Устройство для определения коэффициентов разложения корреляционной функции по системе ортонормированных базисных функций
Союз Советсиик
Социалистичесиик
Респубттии
К АВТОРСКОМУ CSkggТВЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. саид-еу (22) Зая влено 0 7. 04. 80 (2 I ) 29045 34/18- 24 (51)М. Кл. с присоединением заявки Н (23) Приоритет
С 06 Г 7/19 (Осудврственный квмитвт
Опубликовано 23.01 ° 82 Бтоллетеиь Н 3 во делам изабретенкй и открыткй (53) УДК 681 333 (o88. 8) Дата опубликования ояисания23.01.82 (72) Авторы изобретения
В.И.Роменский и И.В.Роменский
Серпуховское высшее военное командное училище им. Ленинского комсомола (71) Заявитель (Я) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ
РАЗЛОЖЕНИЯ КОРРЕЛЯЦИОННЫМИ ФУНКЦИИ ПО СИСТЕМЕ
ОРТОНОРМИРОВАННЫХ БАЗИСНЫХ ФУНКЦИЙ
Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для измерения характеристик случайных сигналов, и может найти применение при классификации аналоговых сигналов (например электроэнцелограмм ) на основе определения коэффициентов разложения корреляционной функции исследуемого сигнала по базисным системам ортонормированных сигналов набора.
Известно устройство косвенного измерения корреляционной функции случайного сигнала, основанное на определении коэффициентов разложения измеряемой функции по базисным системам ортонормированных сигналов, например по базисным системам ортонормированных сигналов Лагерра и экспоненциальных сигналов.
Устройство содержит блок нормиро-. вания времени наблюдения реализации, фильтры Лагерра, блоки умножения и блоки усреднения. В результате получают напряжения, пропорциональные по величине коэффициентам разложения корреляционной функции по базису Лагерра (1 ).
Недостаток этого устройства — возможность использования одного базиса функции.
Известно также устройство, содер жащее масштабный блок, блок фильтров, то многоканальный блок умножения, многоканальный блок усреднения и многоканальный блок аналоговой памяти 12).
Недостатком известного устройства является то, что определение коэффи" циентов разложения корреляционной функции случайного сигнала только по одному базису (по базису Лаггерра или по базису экспоненциальных функций), тогда как при классификации сигналов
20 возникает задача определения указанных коэффициентов по множеству бази сов ортонормированных сигналов (по базисам набора). (1) 5Е где
3 9002
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет рас" вирения класса базисных функций.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения коэффициентов разложения корреляционной функции по системе ортонормированных базисных функций, содержащее первый масштабный блок, выход которого подключен ко входу многоканального бло- IO ка апериодических фильтров, выход которого подключен соответственно к первому входу многоканального блока умножения, второй вход которого обьединен со входом первого масштабного 15 блока и является входом устройства, выходы многоканального блока умножения через многоканальный блок усред нения соединены соответственно.со входами многоканального блока знало- рв говой памяти, введены многоканальный блок вычитания, первый и второй многовходовые сумматоры, блок памяти, аналого-цифровой преобразователь,пос" ледовательно соединенные интегратор, аналоговая запоминающая ячейка, квадратор, второй масштабный блок и многоканальный масштабный блок, выходы которого соединены с первой группой входов многоканального блока вычитания, вторая группа входов которого соединена с соответствующими выходами многоканального блока аналоговой памяти, выходы блока вычитания подключены к соответствующим входам первого многовходового сумматора, выход которого соединен с первым входом второго многовходового сумматора, выход которого через аналогоцифровой преобразователь соединен с блоком памяти, выходы которого соединены соответственно с группой входов второго многовходового сумматора.
Работа устройства основана на . разложении корреляционной функции
Rq<> случайного сигнала x(t)no базисным функциям. Коэффициенты разложения определяются по формуле т
СКР=ГКХ(т)ЧКР(С) д7!
1еке ((1 е=е (к = е, е, ...м195 4
N " "количество базисов в наборе;
Т " время наблюдения реализации, Реализацию случайного сигнала
x(t) нормируит в соответствии со временем ее наблюдения.
Нормированную реализацию
x„ (t) Ч 7 x (t) (2) подвергают экспоненциальной фильтрации.
