Коррелометр

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >783799 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 040179 (21) 2738386/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Опубликовано 301180, Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 051280 (51) м. кл.

G 06 F 15/31

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 323 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Динкевич, И. И. Кузьмин и В. К. Маслов (71) Заявитель (54) КОРРЕЛОМЕТР

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техни-. ки и может быть использовано для измерения аргумента и значения функции взаимной корреляции между двумя слу- 5 чайными процессами, подвергнутыми разным временным искажениям.

На практике часто указанные параметры функции взаимной корреляции априорно неизвестны. В то же время ана- 30 лиз исследуемых сигналов требуется вести в темпе их поступления. поэтому для измерения аргумента и значения функции взаимной корреляции между двумя сигналами, полученными, например, на выходе двух разнесенных в пространстве акустических приемников,. наиболее часто применяют коррелометры параллельного действия, работающие по методу умножения. 20

Одно из лучших аппаратурных решений в этом плане воплощено в прибо-. рах — коррелометрах Стильтъеса fl);

Однако в устройстве-аналоге Щ предполагается принадлежность обоих 25 входных сигналов к одному частотному диапазону. На практике же во многих случаях источник сигналов в процессе измерения перемещается от одного приемника к другому, следовательно, воз- я0 никает частотное искажение сигналовэффект Допплера. При этом происходит смещение по частоте спектра сигнала, полученного от одного из приемников, относительно спектра сигналов, полу-. ченного другим приемником. Это приводит к декорреляции сигналов, искажению формы взаимной формы корреляционной функции, в частности к уменьшению ее максимума и смещению его no оси .

Известно устройство (2 для определения взаимной корреляционной функции, B котором скомпенсировано влияние линейного взаймного смещения по частоте спектров принимаемых сигналов на результат измерения. Известное устройство сохраняет высокую точность при работе с сигналами, подвергнутыми линейным частотным искажениям.

Однако из-за низкого быстродействия известного устройства области его применения оказываются ограниченными.

Это объсняется следующим. Компенсация допплеровского смещения в известном устройстве достигается тем, что перед корреляционной обработкой один из принимаемых сигналов подвергается дискретизации с частотой, отличной от частоты дискретизации другого

783799 входам элементов И второй группы, выходами подключенных ко входам соответствующих блоков памяти, выходы которых соединены с первыми входами элементов И третьей группы, выходы которых подключены к соответствующим входам первого многовходовога элемента ИЛИ, управляющие входы регистра и аналого-цифровых преобразователей объединены и подключены к первому выходу первого генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен со входами элементов И первой группы, третий выход первого генератора тактовых импульсов подключен ко входу первого счетчика, выход которого через первый формирователь соединен со вторыми входами элементов И второй группы и с единичным входом триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подсоединен к выходу второго генератора тактовых импульсов, а выход — ко входу второго счетчика, разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам первого дешифратора, выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих элементов И третьей группы, выход первого формирователя через первый элемент задержки соединен со входами сброса блоков усреднения первой группы, введены дополнительно четвертая, пятая и шестая группы элементов И, вторая группа блоков усреднения, второй многовходовой элемент ИЛИ, третий и четвертвй счетчики, второй и третий формирователи, второй дешифратор второй группы, группа элементов задержки, второй элемент задержки, постоянное ""апоминающее устройство. При этом первые входы элементов И четвертой группы объединены и подключены к выходу первого многсвходового элемента

ИЛИ, а выход каждсго из элементов И четвертой группы подсоединен ко входу соответствующего блока усреднения второй группы, выход каждого из которых подключен и первому входу соответствующего элемента И пятoi группы, выходы которых подсоединены к соответствующим входам второго многовхадоg вого элемента ИЛИ. Выход элемента И дополнительно подключен ко входу третьего счетчика, разрядные выходы которого подсоединены к соответствующим входам второго дешифратора, выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих элемен îâ И четвертой группы. Вторые входы элементов И пятой группы через соответствующий элемент из группы элементов задержки соединены со вторым входом

