Адаптивный коррелометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмк

Социалистических

Республнк

In>809196 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 05.03. 79 (21) 2733514/18-24 с присоединением заявкм Йо (23) Приоритет

Опубликовано 280281. ïÂne<®ì ив

Дата опубликования описанию 28.02. 81 (51)М. Кл.З

6 06 р 15/31

Государствеииый комитет

СССР яо дмам изобретеиий и открытий (53) УДК 681. 323 (088.8) (72) Автор изобретения

В.A . .Прянишников (71) Заявитель (54 ) АДАПТИВНЫЙ KOPPEJIONETP

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к специализированным средствам, предназначенным для аппаратурного анализа случайных процессов.

Известен ряд адаптивных коррелометров, осуществляющих определение корреляционной функции с адаптивным шагом по аргументу. Так, одно из таких устройств содержит квантователь, преобразователь "напряжение временной интервал", регулируемый блок задержки, элементы И и ИЛИ, ключи, усреднители, коммутаторы, блоки вычитания, сравнения, формирования модуля и задания погрешности, счетчики, дешифраторы, делитель частоты и тактовый генератор (1).

Статистическая погрешность определения .корреляционной функции в этих устройствах зависит от величины постоянной сглаживания усреднителей, причем для достижения заданной точности постоянные сглаживания выбирают, считая, что на вход усреднителя поступают некоррелированные выборки. Необходимость априорной информации об интервале корреляции исследуемых процессов существенно ограничивает область использования адаптивных коррелометров.

Наиболее близким к предлагаемому является адаптивный коррелометр, содержащий преобразователи "аналогкод",блок умножения, усреднитель, накопителя, сумматор, преобразователь кода, генератор импульсов, блок выделения максимума, блок задания погрешности, блок выработки корректирующего воздействия (экстраполятор, блок определения погрешности и блок сравнения). Входы преоб15 разователей "аналог-код" подключены ко входам коррелометра, а выходы— ко входам блока умножения, выход которого соединен с первым входом усреднителя. Выход последнего под20 ключен ко входу первого накопителя, а второй. вход — к первому входу блока выработки корректирующего воздействия, к вы оду первого накопителя и ко входу блока выделения макси25 мума, выход которого связан со входом блока задания погрешностей. Второй вход блока выработки корректирующего воздействия подключен к выходу блока з цания погрешностей, а

3Q выход соединен с первым входом сум-.

809196 входом регистра, а выход подключен к первому входу второго усреднителя, второй вход которого соединен с выходом регистра, выход усреднителя подклЮчен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен со вторым выходом блока задания погрешностей, а выход блока сравнения подключен к первому входу регулируемого делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с первым вхо— дом первого ключа, выход регулируемого делителя частоты подключен .к первым входам второго ключа и триггера, вторые входы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторь1м выходами триггера, выход второго ключа подключен к управля щаму входу второго преобразов<леля "аналог-код", а выход первого ключа — ко второму входу преобразователя кода в пОследовательность импульсов, выход которого соединен с входом счетчика адреса, первый выход счетчика адреса соединен с вторым входом триггера, а второй выход подключен к адресным входам накопителей и к второму входу регистра.

На чертеже представлена "труктурная схема предлагаемого адаптивного коррелометра.

Адаптивный коррелометр содержит преобразователи "аналог-код" 1 и

2, блок 3 умножения, усреднители 4 и 5, накопители 6 и 7, блок 8 выделения максимума, блок 9 задания погрешностей, блок 10 коррекции,. сумматор 11, преобразователь 12 кода в последовательность импульсов, генератор 13 импульсов, регулируемый делитель 14 частоты, ключи 15 и 16, блок 17 вычитания, блок 18 сравнения, счетчик 19 адреса, регистр 20 и триггер 21. Информационные входы преобразователей 1 и 2 Подключены ко входам коррелометра, а выходы " ко входам бло a 3 умножения. Выход последнего — îåäèíåí с первыми входами усреднител:-: 4 и блока 17 вычитания.

Второй вход усреднителя 4 подключен к выходу и;:копителя 6, к входу блока

8 выделени . максимума и к первому входу блока .G выработки корректирующего воздействил. Выход усреднителя

4 соедннен со входом накопителя 6.

Выход блока 8 выделения максимума подключен к входу блока 9 задания погрешностей, к первому входу регистра

20 и к второму входу блока 17 вычитания. Первый выход блока 9 задания погрешностей соединен со вторым вхо- . дом блока 10 выработки корректирующего воздействия, а второй выходс вторым входом блока 18 сравнения.

