Циклический коррелометр

 

ЦИКЛИЧЕСКИЙ КОРРЕЛОМЕТР, содеркгивий первый сумматор и делитель частоты, генератор такто;рых импульсов , блоки памяти и блок умножения, первый, вход которого является первым входом коррелометра, а второй вход подключен к выходу первого блока памяти , информационный вход которого является вторым вЯодом коррелометра, а управляюи Ий вход подключен к выходу делителя частоты, вход которого соеди ен с выходом генератора тактовых импульсов и уп: равпяюв91м входом второго блока памяти , выход блока уАЮожения подключен к входу первого сумматора, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона намерений, в него введены управляемой делитель, второй су1« атора, счетчик импульсов и элемент НЕ, выход которого соеди-. йен с вторым входом первого сукматора , шход которого подключен к информационноку входу утфавляеього делителя , утфавляющий вход которого подключен к выходу счетчика импульсов, вход которого ссэединенс выходом де:лителя частоты, выход управляемого делителя подключен к первому входу i второго cyfwaTopa, второй вход которого подключен к влходу второго блока памяти, соединенному с входом элемента НЕ, выход второго сумматора подключен к информационно входу второго блока памяти и является выходом коррелометра. iD W N

as (fl) СОЮЗ COBETCH)4X

3I

РЕСПУБЛИК фВ" СЪ6(; 7 19

> ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIUlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

rOChrPAPCTBEHHbN HOMHTET QCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТКОЙ (21) 3500703/18-24 (22) 18.10 ° 82 (46) 30.01.84. Вюл. в 4 (72) В.И.Ватищев и A.A.Ðàôàëîâè÷ (71) Куйбыаевский ордена. Трудового

Красного Энамени политехнический институт им. В.В.Куйбыаева (53) 681.3(088.8) .(56) 1. Патент QUA 9 3147373, кл 42 1 4 47/19 опублик. 1964.

2. Балл Г.А.Аппаратурный корреляционюай анализ случайных процессов.

М., Энергия, 1968, с. 55-63, 144, рис. 2. 15 (прототип) . (54) (57) ЦИКЛКЧЕСКИЯ KOPPEJIOMETP r содеркащий пернай сумматор и делитель частоты, генератор тактовых импульсов, блоки памяти и блок уинощения, первый вход которого является первым эх@дом корреломзтра, . а второй вход подключен к выходу первого блока памяти, информационный вход которого является вторым входом коррелометра, а управляющий вход подключен к выходу делителя частоты, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и уп: равляющим входом второго блока памяти, выход блока увжоиения подключен к входу первого сумматора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения диапазона измерений, в него введены управпяеваай делитель, второй су ееатора, счетчик импульсов и элемент ИЕ, наход которого соеди-. нен с Вторым входом первого сумматора, выход которого подключен к инфор мационнощ входу управляемого делителя, управляющий вход которого подключен к выходу счетчика импульсов, вход которого соединен с выходом де-, лителя частоты, жход управляемого @ делителя подключен к первому входу второго сумматора, второй вход кото« рого подключен к выходу второго блока памяти, соединенному с входом элемента. ЙЕ, выход второго сумматора подключен к информационному sxoду второго блока памяти и является выходом коррелометра.

1070571

Изобретение относится к специализированным вычислительным средствам„ предназначенным для статической обработки случайный процессов.

Известны циклические коррелометры, в которых запоминание и накопление сигнала осуществляется в числоимпульсном виде с помощью, наприте;.р. ферритових вапоиииаюиих устройств Гт)) Однако, несмотря на практически

Иеограничеййый дйнамический диапазон применяемого в данных устройствах дискретного накопителя сигналов и вследствие этого высокую достижимую точность, подобные ус гройства весьма сложны, дороги и бесперспективны c 15 точки зрения микроминиатюризации из-эа применения в них Ферритовых запоминающих устройств и преобюазо-. вателей анало1 — число импульсов.1

Наличие последних, кроме того, 70 существенно ограничивает верхнюю границу частотного диапазона исследуемых сигналов, сводя на нет основное преимущество аналоговых коррелометров — возможность работать в ре- 75 альном времени с широкополосными случайными процессами.