О соответствующегo элемента И четвертой группы. Выход третьего счетчика через второй формирователь подключен к нулевому входу триггера, а выход второго счетчика .ерез третий форми5 рователь — ко входу четвертого счетсигнала. Разность частот дискретизации определяется величиной допплеровского смещения, возникшего в процессе измерения. Так как априорно величина допплеровского смещения неизвестна, перед началом измерения в известном устройства осуществляется поиск значения частоты квантования в одном из каналов, при котором влияние допплеровского смещения на результат измерения оказывается скомпенсированным. Поиск требуемой частоты дискретизации осуществляется цИклами, в каждом из которых устанавливается величина частоты дискретнэации, соответствующая одному иэ ожидаемых значений допплеровского 15 смещения. Чем больше максимальная ожидаемая величина допплеровского смещения, тем большее количество циклов содержит режим поиска.

Указанные недостатки исключают 20 вфзможность применения известного уотройства в тех случаях, когда взаимные временные искажения принимаемых сигналов априорно неизвестны, а все ординаты функции взаимной корреляции должны быть посчитаны за одну реализацию ввиду трудности, а чаще невозможности повторения условий аКустического эксперимента, а также тогда, когда принимаемые сигналы представляют сумму двух и более сигналов, подвергнутых равным временным искажениям.

Казалось бы, поставленную задачу можно решить использованием известного устройства, распараллелив процесс измерения. Однако при этом резко возросли бы аппаратурные затраты, так как потребовалось бы фактически количество известных устройств, равное ожидаемому количеству возможных допплеровских смещений.

Цель изобретения — повышение быстродействия и упрощение коррелометра при анализе процессов, представленных суммой сигналов, подвергнутых разным временным искажениям.

Поставленная цель достигается тем, что в коррелометр, содержащий первый аналого-цифровой преобразователь, вход которого является первым входом коррелометра, а выходы подключены к соответствующим входам многоразрядного регистра задержки, выходы одноименных разрядов регистра задержки подключены к кодовым входам соответствующих блоков умножения, вторые входы которых объединены и подсоединены к выхо дам второго аналого-цифрового преобразователя, вход которого служит вто:рым входом коррелометра, выходы блоков умножения подключены к первым входа соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с

:информационными входами соответствую:щих х блоков усреднения первой группы, 6 выходы которых подключены к первым

783799 чика, разрядные выходы которого соединены с адресными входами постоянного запоминающего устройства, выходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И шестой группы, выход каждого из которых соединен со входом установки "0" соответствующего разряда второго счетчика. Вторые входы элементов И шес roA группы объединены и через второй элемент задержки подключены к выходу третьего формирователя. 1О

На чертеже изображена схема предлагаемого коррелометра.

Он также, как и прототип, содержит m-разрядный аналого-цифровой преобразователь 1, подключенный входом к выходу первого источника сигнала x(t), р-разрядный аналого-цифровой преобразователь 2, подключенный входом к выходу второго источника сигналов y(t), mn-разрядный регистр 3 QQ сдвига, пп-разрядные блоки 4 умножения, первую группу элементов И 5, первую группу блоков 6 усреднения, вторую группу элементов И 7, блоки 8 памяти., третью группу элементов И 9, многовходовой элемент HJIH 10, первый генератор 11 тактовых импульсов, первый счетчик 12, первый формирователь

13 импульсов, триггер 14, элемент И

15, второй генератор 16 тактовых импульсов, второй счетчик 17, первый дешифратор 18,.первый элемент 19 задержки. Каждый из выходов аналогоцифрового преобразователя 1 подключен ко входу соответствующего регистра сдвига, выходы одноименных разрядов регистров сдвига - ко входам соответствующих блоков умножения, дополнительные входы которых поразрядно объединены и подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя 2. Вы- Щ ход каждого блока 4 умножения подключен к первому входу соответствующего элемента И 5 первой группы. выходы которых соединены с информационными входами соответствующих блоков 6 усреднения первой группы, выходами подключенных к первым входам элементов И 7 второй группы, выходы которых подсоединены ко входам соответствующих блоков 8 памяти. Выходы блоков

8 подключены к первым входам элементов И 9, выходы которых подсоединены к соответствующим входам элемента

ИЛИ 10. Управляющие входы регистра.