-Нервый вход сумматора 11 подключен к выходу блока 10 выработки корректирующего воздействия, второй вход матора. Второй вход сумматора подключен к выходу второго накопителя и к первому входу преобразователя ,кода, а выход соединен со входом второго накопителя. Выход преобразователя кода подключен к управляющему входу первого преобразователя

"аналог-код". t2) .

Такой коррелометр обладает большим быстродействием по сравнению с другими известными устройствами за счет © формирования погрешности восстановления с зоной нечувствительности.

Однако и для него необходима априорная информация о величине интервала корреляции исследуемого процесса. указанный недостаток снижает степень автоматизации процесса нахождения корреляционной функции при отсутствии указанной априорной информации и тем самым существенно ограничивает область применения подобных Щ устройств.

Цель изобретения -- автоматизация процесса определения корреляционной функции при недостатке априорной информации о частотных свойствах 25 исследуемого процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в адаптивный коррелометр, содержащий генератор импульсов, первый и второй преобразователи

"аналог-код", входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелометра, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам блока умножения, 35 выхбд которого соединен с первым входом усреднителя, выход которого подключен к первому входу первого накопителя, второй вход усреднителя подключен к выходу первого накопителя, соединенному с первым входом 40 блока коррекции аргумента корреляционной функции и со входом блока выделения максимума, выход которого подключен ко входу блока задания погрешностей, .первый выход которого подключен ко второму входу блока коррекции аргумента корреляционной функции, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго накопителя, соединенным с первым входом преобразователя кода в последовательность импульсов, а выход сумматора подключен к первому входу вто.РОго накОпителя, выхОд преОбразователя .кода в последовательность импульсов подключен к управляющему вхОду первого преобразователя "аналогкод", введены блок вычитания, второй усреднитель, блок сравнения, регулируемый делитель частоты, два клю- ф) ча, триггер, счетчик адреса и регистр, первый вход блока вычитания подключен к выходу блока умножения, второй вход соединен с выходом блока выделения максимума и с первым 5

809196 к выходу накопителя / и к первому входу преобразователя 12 кода, а выход — ко входу накопителя 7. Второй вход преобразователя 12 кода соединен с выходом ключа 16, а выход — с входом счетчика 19 адреса и с управляющим входом преобразователя "аналог-код" 1. Первый вход ,регулируемого 14 делителя частоты подключен к выходу блока 18 сравнения, второй вход — к выходу генератора 13 импульсов и к первому входу ключа 16, а выход — к первым входам ключа 15 и триггера 21, Второй вход ключа 15 соединен с вторым выходом триггера 21, а выход — с управляющим входом преобразователя

"аналог-код" 2. Первый вход усреднителя 5 подключен к выходу блока

17 вычитания, второй вход — к выходу регистра 20, а выход — к первому входу блока 18 сравнения. Первый выход счетчика 19 адреса соединен с вторым входом триггера 21, а второй выход — с адресными входами накопителей б и 7 и с вторым входом регистра 20. Первый выход триггера

21 подключен к второму входу ключа

16.

Адаптивный коррелометр работает следующим образом.

Выборочные значения исследуемых процессов после перемножения в блоке 3 усредняются на усреднителе 4 и запоминаются в накопителе б. Максимальное значение текущей оценки корреляционной функции, определяемое в блоке 8 выцеления, поступает в блок 9 задания погрешностей, в котором по заданной относительной погрешности восстановления формируется ее абсолютное значение. В блоке 10 выработки корректирующего воздействия осуществляется определение действительной погрешности восстановления, ее сравнение с заданной величиной и по результатам сравнения выработка корректирующего воздействия. Этот блок может быть выполнен известными способами. Например, он может содержать экстраполя-. тор, блоки определения погрешности и.сравнения или блоки вычитания и сравнения, накапливающий сумматор и умножитель. В кольце, образованном накопителем 7 и сумматором 11,ocy" ществляется хранение и корректировка аргумента. ординат оценки корреляционной функции. Преобразователь 12 када осуществляет преобразование параллельного кода аргумента (задержки) в последовательность импульсов,на.пример, приращение кода аргумейта между двумя соседними ординатами преобразуется во временной интервал между двумя соседними импульсами запуска преобразователя "аналог-код"

1. Таким образом, адаптивная корректировка аргумента осуществляется, как в известном коррелометре. B блоке 17 вычитания образуются разности между выделенным максимумом корреляционной функци и выходным сигналом блока 3 умножения.

В усреднителе 5 осуществляется ,усреднение образованных разностей. .Причем регистр 20 разрешает это усреднение только тогда, когда на входе усреднителя 5 находится разность между выделенным максимумом v. сигналом, подлежащим усреднению в усреднителе 4 и хранению в ячейке накопителя б, в которой находится выдегенный максимум. Указанные операции поясняются выражением (для случая автокорреляционной функции) 20 где 6 — выход усреднителя 5;

М вЂ,символ операции математического ожидания.

