Цифровой знаковый коррелометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

{11)962975 Г

1 фф

j г (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21. 01. 80 (21) 2911427/18-24 ($1) М. ICn.3

G 06 F 15/336 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СГCP ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 681. 323 (088. 8) Опубликовано 300982. Бюллетень ¹35

Дата опубликования описания 30.09.82 (7 2) Авторы. изобретения

T.È.ÈàêàèìåHêo, Ю.С,Ицкович и Ю.С.Парижский (71) Заявитель (5 4) ЦИФРОВОЙ 3НАКОВЫИ КОРРЕЛОМЕТР

Изобретение относится к области цифровой, s частности, корреляционной обработки случайных процессов в реальном масштабе времени и может быть применено в различных цифровых комплексах.

Известный знаковый коррелометр 1) на базе промышленного анализатора

AH-1024-4 содержит сдвиговый. регистр, триггеры,.схемы совпадений, регистры памяти, импульсно-потенциальные ключи, шифратор, адресный регистр и запоминающее устройство (зу) .

Это устройство может определять большое число ординат корреляционной функции, соответствующих различным задержкам ттроцесса, однако все ординаты относятся к автокорреляционной функции бдного процесса, поступающего йа вход коррелометра.

Возникающая часто на практике задача вычисления нескольких автокорреляционных функций различных процесcos и тем болЕе матрицы взаимнакорреляционных и автокорреляционных функций нескольких процессов не мо.жет быть решена с помощью известного коррелометра, что обусловливает ограниченность его функциональных возможностей, Кроме того, недостатком является ненормированность и нецентрированность оценки корреляционной функции, так как в нем предусмотрена лишь операция добавления "1" к информации, записанной ранее в соответствующем канале. При этом минимальное значение оценки корреляционной функции равно нулю, а максимальное зависит от времени наблюдения процесса и равно числу накопившихся за это время единиц. Ненормированность и нецент1S рированность вычисляемой оценки и ее зависимость от времени наблюдения также существенно ограничивают функциональные возможности устройства и усложняют использование выходного

2О сигнала коррелометра для дальнейшей (послекорреляционной) обработки процессов и принятия решений, особенно в случае работы с матрицей корреляционных функций.

Известен коррелометр, содержащий генератор импульсов и расйределитель импульсов (играющий роль блока управления), два блока памяти, сумЗО матор, дешифратор, преобразователи

962975 сигналов, блоки памяти знаков и т.д. Г2).

Недостаток этого коррелометра состоит в большой сложности, связанной с полиоразрядными арифметическими действиями, а также с тем, что определяются только авто- ивзаимнокорреляционные функции (ВКФ).и отсутствует возможность автоматически определять матрицу ВКФ. Другие недостатки-коррелометра аналогичны не- 30 достаткам вышеописанного.

Цель изобретения - упроцение коррелометра и расширение его функциональных воэможностей за счет вычисления матрицы корреляционных 35 функций

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой знаковый коррелометр, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, два блока памяти, сумматор, дешифратор, регистр, нведены элемент И, наборное поле матрицы корреляционных функций, два триггера, накапливающий сумматор, два сдвигаюцих регистра, коммутатор, входы которого подключены соответственно к первым выходам сумматора и регистра, а выход соединен с первым входом первого сдвигающего регистра, второй вход которого соединен с вторым выходом сумматора, входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго триггеров, к выходуЗ5 первого сдвигающего регистра и к первому выходу второго сдвигающего регистра, входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам распределителя импульсов и 4р к выходу первого блока памяти, входы которого соединены соответственно с выходом первого сдвигающего регистра и с выходом накапливающего сумматора, вход которого подключен 45 к третьему выходу распределителя импульсов, второй вход .которого соединен с первым выходом дешифратора, вход которого является первым входом коррелометра, а выход подключен к первому входу элемента И, второй вход которого является вторым входом коррелометра, а выход соединен с входом второго блока памяти, выход которого подключен к входам наборного поля матрицы корреляционных функций, выходы которого подключены к входу .регистра, второй выход которого соединен с входом первого триггера, вход второго триггера подключен к второму выходу второго сдвигающего регистра.

На чертеже показана структурная схема знакового коррелометра.

В схеме последовательно соединены дешифратор 1 кода номера процесса, 65 элемент И2 входного сигнала, блок 3 памяти, наборное поле 4, матрицы корреляционных функций и регистр

5 очередности выдачи знаков. Столбцовый выход сдвигового регистра 5 подключен к триггеру б знака, выход которого подключен к входу переноса сумматора 7, строковый выход регистра 5 связан через коммутатор 8 с последовательным входом сдвигового регистра 9. Сдвиговый регистр 10, сумматор 7 соединены в кольцо со сдвиговым регистром 9 и блоком 11 памяти.