3 и аналого-цифровых преобразователей

1 и 2 объединены и подключены к первому выходу генератора 11 тактовых импульсов, второй выход .которого соединен со вторыми входами схем И 5, а третий выход генератора 11 тактовых импульсов подключен ко входу счет-щ чика 12, выход которого через формиро» ватель 13 соединен со вторыми входами схем И 7, входом установки "1": триггера 14 и через элемент 19 задержки со входами сброса блоков 6 усред- у нения. Выход триггера подключен к первому входу элемента И 15, второй вход которого подсоединен к выходу второго генератора 16 тактовых импульсов., а выход — ко входу второго счетчика

17, разрядные выходы которого через дешифратор 18 соединены со вторыми входами элементов И 9.

Описываемый коррелометр отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит четвертую 20, пятую

21 и шестую 22 группы элементов И, вторую группу блоков 23 усреднения, второй элемент ИЛИ 24, третий 25 и четвертый 26 счетчики, второй 27 и третий 28 формирователи, второй дешифратор 29, второй элемент 30 задержки, постоянное запоминающее устройство 31, группу элементов 32 задержки. Первые входы-элементов И 20 подключены к выходу элемента ИЛИ 10, : М:. выходы элементов И 20 через соответствующие блоки 23 усреднения — к первым входам элементов И 21, выходы которых подключены к входам элемента

ИЛИ 24. Выход элемента И 15 подсоединен ко входу счетчика 25, разрядные выходы которого через дешифратор 29 соединены со вторыми входами элементов И 20 и через элементы 32 задержки со вторыми входами элементов И 21.

Выход счетчика 25 через формирователь

27 подключен ко входу установки "0" триггера 14, выход счетчика 17 через формирователь 28 — ко входу счетчика 26, разрядные выходы которого соединены с адресными входами постоянного запоминающего устройства 31, каждый из выходов которого подключен к первому входу соответствующего элемента И 22, выход которого соединен со входом установки "0" соответствующего разряда счетчика 17. Вторые входы элементов И 22 объединены и подключены к выходу формирователя 28 через элемент 30 задержки.

Принцип работы устройства следующий.

Перемещение источника случайного сигнала.A (t) относительно пары неподвижных, разнесенных в пространстве приемников приводит к изменению задержки — разности времени транспортных запаздываний сигналов, .поступивших в первый и второй приемник. Если к началу измерения задержка составляла величину Ф, то в процессе измерения задержка равна с = с +. rq(t), л где изменение задержки fq(t) — функция времени, прошедшего от начала эксперимента. Коррелометр, подключенный к приемникам, будет определять оценку вида

-Т!2 где х, у — сигналы, полученные от приемников;

783799

fw(4.) текущая средняя скорость изменения задержки.

Физический смысл выражения (1) легко раскрывается пря рассмотрении коррелометра, работающего с дискретизированными по времени входными сиг- 3 налами. При интервале дискретизации 1с с учетом

)ьс = (, ь л Т

Ь Ь

Обозначив элементарное произвецение через R > = (В (i g t + Ч„j tJ х()дс)у(),) с + ))),с + I/ jpt), можно записать

))з выражения (2) видно, что при ре-Я ализации процесса накопления в условиях движущегося источника сигнала в

)-м накопителе коррелометра происходит суммирование элементарных произведений не фиксированного аргумента р

igt, а изменяющегося (iЬt + jv t), Когда величина j достигнет значения, при котором jv = 1, в i-м накопителе начнут накапливаться элементарные произведения, относящиеся к ().4- 1)-й ординате взаимной корреляционной функции (ВКФ), когда jv< достигнет значения ?, в том же накопителе станут усредняться и элементарные .произведения, которые относятся к (i + 1) и ординате ВКФ и т. д.

