Цифровой коррелятор

 

onvcanvE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«н842768 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 031079 (2t) 2822845/18-24 с присоединением заявки Но (23) Приоритет—

Опубликовано 300681. Бюллетень )4о 24

Дата опубликования описания 3006 81 (51)М. Кл.з

G 06 Р 15/3 36

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 323 (088. 8) (72) Авторы изобретения в,. f4 ° Долгов H В. C.Джус (7 3 ) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛЯТОР

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь.зовано в системах автоматического управления и контроля, применяемых, например в радиолокации.

Известен коррелятор, предназначенный для вычисления значений корреляционной функции исследуемых случайных процессов х (t) и у (t), включающий в себя квантователи входных сигналов по уровню, устройство выборки во времени, матричную схему умножения, генераторы импульсов выборки и импульсов заполнения, ключ

И со схемой управления и накапливающий счетчик. Входы устройства выборки во времени подключены к выходам квантователей входных сигналов, а выходы — ко входам матричной схемт умножения, второй, выход .генератора импульсов выборки соединен с управляющим входом устройства выборки вО времени. Первый, второй и третий выходы ключа И подключены соответственно к первым выходам генераторрв импульсов заполнения и выборки, а также к управляющему выходу схем управления ключом И. Информационные входы на капли вающего счетчика св яэ аны с одноименными выходами матричной схекы умножения, управляющий вход — с первым выходом ключа И, управляющий вход схемы управления ключом соединен со вторым выходом ключа И, а информационные входы подключены к соотзетствующим выходам схемы матричного умножения (l j .

Недостаток такого коррелятора— низКое быстродействие.

Известно также устройство цифровой корреляции, предназначенное для определения степени связи между двумя временныта рядами цифровых величин, выраженных в виде чисел с плавающей

35 запятой, содержащее два входных узла, сумматор порядков,узел неравноэнач° ности, два сумматора накопления результатов положительных и отрицательных произведений, блок преобраэова20 ния отрицательных чисел в дополнительный код, сумматор произведений и выходной узел,Энаковые выходы входных узлов подключены к двум входам узла неравнозначности, а выходы разрядов порядков соединены со входами сумматора порядков. Выход сумматора порядков подключен к третьему входу узла неравнозначности, первый выход которого соединен со входом суммато30 ра накопления результатов положи8427б8 тельных произ ведений, а второй выход подключен ко входу сумматора накопления результата отрицательных произ вев дений, выход последнего подключен ко входу блока преобразования отрицач Ьльных чисел в дополнительный код, первый вход суматора произведений соединен с выходом сумматора накопления результата положительных произведений, а второй вход — с выходом блока преобразования отрицательных чисел в дополнительный код, выход сумматора произведений соединен со входом выходного узла устройства цифровой корреляции (2) .

Недостаток известного устройства большая статическая погрешность при ограниченном числе выборок.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является цифровой коррелятор, предназначенный для обработки случайных величин, представленных в нормальной форме и содержащий два аналого-цифровых преобразователя, два входных регистра, сумматор произнедений, промежуточные (нходное и выходное) ЗУ, а также множительное устройство, состоящее из узла неравнозначности, сумматора порядков и умножителя мантисс.

В сумматоре порядков определяется значение порядка произведения, в умножителе — мантисса производения модульных значений перемножаемых ве (ичин, а в узле неравнозначности определяется знак произведения, Полученные таким образом произведения поступают на сумматор произведений, которые затем заносятся в ЗУ В(Й) для промежуточного хранения. Окончательная величина оценки значений корреляционной функции R(к) формируется на выходе сумматора произвеДений (3) .

Недостатком такого коррелятора является низкое быстродействие.

Цел ь и з о бр ете ни я — ув ели чени е быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой коррелятор, содержащий два аналого-цифровых преобразователя, входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелятора, а выходы подключены ко входам соответственно первого и второго регистров, выход знакового раз— ряда каждого регистра подключен к соответствующему входу блока неравнозначности, выход которого соединен g первым входом блока суммирования йроизведений, второй вход которого подключен к выходу сумматора порядков, входы которого подключены к соответствующим разрядным выходам первого и второго регистров разрядные выходы первого регистра подключены к соответствующим входам первого блока памяти, выходы которого соединены с соответствующими

20

65 разрядными входами первого регистра, выход блока суммирования произведений соединен со входом второго блока памяти, выход которого подключен к третьему входу блока суммирования произ— ведений, введены блок элементов И, блок сравнения и блок сложения мантисс, причем первые входы блока сложения мантисс и блока элементов И подключены к соответствующим разрядным выходам первого регистра, вторые входы блока сложения мантисс и блока эле1ментов И подключены к соответствующим разряднйм выходам второго регистра, вход блока элементов И соединен с первым выходом блока сравн ения, второй вход которого подключен к выходу блока сложения мантисс, а выход блока сравнения соединен с четвертым входом блока суммировани я произ ведений.

На чертеже показана структурная схема цифрового коррелятора.

Коррелятор содержит входной аналого-цифровой преобразователь 1, регистры 2 и 3, первый блок 4 памяти, аналого-цифровой преобразователь 5, блок б неравнозначности, сумматор 7 порядков, блок 8 суммирования произведений, второй блок 9 памяти, блок

10 умножения порядков, блок 11 сложения мантисс, блок 12 элементов И, блок 13 сравнения.