Наиболее близким к предлагаемому является циклический коррелометр, содержащий систему развертки и синхронизации, управляющую запоминающей ячейкой, вход которой. является первым входом устройства, а выход соединен с первым входом перемножителя, второй вход которого является вторым входом устройства, и накопитель, вход которого соединен с выходом перемножителя, а выход является выходом устройства (2).

Недостаток известного. устройства связан с ограниченностью динамического диапазона сигналов в накопителе вне зависимости от формы представления информации (оптической, магнитной, электростатической и т.д.), поскольку искомая оценка корреляци- 45 онной функции (КФ) R (Ñ) связана с величиной сигнала в накопителе

Ц+ (Г) соотношением

R+(ь) = — О+(ф) (()

)К

И=в где. Г„,, — число циклов;

Т -. длительность реализации исследуемого случайного процесса; 55 интервал определения КФ, равный максимальному интервалу корреляции исследуемого процесса.

Таким образом, имеет место очевид-60 ное противоречие. С одной стороны, желательно увеличивать T {соответственно 8)) для уменьшения статистической методической погрешности оценки

КФ, а с другой стороны, это требует увеличения динамического диапазона накопителя. Поскольку последний, как бы велик он ни был, всегда ограничен существует принципиальное ограничение на Т (соответственно й) и, следовательно, на точнОсть оценки КФ Р"((CT, На практике такие ограничения оказываются весьма жесткими, поэтому подобное устройство может служить только для грубой. оценки КФ.

Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей коррелометра эа счет увеличения диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в циклический коррелометр, содержащий первый сумматор, делитель частоты, генератор тактовых импульсов, блоки памяти, блок умножения, первый вход которого. является первым входом коррелометра, а второй вход подключен к выходу первого блока памяти, информационный вход которого является вторым входом коррелометра, а управляющий вход Подключен к выходу делителя частоты, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и управляющим входом второго блока памяти, выход блока умножения подключен к входу первого. сумматора, введены управляемый делитель, второй сумматор, счетчик импульсов и элемент НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен к информационному входу управляемого делителя, управляющий вход которого подключен к выходу счетчика импульсов, вход которого соединен с выходом делителя частоты, выход управляемого делителя подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго блока памяти, соединенному с входом элемента НЕ, выход второго сумматора подключен .к информационному входу второго блока памяти и является выходом коррелометра.

На фиг. 1 представлена ФунКциональная схема устройства; на фиг. 2— временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит блок 1 умножения, первый сумматора 2, управляемый делитель 3, второй сумматор 4, счетчик 5 импульсов, элемент НЕ 6, бло-. ки 7 и 8 памяти, делитель 9 частоты, генератор 10 тактовых импульсов, причем первый вход блока 1 умножения является первым входом коррелометра, второй вход подключен к выходу первого блока 8 памяти, выход — к первому входу первого сумматора 2, второй вход которого подключен к выходу эле,мента 6, выход - к информационному входу управляемого делителя 3, управляющий вход которого подключен к

1070571 выходу счетчика 5 импульсов, выход упр вляемого делителя 3 — к первому входу второго сумматора 4, второй вход коТорого соединен с входом элемента НЕ 6 и выходом второго блока 7 памяти, выход второго сумматора 4 5 соединен.с информационным вкодом блока 7 памяти и является выходом корре" лометра, управляющий вход второго блока 7 памяти соединен с выходом генератора 10 тактовых импульсов и 30 входом делителя 9 частоты, выход которого подключен к,управляющему входу первого. блока 8 памяти и к входу счетчика импульсов.

На фиг. 2 приведены временные )5 диаграммы входных х (t), У (t) и выходного uee, ((t) сигналов коррелометра и сигналов управления E(C). и 7 (4) .соответственно на выходах генератора 10 тактовых импульсов и делителя 9 частоты.

Коррелометр работает следующим образом.

