Коррелометр

 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для обработки информации специального назначения, и может быть использовано в различных областях науки и техники. Целью изобретения является увеличение быстродействия и повьшение разрешающей способ- I ности до максимально возможной,,при заданной длительности опорного сигнала , на основе применения детермированной неэквидистантной дискретизации входного сигнала, благодаря организации умножителей в виде матрицы , каждый (1+1)-й столбец которой сдвинут относительно i-ro на один разряд вниз, и записи в блоки памяти коэффициентов опорного сигнала y(t), соответствующих дискретным значениям аргумента корреляционной функции. Коррелометр обладает большим быстродействием благодаря параллельной организации вычислительных процессов и снятия выходной информации при отсутствии необходимости запоминания всех отсчетов входного сигнала на интервале, равном длительности опорного сигнала. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (Sl1 4 4 06 F 15/336

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3934420/24-24 (22) 23.07.85 (46) 23.02.87. Бюл, У 7 (71) Институт проблем моделирования в энергетике AH УССР и Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В.А.Гуляев, А.И.Стасюк, В,M,Чаплыга и Ю.Н.Спиченков (53) 681,3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 980101, кл. C- 06 F 15/336, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 1091173, кл. G 06 F 15/336, 1984. (54) КОРРЕЛОМЕТР (57) Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для обработки информации специального назначения, и может быть испольэовано в различных областях науки и техники. Целью иэобретеI,ЯО, 1292007 А1 ния является увеличение быстродействия и повышение разрешаюшей способности до максимально возможной,,при заданной длительности опорного сигнала, на основе применения детермированной неэквидистантной дискретизации входного сигнала, благодаря организации умножителей в виде матрицы, каждый (i+1)-й столбец которой сдвинут относительно i-го на один разряд вниз, и записи в блоки памяти коэффипиентов опорного сигнала у(1), соответствующих дискретным значениям аргумента корреляционной функции. Коррелометр обладает большим быстродействием благодаря параллельной организации вычислительных процессов и снятия выходной информации при отсутствии необходимости запоминания всех отсчетов входного сигнала на интервале, равном длительности опорного сигнала. 1 ил., 1 1292007 ?

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для обработки информации специального назначения, и может быть использовано в различных областях науки и техники.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

На чертеже изображена структурная схема коррелометра °

Коррелометр содержит блоки 1, † памяти, первую группу регистров 2,—

2, вторую группу регистров 3 -3

1 группу регистров 4,-4 памяти, группу умножителей 5 (матрица), умножители 6, -6, первую группу сумматоров 7, -7, вторую группу сумматоров 8„-8, регистр 9 памяти коэффициента, группы элементов И 10,—

104 Группу элементов 11 †!14 cpeн нения, три элемента ИЛИ 12„ -12, ана лого-цифровой преобразователь 13, I счетчики 14 и 15, информационный вход 16, вход 17 синхронизации,нход

18 запуска, вход 19 управления перезаписью, выходы 20-23 отсчетов корреляционной функции.

Умножители 5 перной группы сформированы н виде матрицы, каждый (1+

+1)-й столбец (i=1,2,3,...„ï-l) которой сдвинут относительно i-го на один разряд вниз °

Работа коррелометра основана на использовании детерминиронанной неэкви. истантной дискретизации.

Рассмотрим неэкнидистантную дискретизацию эргодических сигналов

x(t), y(t 2). Для этого представим отсчеты х (t) и v (t=i)в виде произ9 1 ведения непрерывных сигналов x(t) и y(t) на решетчатые функции 1 (t) и Ш (С-p) состоящие из нерегулярных последовательностей единичных дельта-импульсов:

U1, (t)= +5(t-t );

Сс3

И (t т)= (t t 1йг.) °

2 к к-0

Корреляционная функция С„ (,) имеет вид:

C„„ (7) =11шМ 1(к(т) y (t- i)) f 11 (t) 1!12 (t«)) Тчж

Учитывая, что процессы x(t), y(t-i) независимы от Ш, (г), получаем

С„„(-) =1ип1С„„() С„()! (1)

Т-"

С корреляционной функцией С „(а) однозначно связана превер;.зонанисм

Фурье спектральная мощность нэаимодействия

$ (Г) — -С „g(iat), af=l/at, откуда с учетом теоремы Планшереля имеем S„,p (PGf) = TiH1! S„„(f)" Я„(14 f)) . (2)

Т

Из выражений (1) и (2) следует, что для получения несмещенной оценл ки S„„(F) по дискретным отсчетам сигналов (х„j, (у ) процессы дискрети— зации 1и, (с) должны быть такими, чтобы при Т вЂ” спектральная плотность л

S,(PÌ) стремилась к периодической по< ледовательности дельта-импульсон

20 с шагом ьй=!/at. Это равносильно условию, чтобы оценка корреляционной л функции C„(iat) была определена для всех i=0,1,2,. ° и стремилась к постоянной величине, не зависящей от и Т:

25 л

1im С„(,Т)=Н.