Входы двух аналого-цифровых преобразователей 1 RBJIHIOTcH соответственно первым и вторым входами цифрового коррелятора, а выходы соединены с одноименными входами двух регистров 2 и 3, каждый из которых имеет выход знакового разряда и выходы разрядов порядка и мантисс. Дополнительно регистр 2 связан с блоком

4 памяти,, выходы з наковых разрядов регистров 2 и 3 подключены ко входам блоков неравнозначности, а выходы разрядов порядка — ко входам сумматора 7 порядков блока 10, умножения. порядков. Выходы всех разрядов мантисс регистра 2 подключены к первому входу блока 11 сложения мантисс, а выходы всех разрядов мантисс, за исключением старшего регистра 3. ко второму входу, Информационный вход блока элементов И 12 подключен к выходу блока 11 сложения мантисс, а выход ко входу блока 8 суммирования произведений. Управляющий вход блока элементов И 12 соединен с выходом блока 13 сравнения, входы которого подключены к выходам старших разрядов мантисс регистров 2 и 3. Выходы блока неравнозначности и сумматора

7 порядков соединены с одноименными нходами блока 8 суммирования произведений, последний дополнительно связан с промежуточным блоком 9 памяти. Блок 11 сложения мантисс предназначен для формирования значений приближенного произведения. Блок эле842768 ментов H 12 выполняет функцию ключа, который, в зависимости от управляющего сигнала, формируемого блоком сонпадения, пропускает, т.е. передает значение приближенного произведения на сумматор произведений; или запрещает его выдачу, что равносильно передаче нулевой величины на сумматор произв ведений. Блок 13 сравнения сравнивает значения старших разрядов нормализованных сомножителей и вырабатывает управляющий сигнал в блок элементов

И 12. При выработке последнего используется информация о состоянии старших разрядон перемножаемых мантисс.

Так как любое двоичное число, не равное нулю (н случае представления его в нормальной форме) всегда несет единицу в старшем разряде мантисс, а число, равное нулю, имеет нулевое ее значение, то в старшем разряде мантиссы записана нулевая величина, Поэ- 2{) тому управляющий сигнал формируется только при равенстве единичному значению обоих старших разрядов сомножителей, что является признаком не нуленого значения. При равенстве одного из сомножителей нулю, т. е. отсутствии одного из старших разрядов, управляющий сигнал не будет выработан. Это соответствует действительному результату умножения в случае, когда один иэ сомножителей равен нулю.

Цифровой коррелятор работает следующим образом.

На нходы устройства поступают соответствующие сигналы х (t) и у (t) .

Пройдя входные преобразователи 1 и

5, их сцифрованные значения, представленные н нормальной форме, после промежуточного хранения на соответст.вующих регистрах 2 и 3 и задержки 40 в блоке 4 памяти поступают н а входы блока 10. При этом порядок произведений и знак формируются с помощью сумматора 7 порядков и блока .б неравнозначности. Приближенная неличина про- 45 изведения мантисс вычисляется с помощью блока сложения мантисс, блока элементов И 12 и блока 13 сравнения.

Полученные таким образом значения приближенных произ ведений поступают на вход блока 8 суммирования произведений, на котором совместно с информацией, хранимой в блоке 9 памяти формируется окончательная оценка корреляционной функции.

Х31{ П М> 61Ц П

j+K 1

При этом умножение сумьы модулей мантисс на величину 2 1 осуществляется 60 при помощи со от нетст вующей коммут ации их разрядон со сдвигом на один разряд вправо, Учет произведений коэффициентов при старших разрядах х1;, H у„; производится с помощью 65 блока совпадения, который формирует соответствующий у пранл яюиэ1й сигнал на выдачу величины приближенного произведения в другие вычислительные узлы.

Таким образом, предлагаемый цифровой коррелятор не содержит умножителя мантисс и поэтому способен обеспечить существенное повышение быстродействия. По точности работы предлагаечный коррелятор уступает известному на 2%, однако имеет несомненное преимущестно перед релейными, знаковыми корреляторами и корреляторами с логическими схемами умножения, особенно в области малых значений коэффициента корреляции, что важно при их практическом использовании н системах автоматического управления и контроля радиолокационных устройств.

Формула изобретения

Цифровой коррелятор, содержащий два аналого-цифровых преобразонателя, входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелятора, а выходы подключены ко входам соответственно первого и второго регистров, выход знакового разряда каждого регистра подключен к соответствующему входу блока неравнозначности, выход которого соединен с первым входом блока суммирования произведений, второй вход которого подключен к выходу сумматора порядков, входы которого подключены к соответстнующим разрядным выходам первого и второго регистров, разрядные выходы первого регистра подключены к соответствующим входам первого блока памяти, выходы которого соединены с соответствующими разрядными входами первого регистра, выход блока суммирования произведений соединен со входом второго блока памяти, выход которого подключен к третьему входу блока суммиронания произведений, о т л и чающий с я тем, что с целью повышения быстродействия, н цифровой коррелятор введены блок элементов И, блок сравнения и блок сложения мантисс, причем первые входы блока сложения мантисс и блока элементов И подключены к соответствующим разрядным выходам первого регистра, вторые входы блока сложения мантисс и блока элементов И подключены к соответствующим разрядным выходам второго регистра, вход блока элементов И соединен с первым выходом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока сложени я мантисс, а выход блока сравнения соединен с четвертым входом блока суммиронания произведений.

И сто чни ки и н формации, принятые но внимание при экспертизе

1. Грибанов Ю.И., Г.П.Веселова, В.Н,Андреев. Автоматические цифровые

842768

Составитель В.Жовинский

Редактор И,Ковальчук Техред 3. Фанта Корректор С.Щомак

Заказ 5101/59 Тираж 745 Подпи сн ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раумская наб,, д, 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 корреляторы. М,, Энергия, 1971, с. 110, 138.

2. Патент США 9 3863058, кл „235152, 1975.

3. Е ри баиов Ю.H ..,,Веселова Г ° П., Андреев, В.Н.Автоматические цифровые корреляторы. М., Энергия, 1971, с. 15 3 (прототип) .