Будем осуществлять процесс накопления в коррелометре иным образом, отличным от известного. В этом случае коррелометр производит определение оценки ВКФ с фактором усреднения N4 40 таким, что выполняется условие

N> vr а, "макс где > — максимальная ожидаемая

"макс Ъ скорость изменения задержки; а — постоянная величина„

Затем частная оценка передается для запоминания в накопитель оценок, а коррелометр производит определение следующей частной оценки с фактором усреднения )44. Очевидно, за время

N t определения одной частной оцен4 ки задержки может изменяться на величину, не превышающую адс; следовательно, каждая следующая частная оценка может быть смещена относительно предыдущей по оси L на интервал, bio абсолютной величине не превышающей а) с. Поскольку скорость изменения Щ) задержки неизвестна„ неизвестна и величина смещения каждой следующей частной оценки относительно предыдущей. Однако ясно, что, если в корреЛометре смещать по оси с каждую следующую частную оценку относительно предыдущей, причем величины этих смещений будут соответствовать величине скорости изменения задержки, то при суммировании частных оценок будет наблюдаться устойчивый максимум, положение которого на оси ) соответствует положению максимума ВКФ при неподвижном источнике сигнала. При иных величИнах смещений частных оценок величины максимумов сумм оценок меньше упомянутой.

Реализуя при суммировании различ ные варианты смещений каждой последующей частной оценки относительно предыдущей и анализируя итоговую кривую по факту наличия устойчивого глобального максимума, экспериментатор может определить величину задержки на каждом из интервалов ))4 Лс.

При этом устройство параллельно создает различные варианты смещений частных оценок по оси, т. е. одновременно строит несколько моделей компенсации изменения задержки между входными сигналами.

Процесс суммирования частных оценок продолжается до момента, когда будет выделен устойчивый глобальный максимум. Если для этого необходимо частных оценок, то количество результатов — коррелограмм, полученных после суммирования, ра - 3L?-1. Однако его можно рез со сократить, например, полагая скорость изменения задержки за время T = N>)Ьс постоян-! ной. При этом число результатов сокращается до 20 + 1, а модели изме— нения задержки выглядят следующим образом. Для нулевой скорости н, удовлетворяющей условие > )4 а/2, смещение частных оценок относительно первой равно нулю. Если v принимает

Ь значения в окрестностях величины а/)4, т. е. а/2 v л N < За/2, то первые Ь/2 частных оценок не смещены по оси с,, а (+ 1) -я и все последуР ющие частные оценки смещены на величину +а вправо относительно первой.

Если значение ч расположено B QKрестностях точки 2а/N, т. е. За/2 ( а v > )4 «6 +5a/?, то первые 5/3 оценки не смещаются относительно первой, оценки от (-, + 1) до ? 6/3 смещены относительно йервой на +а, оценки от

Ж (= + 1) до ) смещены относительно б первой на 2а. При скорости v =- Vt„ „ каждая следующая частная оценка смещена относительно предыдущей по оси (Х на величину а, Аналогичные модели устройства создают и для отрицательных скоростей, причем смещение последующих частных оценок относительно предыдущих осуществляется влево.

Если допущение о гостоянстве скорости va изменения задержки является неприемлемым, то для сокращения количества результатов (и операций в про783799.Сессе вычисления), определение КФ можно гроизводить в два этапа. Вначале, полагая скорость vxt = const определять область, в которой колеб.лется значение vt<, а уточненную модель изменения задержки строить на втором экапе уже внутри локализованной области.

Оценим величину )<).1 фактора усреднения частной оценки, полагая входные сигналы коррелометра незашумленными. При этом на оба входа коррелометра поступают одинаковые сигналы х. По теореме упреждения значение сигнала x(t — )1/t — c ) = x (1-ч ) t-tj можно представить через значение х(с) и значения независимого стационарного случайного сигнала z(t) c дисперсией 6 2 = (р 2х .