Составляющие нормированной реализации
2 .(С1т у ()= 5 х„й,-с)е дц=,z.. y„ о
13) модулируют исходной реализацией х((.). Полученные при этом сигналы
x» (+) =x» (+,> () З =1,g.. "q,„(4) усредняют за время наблюдения реализации исследуемого сигнала
x 1 о напряжения 49 4 (т) и запоминают. Исходную реализацию случайного сигнала x(t) дополнительно усредняют . эа время наблюдения реализации Z„(t) - f (И (7) о Полученное при усреднении (9) напряжение Z> >= Z>(T) (8) запоминают и производят квадратичное преобразование запомненного напряжения (9). Преобразованное напряжение Z = Z< (9) нормируют s соответствии с величи,ной, обратной значению времени наблюдения реалиЗации. На основе нормированного напряжения (1О) формируют напряжения, обратно пропорциональные по величине коэффициентам 1б " 8 аргументов исходнои базисной системы оЕтонормированных на интервале (000 )с,игналов . фут, „® =. Б ®; 8 1=4,2" И1, базисные системы ортонормированных сигналов набора; К вЂ” номер базиса в наборе; номер ортонормированного сигнала в. К-ом базисе; (12) где J — табличные коэффициенты аргумента; g — временной масштаб базисной системы (12). 5 9002 Причем коэффициенты базисной системы (12) определяются по формуле "13 =We);3, где j.. — табличные коэффициенты ба1 зиса (12), а величину временного масштаба g выбирают такой, чтобы можно было с заданной точностью пренебречь величинами о %1 f.(ñ)=Õò" е При этом можно считать, что функции (12) ортонормированы на конечном интервале go ). Количество ортонор15 мированных функций пХ базиса (12) берется таким, чтобы можно было с заданной точностью представить весь анализируемый класс корреляционных функций. Из запомненных (6) и сформированHbIx напряжений Z4 f } j (15) получают раэностные напряжения. Производят весовое суммирование разност ных напряжений Zg>= х -- 2 (16) в соответствии с матрицей коэффициентов (13) исходной базисной системы (12) и получают напряжения %1 ч — Х !",! 2 1-,) пропорциональные по величине коэффи- 3g циентам разложения Т 18 c„=Ха„(т)g () Корреляционной функции по исходной базисной системе (12), 40 Все перечисленные операции (действия) выполняются в процессе анализа одной реализации случайного процесса. Используя результаты анализа реализации случайного сигнала (получен- 4> ные напряжения (17), для каждого очередного К-го базиса )9qg(+)$<", М= Л.. N) формируют напряжения, пропорциональные по величине коэффициентам разложения (1)корреляционной функции по указанному базису, путем весового суммирования напряжений (17) в соответствии с матрицей ядер Фурье С1кЕ1 = Х1,-(х) ук, СХ)йХ; Х=- /т; Е=4,<.. n« 1-412 .. nu 95 б исходного базиса jg )y )1 и очередно1 го К-го базиса набора в °,1и тке(х) р 4;ортонормированных на интервале 0,1. Сформированные при этом напряжения иу -ВкЕ- Е с1к 1 и1 (Е= Д...nw) 1=1 преобразуют в цифровые коды и запоминают их. Значения ядер Фурье (19) вычисляет ся заранее на ЦВИ и хранятся на ка" ком-нибудь носителе информации. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит одноканальный масштабный блок 1 и многоканальный блок 2 апериодических фильтров, многоканальный блок 3 умножения и многоканальный блок 4 усреднения, многоканальный блок 5 аналоговой памяти, интегратор 6, аналоговую запоминающую ячейку 7 и квадратор 8, одноканальный масштабный блок 9, многоканальный масштабный блок 10, аналогоцифровой преобразователь 11, блок !2 памяти, многоходовые сумматоры 13 и 14, многоканальный блок 15 вычитания. Вход устройства соединен с объединенными входами блоков 1 и 3 и интегратора 6. Выход блока 1 через последовательно соединенные блоки 2-5 и 15 связан с группой входов блока 14, который группой выходов соединен с первой группой входов блока 13. Группа выходов блока 12 связана со второй группой входов блока 13. Выход интегратора 6 соединен через последовательно соединенные аналоговую запоминающую ячейку 7, квадратор 8 и блоки 9 и 10 с соответствующей группой входов блока 15. Выход блока 13 через аналого-цифровой преобразователь 11 соединен с группой входов блока 12. Устройство для определения коэффициентов разложения работает следующим образом. Перед осуществлением анализа реализации (С) устройство приводится в исходное состояние. При этом также устанавливаются коэФфициенты передачи масштабных блоков 1, 9 и 10 и блока 14 (в соответствии с (2), (12), (15), (14)), постоянные времерестраивать блок 13 на нужные коэффициенты передачи. Предлагаемое устройство позволяет производить определение коэффициентов разложения корреляционной функции случайного сигнала по множеству (набору) базисных систем (в отличие от известных, которые обеспечивают нахождение укаэанных коэффициентов только по одному базису). Оно значительно облегчает процесс классификации