Т вЂ”

Тогда значение С„ (7) определяется по формуле

С„(. ) - — С „,„,(ь ) 1

Требуемым свойством обладают пе35 риодические потоки Ш (t) с шагом дискретизации at и частотой f „=1/дг., а также стационарные стохастические процессы дискретизации Ш,,(t), для которых при среднем интервале между

40 импульсами m а и частоте f. =1/m> at< корреляционная функция равна: л /

11.mC,(О)=1/ш :; limC„ (iat)=1/m2

Т Т-

Э

i=1,2, 45

Очевидно, что максимальной величине m соответствует одно совпаде ь нне при каждом изменении 1 на еди50 ницу . л

С (iat)=1/(nm ), пш =Т/лt.

12 !й И

Импульсные потоки Ш, (t) со свойством корреляционной функции Одно совпадение можно получить детерминированным способом, подобрав специальным образом расположение единичных импульсов на заданном отрезке Т=Хд .

1292007

Корреламетр работает следуюшим образом.

В блоки 1 -1, памяти записывают1 ся дискретнь1е значения опорнога сигнала у () (y -lr y -y у 11 15 21 25 "5< у ) согласна значениям импульсного

55 потока 1 (t) . В регистры 4, -4, записываются значения импульсного потока U!,(t) К, К, К и К,, соответственно, значение К, (К =О) не используется, так как при циклическом повторении К =К 5. В регистр 9 записывается значение коэффициента масштабирования 1/N= dt/Т. Регистры

3 -3 и 2 -2 обнуляются. Счетчик

1 1 4

14 работает с коэффициентом деления

N+1, счетчик 15 — с коэффициентом деления n+1. При включении коррелометра на вход 16 подается входной сигнал x(t), на вход 17 — последовательность импульсов тактовой частоты устройства, и один раз за все время работы коррелометра на вход

18 подается импульс запуска. Импульс с входа 18 через элементы ИЛИ 12, и 12 < подается на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13, управляющий вход регистра 2, и управляющий вход ключа 101 .

Па переднему фронту. импульса АЦП 13 производит преобразование сигнала

x(t). Полученное дискретное значение х „ поступает на информационный вход ключа )О, который открывается

1 передним фронтом импульса с элемента ИЛИ 12 . Производится запись зна2 чения х, в регистр 2,, которое подается на первый столбец матрицы ум--ножителей 5, где реализуются произведения х,у,, х у,, х,у„, х,у,„и х у . Результат х у- суммируется

1 51 1 11 с содержимым регистра 3,. Полученное значение суммы перемножается с записанным в регистр 9 значением коэффициента масштабирования в умножителе 6,, и результат поступает на выход 20.

При совпадении значений содержимого регистра 4 2 со значением содержимого счетчика 14 в элементе ll сравнения поступает импульс на элемент ИЛИ !2 д, на управляющий вход ключа 10 и на управляющий вход регистра ?2. В это же время с выхода элемента ИЛИ 12 3 через элемент

ИЛИ 12, поступает импульс на управляющий вход АЦП 13. Этот же импульс подается на вход счетчика 15.В результате изменения содержимого счетчика 15 в блоках 1 памяти происходит сдвиг значений апорногс сигнала

y(t). Полученное из АЦГ 13 дискретное значение х через ключ 10 записывается в регистр 2 и поступает на второй столбец матрицы умножителей 5, где реализуются произведения х у x y, х у, х у и х у . Зна121 2 22 2. 32 2 42 2 52 чения х у и х у и содержимог о ре2- 12 1 21

f0 гистра 3, суммируются в сумматоре

8 2. Полученная сумма умножается на коэффициент масштабирования в умножителе 6 и подается на выход 21.