Если (о (с ) — нормированная корреляционная функция (КФ) процессах x(t), то выражение (1) примет вид

Т(2

R ("< и-t t )-„-, J xltlxlt) (

7/2

xitIx(tldt (d) В силу независимости процессов

2(с) и x(t) последнее слагаемое в выражении (3) стремится к нулю, Положим, что R (а + vxtt) — есть частная оценка КФ. При суммировании. таких оценок можно получить

30 или ((2 Р

« (<-v.„t) J К x (t)(<(< (. ldt. (<) х Т 1, 40

- )/2

ПосколькУ ноРмиРованнаЯ K<(> P „v c t +

+ (. ) не изменяется от одной частной оценки к другой, можно записать

)О

+ с) в среднем сходится к оценке вида

q ("i+ v; t) . — " (<(««,„ЦН =

-7/2 ч 2" 2 — (<(«ч t)d (vt t).

Таким образом выходной сигнал коррелометра пропорционален площади

KC входного сигнала, которая заключена между значениями аргумента (- <.) /2; (, +Ч-„ Г/2). Принимая в качестве модели входного сигнала ограниченный по частоте белый шум, можно утверждать, что время анализа одной частной оценки должно быть не более

Т >

"- ч„,.f, верхняя частота входного где f) сигнала.

N- —т, 1 ьс ч се

Коррелометр работает следующим образом.

Сигнал x(t) поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 1 и в момент поступления импульса генератора 11 преобразуется в соответствующий m-разрядный двоичный код. Этот код поступает на входы регистров 3, выполняющих функцию цифровой линии задержки. Длина каждого из m регистров 3 определяется требуемой задержкой и количеством 6 частных оценок. чай ().t, 1 т/2

R(<+v-„ <)= J р(Ь«.„ t)K x It)dt.

При достаточно большом В сумма ®О

x (t) является средним по ансамб0

0 лю1квадратов мгновенных значений отрезков процессов x(t) и равна дисперсии, откуда е

Еx (с) = 06„.

q, х

Подставляя это значение в выражение (4), получим х (40

Я (((,+ v 4) j p(t.+ v ) d4 ®

-Т/2

Из выражения (5) можно заключить, что каждая частная оценка R (t + 65 (мо(ко — требуемое время задержки.. л

С появлением каждого нового сдвигающего импульса на первом выходе генератора 11 коды-отсчеты входного сигнала — продвигаются вправо по регистрам 3. Импульсы, представляющие отсчет в двоичном коде, с выхода одноименных триггеров, например К, реги<стров 3 проходят на входы блока 4 умножения того же номера К. На тот же блок умножения подаются отсчеты входного сигнапа y(t) от аналого-цифрового преобразователя, который формирует коды отсчетов по импульсам, поступающим с первого выхода генератора

11. На выходе К-ro блока умножения формируется код, равный элементарному произведению x(t - Кдс). y(t), где ,(t — период следования сдвигающих импульсов. Код произведения синхронно с тактовыми импульсами, вырабаты783799

12 ваемыми на втором выходе генератора

11, передается через К-й элемент И 5 на К-й блок 6 усреднения. Тактовые импульсы на втором выходе генератора

11 задержаны относительно импульсов на первом выходе того же генератора на время, необходимое для формирования кода произвел. н .я в блоках 4.