случайных процессов (сигналов) по их корреляционным функциям. Время ортогонального анализа корреляционных Функций случайных процессов по множеству базисов с помощью предлагаемого способа остается соизмеримым с временем анализа указанных функций известными способами по одному базису, Это обеспечивается тем, что анализ случайного процесса на интервале наблюдения (отJ производится один раз. На основе результатов этого анализа с помощью быстро выполняемых операций весового суммирования уже рпределяются коэффициенты разложения корреляционной функции по базисным системам набора. Устройство работает без предварительного центрирования случайного сигнала. В блоке 14 производится весовое суммирование этих напряжений в соответствии с формулой <17). Полученные на выходах блока 14 напряжения пропорциональны по величине коэффициентам разложения (18) "корреляционной функции (2} по исходной базисной системе (12). На этом заканчивается процедура анализа реализации x(t), производимого на интервале (от ). Далее выполняются только быстрые операции весового суммирования (20) в блоке 13. При этом для каждого очередного К-го базиса, по которому производится ортогональное разложение (1), осуществляется настройка блока 13 на коэффициенты передачи, соответствующие значениям ядер Фурье а<<„., Ь = 1,2,...,п, i=1,2,...,пЯ и Формируются напряжения коэффициентов разложения корреляционной функции случайного сигнала. Сформированные в Ф блоке 13 напряжения преобразуются 50 аналого-цифровым преобразователем ll в цифровые коды, которые запоминаются в блоке 12. В последнем, кроме текущих цифровых кодов коэффициентов разложения (1), также хранятся значения вычисленных заранее на ЦВМ ядер Фурье a< „(K = 1,2,3,...,N). Представляется возможным, вызывая цифровые коды величин ах ; из блока 12, пе Формула изобретения Устройство для определения коэффициентов разложения корреляционной функции по системе ортонормированных базисных функций, содержащее первый масштабный блок выход которого подключен ко входу многоканального блока апериодических Фильтров, выход которого подключен к первому входу многоканального блока умножения, второй вход которого объединен со входом первого масштабного блока и является входом устройства, выходы многоканального блока умножения через многоканальный блок усреднения соединены соответственно со входами многоканального блока аналоговой памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет расширения класса базисных функций, в устройство введены многоканальный блок вычитания, первый и второй многовходовые сумматоры, блок памяти, аналого-цифровой преобразователь и последовательно соединенные интегратор, аналоговая 7 9002/ ни интегратора 6, интеграторов блока 4 и апериодических фильтров блока 2 по формуле (5). Реализация случайного сигнала x(t) подается на вход устройства. При этом на выходах блоков 1 и 3 появляются сигналы соответственно вида (2), (3), (4). После усреднения сигналов (5) в блоке 5 запоминаются напряжения (б), 10 В интеграторе 6 осуществляется усреднение реализации случайного сигнала x(t) в соответствии с формулой (7). Полученное при этом напряжение (8) запоминается в ячейке 7. запом- ts ненное напряжение преобразуется в квадраторе 8. Преобразованное напряжение (9) нормируется в блок 9 согласно выражению (10). Полученное при этом напряжение поступает ча вход блока 10, на выходах .которого появляются напряжения (15). В блоке 15 из этих напряжений и напряжений (6) формируются разностные напряжения (16), которые подаются на входы бло- 2s ка 14. Составитель В.1"овинский Редактор Л.Филиппова Техред А.Ач Корректор Л.Шеньо Заказ 12184/67 Тираж 731 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Москва, 1-35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4 9 900295 10 запоминающая ячейка, квадратор, вто- ватель соединен с блоком памяти, вырой масштабный блок и многоканальный ходы которого соединены соответственмасштабный блок, выходы которого сое Но с группой входов второго многовходинены с первой группой входов много дового сумматора. канального блока вычитания, вторая группа входов которого соединена с Источники информации, соответствующими выходами многока- принятые во внимание при экспертизе нального блока аналоговой памяти, 1. Статистическое моделирование дивыходы блока вычитания подключены к намических систем средствами ABT. соответствующим входам первого многоi10 Под ред. Витенберга И.М. M., "Мавходового,сумматора, выход которого шиностроение", 1976, с. 114, 118. соединен с первым входом второго мно- 2. Новинский В.Н. и Арховский В.О. говходового сумматора, выход которо- Корреляционные устройства. М.,"Энерго через аналого-цифровой преобразо- гия", 1974, с. 46 (прототип3.
