 подается значение,й-oro разряда генератора 11 функций

Радемахера. При этом значение (+1) функции

Радемахера соответствует запрещающему сигналу для элементбв И, а значение (— 1) функции

Радемахера — разрешающему сигналу. На сдвиговом регистре 3 выполняется сдвиг снектраль- . иых коэффициентов Фурье — Радемахера, а на сумматоре 4 — накопление их сдвинутых значений в соответствии с первой формулой. Про-.. цесс расчета начинается с и-ого коэффициента.

По достижении,б величины равной 1 (после и шагов) на сумматоре 4 формируется двоичный эквивалент сглаженного значения скорости входного сигнала.

На всех посЛедующих моментах дискретного текущего времени работа устройства аналогична, Формула изобретения

1. Дифференцирующе — сглаживающее устройство, содержащее оперативный запоминающий блок, сдвиговый регистр и сумматор накапли714404 фиг 1

Составитель E. Потапов

Редактор А, Виноградов Техред Н.Ковалева

Корректор И.Муска

Заказ 9290/47 Тираж

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

f13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раущская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 вающего типа, причем информационный вход устройства подсоединен к входу оперативного запоминающего блока, первый управляющий вход устройства подсоединен к управляющему входу сумматора накапливающего типа, информационный вход которого соединен с выходом сдвигового регистра, а выход —, с выходом устройства, второй управляющий вход устройства подсоединен к управляющему входу сдвигового регистра, отличающееся тем, 10 что, с целью. повышения быстродействия и упрощения устройства, в его состав введен блок вычисления спектральных коэффициентов ФурьеРадемахера, причем информационный вход блока вычисления спектральных коэффициентов

Фурье — Радемахера подсоединен к выходу опера-

1тивного запоминающего блока, управляющие и синхронизирующий входы блока вычислейия спектральных коэффициентов Фурье — Радемахера подсоединены к соответствующим входам уСт- 20 ройства, а выход блока вычисления спектрацьных коэффициентов Фурье — Радемахера подсоединен к ийформационному входу сдвйгового регистра.

2. Дифференцирующе — сглаживающее устрой-, 5 ство но п. 1, отличающееся тем, что

6 блок вычисления спектральных коэффициентов

Фурье — Радемахера состоит из сумматора — вычитателя, двух элементов И., коммутатора и генератора функций Радемахера, причем информаци. онный, первый управляющий, второй управляющий и синхронизирующий входы блока подсоединены соответственно к информационному входу сумматора — вычитателя и первым входам двух элементов И, коммутатора и генератора функций Радемахера, выход блока подсоединен к выходу сумматора — вычитателя, входы сложения и вычитания которого подсоединены к выходам первого и второго элементов И, вторые входы которых подсоединены соответственно к прямому и инверсному выходам комму-. татора, второй вход которого подсоединен к выходу генератора функции Радемахера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 355618, кл. 6 06 F 77//3388, 16.03.71.

2, Авторское свидетельство СССР N 377785, кл. 6 06 F 15/32, 05.08.70.

3. Коршунов Ю. М., Бобиков А. И. Цифровые сглаживающие и преобразующие системы °

Энергия, М., 1969, стр, 86 — 99 (прототип).