Выход младшего разряда сдвигового регистра 10 подключен к входу триггера 12 произвецений знаков, выход которого подключен к управляюцему входу сложения или вычитания сумматора 7. Входы адреса блока 11 памяти подключены к выходу накапливающего сумматора 13 адреса, который имеет вход модификации адреса блока памяти и вход модификации зоны блока памяти, подключенные к выходу распределителя 14 импульсов, два других выхода которого подключены соответственно к входам установки нуля старших разрядов и установки единицы младших разрядов сдвигового регистра 10, а вход подключен к генератору 15 импульсов.

Принцип работы цифрового знакового коррелометра заключается в следующем.

Входные знаковые сигналы через элемент И2, стробируемые сигналом с дешифратора 1 кода номера процесса, записываются в блок 3 памяти.

После того как в нем записаны все входные знаковые сигналы процессов, подлежащих корреляционной обработке, на распределитель 14 импульсов с пускового выхода дешифратора 1 номера процесса поступает сигнал, запускающий распределитель 14„ состоящий из счетчика и дешифраторов, и синхронизируемый задающим генератором 15> который начнет формировать управляюцие сигналы на блоки коррелометра, при этом с блока 3 памяти знаковые сигналы через наборное поле 4 поступают в регистр 5 очередности выдачи знаков. Наборное поле

4 перемычек соединяет в определенном порядке элементы блока 3 памяти с разрядами регистра 5 в .зависимости от требуемого вида вычисления матрицы корреляционных функций.

Таким образом, знаки процессов будут записаны в регистр 5 очередности выдачи знаков в строго определенной последовательности, зависящей от вида наборного поля 4. Столбцовый выход регистра 5 очередности выдачи знаков подключен к триггеру б знака, в котором хранится знак обрабатываемого процесса в текущий

962975 момент времени, а строковый выход регистра 5 через коммутатор 8 подключен к последовательному входу сдвигового регистра 9. Знаки процесcos ("0" или "1") в текущем .и ряде предыдущих моментов квантования хранятся в отведенных для каждого процесса ячейках блока 11 памяти.

ИНформация иэ ячейки блока 11, отведенной для первого обрабатываемого процесса, выводится через сдвиговый регистр 10.и сумматор 7 в сдвиговый регистр 9, сдвигается на один разряд в сторону младших разрядов, причем в старший разряд сдвигового регистра 9 записывается текущее значение знака процесса со строкового выхода регистра 5 очередности выдачи знаков, после чего информация иэ регистра 9 записывается в прежнюю ячейку блока 11 памяти.

Далее информация выводится из следующей ячейки, отведенной для хранения значений знаков другого процесса сдвигается на один разряд в сторону младших разрядов, причем в старший разряд сдвигового регистра 9 записывается текущее значение знака соответствующего процесса со строкового выхода регистра 5 очередности выдачи знаков, после чего информация вновь записывается в ту же ячейку блока 11 йамяти. Таким образом процесс продолжается до последней ячейки, отведенной для хранения значений знаков. Затем производится вычисление значений корреляционных функций для различных значений аргумента (времени задержки), для чего из блока 11 выводятся знаки соответствующего процесса в сдвиговый регистр 9 и проводится сравнение каждого разряда этого регистра (соответствующего знаку процесса, задержанному на время T = n д«, где и — номер разряда, д Г " период квантования) с текущим значением знака про- цесса, записанным через. столбцовый выход регистра 5 в триггер 6 знака, выход которого подключен ко входу переноса в младший разряд сумматора

7. Сравнение производится в младшем разряде сумматора 7. Выход младшего разряда сумматора 7 подается через коммутатор 8 на последовательный вход сдвигового регистра 9 и производится сдвиг его содержимого в сторону младших разрядов. В результате повторения этой операции М раэ в этом регистре будет зафиксирован ðå.эультат сравнения знаков процесса, .задержанных на время и Ь Г(1 - n c Ñ), с текущим значением знака Процесса, где N — определяемое число значений корреляционной функции. Информация иэ регистра 9 переписывается so вспомогательную .ячейку блока 11. Затем происходит усреднение полученных результатов сравнения знаков по правилу экспоненциального усреднения

5 к;(ид«.) =2 В„.(идТ)+К„.,(ид )-2 « р,„„(ид ), (1) где P.„. (пав.-) - n-oe значение корреляционной функции в i-ый такт дискретизации вычислений по формуле (13;

В„(п дс ) sin n<(t). sing nc(t+

+й g© ) - результат сравнения знаков процессов, записанных в и-м разряде вспомогательной ячейки блока 11 памяти; и 1 — номера процессов, 2 " — коэффициент, определяющий постоянную времени усреднения °

Следует отметить, что информация в блоке 11 распределена по зонам, причем количество эон равно количеству элементов матрицы корреляционных функций, а в каждой зоне количество ячеек равно количеству значе25 ний корреляционной функции, которое необходимо вычислить (N).