11ри совпадении значения содержи15 мого счетчика 14 со значением содержимого регистра 43 происходит аналогичная запись дискретного значения х,, полученного из АЦП 13, в регистр

2 первой группы. В это же время по изменившемуся значению содержимого счетчика 15 происходит сдвиг значений опорного сигнала y(t) в блоках

1 памяти. С регистра 23 значение х поступает на третий столбец матривы

25 умножителей 5, где реализуются про изведения xçy х у, xçу 3, xç у

3 13 3 23 3 "ЗЗ 3 43 х у . В сумматоре 8 3 суммируются

3 53 произведения х у,,х, у, и х у и содержимое регистра 33. Полученная

30 сумма перемножается со значением содержимого регистра 9 и подается на выход 22, Далее при совпадении значений содержимого счет 1ика 14 и содержимого регистра 4 аналогичным путем запи4 сывается значение х„ в регистр 2 и по значению содержимого счетчика 15 происходит сдвиг значений опорного сигнала y(t) в блоках 1 памяти. С

40 регистра 2 значение х поступает на четвертый столбец матрицы умножителей 5, где реализуются произведения маторе 8, происходит суммирование

45 произведении х у x y, x y

14 l 23 2 ф2 х у и содержимого регистра 3, По! 41 4 лученная сумма перемножается с содержимым регистра 9 и поступает на выход 23, В сумма- îðàõ 7,,-7 нака50 пливаются частичные суммы х у

24

За два такта до сброса счетчика

14 в начальное состояние на вход

19 поступает стробирующий импульс, по заднему фронту которого происходит запись частичных сумм с выходов сумматоров 7, -7 в регистры 3,-3 соответственно, а произведение х,у 4

5 записывается в регистр 3 бирующему импульсу с входа исходит снятие результатов выходов 2О-23 коррелометра

1 292(й

По стро19 просо всех

Ф о р мул а и з о б р е т е н и я

Коррелометр, содержащий два счетчика, два сумматора, аналого-цифрс вой преобразователь, блок памяти, 1(3 элемент сравнения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены и-2 (и — число отсчетов сигнала) блоков памяти, группа из v. — 1 регкст- 15 ров памяти, две группы регистров из и-1 регистров в каждой группе, и групп умножителей по и умножителей в каждой группе, регистр гамятк коэффициента, и-l умножителей, и-3 2G сумматоров, группа из п-2 сумматоров, три элемента ИЛИ, (и-1)-групп элементов И, и-2 элементов сравнения, причем выход каждого блока памяти соединен с первым входом одноимен- 25 ного умножителя каждой группы, в-:орые входы умножителей каждой гругпы соединены с выходом одноименного регис гра первой группы, первый вход каждого сумматора соединен с выходам 3п одноименного регистра второй группы, выход э.-го умножителя 1-й группы (i=1ý...ъп-j, j=lÐ...Ðï-1) соед 1нен с (1+1)-м входом (i+j — 1)-го суммато— ра, выход k-го (k=n-j+1 и) умножителя j é группы, кроме г-го умножителя (k-l) — и группы, соединен с.

j-м входом (i+j-и)-го сумматора группы, выход каждого сумматора группы соединен с первым входом одно- 13 именного регистра второй группы, первый вход (и-1)-го регистра второй группы соединен с выходом и-го умнсжителя (и-1)-й группы, второй вход каждого регистра второй группы сое- 4, 5 динен с входом управления перезапи<-ью linpppлометра, информационный

Вход «налого-цифрового преобразователя С1Бляе ся Р11формационным ВхОдОм коррелометра, выход аналого- цифрового преобразователя соединен с первыми входамк соответствуюших элементов каждой группы, выходы которых соединены с информационными входами

;,î",îòâåTñòâóâùèõ регистров первой группы, первый и второй входы каждого элемента сравнения соединены с

Выходом соот1зетствующего регистра памяти группы и выходом первого счетчика соответственно, счетный вход которого является тактирующим входом коррелометра, первый вход перво-.

-о элемента ИЛИ соединен с первым входом второ -o элемента ИЛИ и является входом запуска коррелометра, выход каждого элемента сравнения,кроме первого, соединен с соответствующим Входом третьего элемента ИЛИ„

Выхоц которо-о соединен со счетным

Входом второго счетчика к вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом

«налого-цифрового преобразователя, Вторь1е входы элементов И первой группы и вход разрешения сдвига первого регистра первой группы соединень1 с выходом второго элемента ИЛИ, Второй вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, вторые Входы элементов И с второй по (n-1)-ю групп и регистров первой группы соединены с выходами соответствующих элементов сравнения, выход

Второго счетчика соединен с входом разрешения считывания каждого блока памяти, выход каждого сумматора соединен с первым входом соответствующего умножктеля, вторые входы каждого умножителя соединены с выходом регистра памяти коэффициента, а выходы являются выходами соответствуюч1их отсчетов корреляционной функции.

1 292007

Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 273 49 ул. Проектная, 4

Производственно-полиграфическое предприятие,г, Ужгород, Составитель В.Орлов

Редактор В,Петраш Техред Л.Сердакова Корректор И.Самборская