Накопление элементарных произведений в блоках б продолжается до вознииновения сигнала переполнения счетчика 12 на выходе формирователя им- 1О пульса переполнения 13. Емкость счетчика 12 равна выбранному для частной оценки фактору усреднения Йл. Тактовые импульсы заполнения счетчика 12, формируемые на третьем выходе генератора 11, сдвинуты относительно импульсов второго выхода генератора 11 на время, необходимое усредняющему блоку 6 для суммирования очередного элементарного произведения с уже на- >О копленным результатом. Таким образом сигнал с выхода формирователя 13, возникающий синхронно с импульсами, поступающи>ли с третьего выхода генера- . тора 11, открывает элемент И 7, когда результаты усреднения в блоках 6 уже сформулированы. При этом результаты угреднения, записываются в блоки 8 памяти, а блоки усреднения обнуляются с задержкой, определяемой элементом 19 задержки. Таким образом, к моменту по- о отупления (Nq + 1)-го импульса от генератора 11 первая частная оценка написана в блоках 8 памяти, а блоки 6 усреднения обнулены и готовы к накоплению следующей частной оценки. В течение следующих Nq импульсов генератора 11 происходит вычисление следующей частной оценки и так далее.

Работу накопителя частных оценок рассмотрим для случая, когда скорость 40 изменения задержки является неизвестной, постоянной в интервале -ч;: п„.,,+в„ . При этом в постоянном запоминающем устройстве(ПЗУ) 31 хранится лаv.C соответствующая программа, а команды 45 возникают на выходах устройства 31 при подаче кодов с выходов адресного счетчика 26. В исходном состоянии, которое продолжается до момента записи первой частной оценки в блоки

8 памяти, т. е. до появления импульса переполнения на выходе формирователя

13, счетчики 17, 25 и 26 обнулены.

Импульс переполнения с выхода формирователя 13, поступающий в конце вычисления с выхода формирователя 13, :поступающий в конце вычисления частной оценки, устанавливает триггер 14

:в состояние "1". Импульсы от генератора 16 тактовых импульсов через эле:мент И 15 начинают поступать на счет- ® ный вход счетчика 17, емкость кото.рого равна числу ординат частной оцен; ки. Дешифратор 18 последовательно, синхронно с частотой генератора 16 открывает элементы И 9, начиная от Я первого и кончая и. Благодаря этому содержимое блоков 8 памяти, т, е. значения ординат частной оценки последовательно поступают на выход элемента ИЛИ 10, Импульсы генератора 16 через открытый элемент И 15 подаются также на счетный вход счетчика 25, емкость которого равна п(2 + l)

Дешифратор 29, подключенный к разрядным выходам счетчика 25, за первые и тактов открывает последовательно, синхронно с частотой генератора 16 первые элементы И 20. Вследствие этого значения ординат частной оценки заносятся соответственно в первые и блоков 23 усреднения. Сигналы дешифратора 29, открывающие последовательно эле>ленты И 20, поступают также на входы элементов 32 задержки. Величина. задержки элементов 32 выбрана такой„ чтобы к моменту появления сигнала на выходе I-ão элемента задержки переходные процессы в i-ì блоке

23 усреднения были закончены. Задержанные на элементах 32 сигналы дешифратора 29 открывают последовательно элементы И 21, и результаты усреднения >лз блоков 23 проходят через элементы ИЛИ 24 на выход устройства.

Сигнал переполнения счетчика 17, сформированный блоком 28, прибавляет единицу к содержимому счетчика 26, и на выходах запоминающего устройства 31 возникает первая команда, которая для рассматриваемого случая представлена нулевым кодом. Сигнал переполнения счетчика 17 с выхода формирователя 28 проходит через элемент

30 задержки и открывает элементы И 22.

К6д команды с выходов устройства 31 поступает на установочные входы счетчика 17 и устанавливает его в состоя ние, равное коду команды (в рассматриваемом случае в состояние "0"). Beличина задержки на элементе 30 выбрана такой, чтобы к моменту открытия элемента И 22 переходные процессы в счетчике 26 и устройстве 31 успели закончиться, а (и + 1)-й импульс от генератора 16 еще не поступил на. вход счетчика 17. Далее зле ленты И 9 и ИЛИ 10, управляемые счетчиком 17 с дешифратором 18, как и в первом цикле, пропускают на выход элемента

ИЛИ 10 последовательно все ординаты первой частной оценки, которые хранятся в блоках 8 памяти, а элементы