Экспоненциальное усредйение по формуле (1) происходит следующим образом.

30 На вход модификации эоны накапливающего сумматора 13 адреса поступает сигнал, по которому в этом сумматоре устанавливается число, соответствующее адресу первой ячейки первой

35 зоны Зу 11.

Информация иэ кажцой ячейки этой зоны поочередно обрабатывается в сумматоре 7 следующим образом.

Из и-й ячейки через сдвиговый рв4р гистр 10 и сумматор 7 в сдвиговый регистр 9 переписывается со знаком значение корреляционной функции, соответствующее задержке и ЬГ

I вычисленное в предыдущем такте

4$ дискретизации Й„,,(пд«; ) . Это значение в сдвиговом регистре 9 сдвигается на q разрядов в сторону младших разрядов, что соответствует получению величины, равной последне5О му слагаемому в выражении (1), Далее сдвиговый регистр 10 из блока 11 переписывается содержимое вспомогательной ячейки и сдвигается в сторону младших разрядов так, что значение младшего разряда сдвигового регистра 10 переписывается в триггер 12 произведения знаков, выход которого подключен ко входу сложениевычитание сумматора 7. Затем старшие ц+1 разрядов сдвигового регистра

10 устанавливаются в "0", а остальные в "1", что равносильно записи в этот

,регистр положительного числа 2 Ф.

В зависимости от того, записана в

65 триггере 12 "1" или "0", содержимое

962975 формула изобретения

50 сдвигового регистра 10 прибавляется к значению -2 R (и Щ или вычитается из э . ого значения, имеющегося в сдвиговом регистре 9. Выполнение усреднения заканчивается прибавлением к содержимому сдвигового регистра 9 числа Й„ Л (и ar.-), вновь переписанного из и-й ячейки первой эоны блока

11. Суммарное значение В.; (пд Г ), полученное в результате этих операций, и соответствующее одному значению 10 корреляционной функции, вновь записывается в ту же ячейку блока 11 памяти, Далее на вход модификации адреса накапливающего сумматора 12 подается сигнал, по которому адрес блока

11 памяти увеличивается на единицу, и производятся те же операции, что и с предыдущей ячейкой„ в результате которых находится следующее значение корреляционной функции. 20

Ан алогичным образ ом вычисляются усредненные значения и других.значений корреляционной функции, занимающих данную зону блока 11, а также других автокорреляционных и взаимнокорреляционных функций матрицы, занимающих соответствующие зоны блока 11.

Предложенное техническое решение особенно эффективно при использовании в сложных комплексах цифровой обработки случайных процессов, так как оно обеспечивает вычисление матрицы корреляционных функций, их центрирование и нормирование.

Указанные характеристики позволяют существенно, расширить функциональ- З ные возможности цифровых комплексов обработки случайных процессов, повысить их точность и упростить методы и аппаратуру послекорреляционной обработки. 40

Цифровой знаковый коррелометр, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, два блока памяти, сумматор, дешифратор, регистр, отличающийся тем, что, с целью упрощения коррелометра и расширение функциональных возможностей за счет вычисления матрицы корреляционных функций, в коррелометр введены элемент И, наборное поле матрицы корреляционных функций, два триггера, накапливающий сумматор, два сдвигающих регистра, коммутатор, входы которого подключены соответственно к первым выходам сумматора и регистра, а выход соединен с первым входом первого сдвигающего регистра, второй вход которого соединен с вторым выходом сумматора, входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго триггеров, к выходу первого сдвигающего регист-, ра и к первому выходу второго сдвигающего регистра, входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам распределителя импульсов и к выходу первого блока памяти, входы которого соединены с выходом первого сдвигающего регистра и с выходом накапливающего сумматора, вход которого подключен к третьему выходу распределителя импульсов, второй вход которого соединен с первым выходом дешифратора, вход которого является первым входом коррелометра, а выход подключен к первому входу элемЕнта И, второй вход которого является вторым входом коррелометра, а выход соединен с входом второго блока памяти, выход которого подключен к входам наборного поля матрицы корреляционных функций, выходы которого подключены к входу. регистра, второй выход которого соединен с входом первого триггера, вход второго триггера подключен к второму выходу второго сдвигающего регистра, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1; Курочкин С.С. Многоканальные счетные системы и коррелометры. М., "Энергия", 1972, с. 2бЗ.

2. Грибанов Ю.И. и др. Автоматические цифровые корреляторы. М., ."Энергия", 1971, с. 175-181 (прототий) .

962975

СОставитель В.Жовинскнй

Техред А.Бабинец Корректор С.Шекмар

Редактор T.Ïîpòíàÿ

Филиал ППП "Патент", i . Ужгород„ ул. Проектная, 4

Заказ 7516/71 Тираж 731 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений н открытий

123035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5