Реализации центрированных случайных процессов х (t) и 4 (t) поступают соответственно на входы блока 1 умножения и первого блока 8 памяти, управляемого импульсами

1() с выхода делителя 9 частоты.

В момент появления импульса « (t;) на выходе первого блока 8 памяти и, следовательно, на втором входе блока 1 умножения устанавливается соответствующее этому моменту времени значение сигнала 3 (f)) . На первый вход блока 1 умножения непрерывно подается сигнал х (t). Следовательно, выходной сигнал блока 1 умножения определяется выражением

z(t) х (с„+) Ф (t ), . (2) где — времейная задержка между 4О сигналами х(1) и >(t;); измеиякщаяся синхронно с текущим временем.

С выхода блока 1 умножения сигна- 45 ла г(1) преобразуется в цепи, состоящей из двух сумматоров 2 и 4 .Управляемого делителя 3, и поступает на вход второго блока 7 памяти, представляющего собой совокупность и последовательно, соединенных ячеек памяти, тактируемых импульсами, поступакщими на управлякший вход второго блока 7 памяти ° При поступлении по цепи управления тактового импульса происходит перезапись содержимого ячеек из предыдущей в.последующую (проталкивание информации) .

По такому принципу работают, например, приборы с зарядовой связью (ПЗС) . Управляющие импульсы посту- 60 пают от генератора 10 тактовых импульсов. Период следования (dt ) тактовых импульсов определяется исходя из области определения оцениваемой кФ (интервала корреляции L„ ) 65 и числа оцениваеьиис значений (в) ХФ, равного числу ячеек во втором блоке 7 памяти и коэффициенту деления делителя 9 частоты, т.е. (3)

t+n (ка

n - и

Покажем, что на некотором й-м цикле на выходе сумматора 4 формкру. ется сигнал, отображающий оценку

КФ согласно выражению

) „"„(-.)=М«(й .(++г)9(), (+) где М - оператор усреднения.

Как следует из функциональной схемы (фиг. 1), оценка КФ на Н-м ша. ге формируется в виде

Я (ц =Р I«l+<(x(ta+«)x(tR)-д,(«)), Щ

В начальный момент времени в ячейках второго блока 7 памяти записываются нули, т.е. R" (t )=0, к=l, ° ° ° h °

Рассмотрим несколько первых циклов измерений:

R («I=R I«I+(x (t,+«)«(«)-Rx (« )=«

x(t + I y(tм)

RR I«I=R",(I+x (x(t i«)x{t )-и (tl)= (= x (t +т) (t.„1+- х (t + ) s(t )- x(f. +ф(+, )

= — (x (t t«) x(t )+ x{tRi«) x(tx)); (el

R («)=Rx(«)+ (x(t «))(t j+Rx(«l)=

= (х(«„+«) v(tt). . „(t ) Р («,) к(,+«) «(«)), Продолжая далее до 1м, получим и

R>(Y)=<2. х (С +, y t

Выражение (7) совпадает с дискретной трактовкой выражения (4) и, следовательно, Р (с) есть оценка корреляционной функции Р „ „ (Т) .

Функционирование известного устно ройства также описывается выражением (7), однако при этом множитель l/È учитывается предварительной установкой определенного числа циклов, либо измерением этого числа и выдачей его на выходное вычислительное устройст». во, что в любом случае требует применения накопителя (блока памяти) с динамическим диапазоном в N раз большим динамического диапазона оцейки КФ.

Преимуществом предлагаемого устройства является то, что на любом

К-м цикле во втором блоке 7 памяти хранятся значения Р" (i), а не пропорционально связанной с ней веS 1070571 4 личины МР (Г), как в известных, делитель 3 напряжения, работаюший устройствах. Это приводит к значи- по алгоритму Оэ „=U<

4/8&н.

Составитель A.Èâàíîâà

Редактор T.Ìåðìåëøòåéí Техред В.Далекорей Корректор Г.Решетник

\ I ° ° °

Заказ 11684/47 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

49 3 ВЮ ° Ф Ю I ЮЮ ° % МФ Ф Ф В ° е Ю вачеае ° °

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4