При использовании конкретного уср5 реднителя, например реализующего дискретное экспоненциальное сглаживание, выбранной величине постоянной сглаживания соответствует определен- ное значение статистичеекой погрешности д при условии, что усредняемая последовательность некоррелироваиа. В предлагаемом устрэйстве это обстоятельство используется следующим образом. В блоке 1 сравнения определяется знак разности между заданной погрешностью усреднения d (в блоке 9 задания погрешностей ) и действительной Р . В случае, если

Уд ) 8, то вырабатывается сигнал коррекции частоты выборки преобра40 зователя "аналог-код" 2. Период выборки увеличивается до достижения заданной точности, т.е. до момента

Д .с .

Ввиду того, что в предлагаемом

45 устРойстве используется адаптация по двум критериям (погрешность усреднения и погрешность восстановления корреляционной функции),оказывается необходимым координировать совместную работу устройств, участвующих в адаптивной коррекции аргумента и в адаптивной коррекции шага выборки. Для этого триггер 21 открывает попеременно ключи 15 и

16, причем в начальный момент ключ

15 открыт,а ключ 16 закрыт, первый импульс с регулируемого делителя

14 частоты запускает преобразователь

"<" налог-код" 2, затем опрокидывает триггер 21, ра решая преобразоваЩ ние кода на преобразователе 12. После преобразования, кода аргумента в последние координаты счетчик 19 адреса переводит триггер 21 в исходное состояние. Таким образом, сле 5 дующий запуск преобразователя "ана7

809196 лог-код" 2 произойдет не раньше обработки всех ординат корреляционной функция. Коррелометр работает циклически, причем конец его работы можно фиксировать по отсутствию корректирующих воздействий на выходах блока 10 выработки корректирующего воздействия и блока 18 сравнения.

Адаптивная коррекция аргумента позволяет определять корреляционную функцию с заданной погрешностью восстановления, а адаптивный выбор шага дискретизации преобразователя

"аналог-код", осуществляя декорре" ляцию выборки, обеспечивает опре" деление ординат корреляционной функция с заданной погрешностью. Благодаря этому обеспечивается высокая степень автоматизации работы коррелометра в условиях априорной неопределенности относительно частоТных свойств исследуемых процессов.

Введение дополнительных элементов позволяет повысить точность работы при уменьшении обьема необходимой априорной информации об исследуемых процессах.

Формула изобретения Адаптивный коррелометр, содержащий генератор импульсов, первый и второй преобразователи "аналог-код", входы которых являются соответственно пер-Ф вым и вторым входами коррелометра, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам блока умножения, выход которого соединен с первым входом усреднителя, выход которого подключен к первому входу первого накопителя, второй вход усреднителя подключен к выходу перво" го накопителя, соединенному с первым входом блока коррекции аргумента корреляционной функции и со входом блока выделения максимума, выход которого подключен ко входу блока задания погрешностей, первый выход которого подключен ко второму входу блока коррекции аргумента корреляционной функции, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго накопителя, соединенным с первым входом преобразователя кода в последовательность импульсов, а выход сумматора подключен к первому входу второго накопителя, выход преобразователя кода в последовательность импульсов подключен к управляющему входу первого преобразователя "аналог-код", о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности вычисления кор реляционной функции пря недостатке априорной информации, в коррелятор введены блок вычитания, второй усреднитель, блок сравнения, регулируемый делитель частоты, два ключа, триггер, счетчик адреса и регистр, первый вход блока вычитания подключен к выходу блока умножения, второй вход соединен с выходом блока выделения максимума и с первым входом регистра, а выход подключен к первому входу

20 второго усреднителя, второй вход которого соединен с выходом регистра, выход усреднителя подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен со вторым выру ходом блока задания погрешностей, а „выход блока сравнения подключен к первому входу регулируемого делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с первым входом первого ключа, выход регулируемого делителя частоты подключен к первым входам второго ключа и триггера, вторые входы первого я второго ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами триггера, выход второго ключа подключен к управляющему входу второго преобразователя "аналог-код", а выход первого ключа — ко второму входу преоб40 раэователя кода в последовательность импульсов, выход которого соединен с входом счетчика адреса, первый выход которого соединен с вторым входом триггера, а второй выход

4 подключен к адресным входам накопи- телей и второму входу регистра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 562836, кл. С 06 F 15/34.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2501736/18-24, 2

G 06 F 15/34, . 977 (прототип).

809196

Составитель В. Жовинский

Редактор Н. Бушаева Техред Н.Ъабур;.а Корректор Г. Назарова

Тираж 756 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 413/60

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