И 20, управляемые счетчиком 75 с дешифратором 29, заносят значения этих ординат во вторые и блоков 23 усреднения. Описанные циклы продолжаются до тех пор, пока первая частная оценка не записана в(2 5 + 1) подгруппах блоков 23 усреднения.(каждая подгруппа состоит из и блоков усреднения), В каждом цикле аналогично описанному происходит вывод результатов усреднения из блоков 23 на выход устройства

13

783799

l4 занесение их содержимого через элементы И 9, ИЛИ 10, И 20 и блоки 23 усреднения. При этом каждая последующая частная оценка суммируется с предыдущей без сдвига, по оси с . Первый л цикл большого цикла завершается формированием на выходе блока 28 сигнала переполнения счетчика 17 и модификацией состояния счетчика 26 на +1.

При этом на выходах ПЗУ появляется очередная команда, содержание которой равно величине сдвига очередной частной оценки относительно первой.

Сигнал переполнения счетчика 17, задержанный на блоке 30, с помощью группы элементов И 22 предустанавливает счетчик 17 в состояние, равное величине смещения. При поступлении. на вход счетчика 17 частоты от генератора 16 дешифратор 18 открывает последовательно элемент И 9, начиная с того, номер которого соответствует величине смещения, например второго элемента И 9. Благодаря этому на выход элемента ИЛИ 10 поступают последовательно значения координат частной оценки, начиная со второй. Син40 хронно с частотой генератора 16 дешифратор 29, подключенный к выходам счетчика 25, открывает элементы И 20, начиная с (n + 1)-30. Вторая ордината

По окончании (2 Ь + 1) циклов, т. е. когда на вход счетчика 25 поступит n(2 6 + 1) импульсов генератора 16, на формирователе 27 возникает сигнал переполнения счетчика 25 и устанавливается в "0" триггер 14, элемент И 15 закрывается и прекращает поступление импульсов генератора 16 на счетчики 17 и 25. Частота следования импульсов генератора 16 выбрана

1 акой, чтобы п(2 p + 1) импульсов было выработано за время определения одной fG частной оценки, т. е. за время, не превышающее период N4 формирования импульсов генератора 11.

Вычисление второй и следующих частных оценок происходит аналогично вы-числению первой оценки. По окончании большого цикла, в котором происходят вычисление одной частной оценки и занесение предыдущей частной оценки в блоки 23 усреднения, очередная частная оценка записывается в блок 8 памяти, а сигнал переполнения счетчика

12 через формирователь 13 устанавливает триггер 14 в состояние "1". Импульсы генератора 16 через открытый элемент И 15 начинают поступать на вход счетчика 17, который совместно с дешифратором 18, формирователем 28, элементом 30 задержки, счетчиком 26, запоминающим устройством 31, группами элементов И 22 и 9 управляет сме- 30 щением последующих частных оценок относительно предыдущих. В первом цикле любого большого цикла аналогично описанному происходит опрос блоков 8 памяти от первого до и-го и очередной частной оценки, поступая на вход (и + 1) — го блока 23 усреднения, складывается с первой ординатой предыдущей частной оценки, третья ордината очередной оценки складывается со второй ординатой предыдущей оценки и т. д.. По окончании второго цикла состояние счетчика 26 изменяется на "+1", запоминающее устройство 31 формирует команду, иницирующую сдвиг очередной частной оценки на следующую величину и т. д. Таким образом, устройство 31 позволяет реализовать различные величины смещений очередной частной оценки, относительно первой.

По окончании второго большого цикла в блоках 23 усреднения сформированы (2 В + 1) группы сумм двух частных оценок, причем вторые частные оценки в зависимости от принятых моделей скорости изменения задержки смещены по оси ь на величины -аДс; 0; л

+аД1.

Аналогичным образом коррело метр работает (В + 1) больших циклов, после чего в блоках 23 усреднения формируются п(2 6 + 1) сумм частных оценок по 6 частных оценок в каждой сумме, т. е. (2 g + 1) результатов-коррелограмм. В каждом большом цикле происходит вывод результатов усреднения из блоков 23 через элементы И 21 и ИЛИ

24 на выход устройства для последующего анализа. Если время анализа априорно неизвестно, то работа коррелометра продолжается до момента, когда при выводе результатов очередного большого цикла будет обнаружен устойчивый глобальный максимум.

Таким образом, описанное устройство позволяет определить ВКФ между сигналами, полученными от движущихся источников случайных сигналов, при анализе одной реализации длиной Т

N Qt. Применение же известного устройства требует реализации длиной в (26 + 1) раз больше.

Формула изобретения

Коррелометр, содержащий первый аналого-цифровой преобразователь, вход которого является первым входом коррелометра, а выходы подключены к соответствующим входам многоразрядного регистра задержки, разрядные выходы регистра задержки подключены к первым входам соответствующих блоков умножения, вторые входы которых объединены и подключены к выходу второго аналого-цифрового преобразователя, вход которого является вторым входом коррелометра, выходы блоков умножения подключены к первым входам соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с информационными входами соответствующих блоков усреднения первой группы, выходы которых подключены к первым входам эле783799 ментов И второй группы, выходы которых подключены ко входам соответствующих блоков памяти, выходы которых соединены с первыми входами элементов

И третьей группы, выходы которых подключены к соответствующим входам первого:многовходового. элемента ИЛИ, управляющие входы регистра и аналогоцифровых преобразователей объединены и подключены к первому выходу первого генератора тактовых импульсов, второй . выход которого соединен со вторыми входами элементов И первой группы, третий выход первого генератора тактовых импульсов подключен ко входу первого счетчика, выход которого через первый формирователь соединен со $$ вторыми входами элементов И второй группы и с единичным входом триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго генератора тактовых импульсов, а выход — ко входу второго счетчика, разрядные выХоды которого подключены к соответствующим входам первого дешифратора, выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих элементов И третьей группы, выход первого формирователя через первый элемент задержки соединен со входами сброса блоков усреднения первой группы, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения коррелометра при анализе процессов, представленных суммой сигналов, подвергнутых разным временным искажениям, в коррелометр дополнительно введены чет-35 .вертая, пятая и шестая группы элементов И, вторая группа блоков усреднения, второй многовходовой элемент

ИЛИ, третий и четвертый счетчики, второй и третий формирователи, вто- 40 рой дешифратор, группа элементов задержки, второй элемент задержки, постоянное запоминающее устройство, причем первые входы элементов И четвертой группы объединены и подключены к выходу первого многовходового элемента ИЛИ, а выход каждого из элементов И четвертой группы подключен ко входу соответствующего блока усреднения второй группы, выход каждого из которых подключен к первому входу соответствующего элемента И пятой группы, выходы которых подключены к соответствующим входам второго многовходового элемента ИЛИ, выход элемента И подключен ко входу третьего счетчика, разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам второго дешифратора, выходы которого соединены со вторыми входами соответствующих элементов И четвертой группы, вторые входы элементов И пятой группы через соответствующий элемент из группы элементов задержки соединены со вторым входом соответствуюшего элемента И четвертой группы, выход третьего счетчика через второй формирователь подключен к нулевому входу триггера, а выход второго счетчика через третий формирователь подключен ко входу четвертого счетчика, разрядные выходы которого соединены с адресными входами постоянного запоминающего устройства, выходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И шестой группы, выход каждого из которых соединен со входом установки "0" соответствующего разряда второго счетчика, вторые входы элементов И шестой группы объединены и через второй элемент задержки подключены к выходу третьего формирователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов, N., "Энергия", 1972, с, 132"134.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке M 2499480/18-24, кл. G 06 F 15/34, 1977.

783799

Эакаэ 8550/52

Тираж 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретениЛ и открытий

113035, Москва, П-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель В. Жовинский

Редактор И. Груэова. ТехредЖ.Кастелевич Корректор Е. Папп