Устройство для определения изменения свойств случайного сигнала

 

35560

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сок1з Советскиа

Социалистических

Респтблик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 17.IX.1969 (№ 1361160/18-24) с присоединением заявки № 1361161/18-24)

Приоритет

Опубликовано 16.Х.1972. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 15.1,1973

М.,Кл. G 06f 7/38

Г

t. ибл;.,-. с

Комитет оо делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.3:519.2(088.8) Авторы изобретения

В.-А. Ю. Черняускас, А.-Л. А. Телькснис и Ю.-В. К. Сруогис

Институт физики и математики АН Литовской ССР

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ

СЛУЧАЙНОГО СИГНАЛА

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при проектировании устройств для статистической обр аботки экспериментальных данных.

Известные устройства, применяемые для ре- 5 где шения задачи определения .времени изменения корреляционной характеристики принимаемого сигнала, имеют недостаточную точность и разрешающую способность определения момента времени изменения свойств случайного сигнала.

Целью изобретения является достижение большей точности и разрешающей способности определения момента времени изменения корреляционных свойств случайного сигнала на выходе системы типа колебательного контура и описываемого корреляционной функцией

+ С „", (хг+1 — 2хт + х1 1) + т (tt), 2Л

А=

4я,D, 2

P1h

4л,D, 2 2

" 2 — "2

2 2 в1 — а1

2Я1О,,: й

2л,й,:2И .2

С=

4>qDqo2h

4 >D,P1h — 1/ 2 2.

Pi — 1+ 1

Р 1б 2+ а2

/ 2 2.

Т(7) = 1и й,(i li.l3(ti, ilq 1

К(/, ) =В е

x leos u> (t — s) + — sin ru / t — s (), Сущность изобретения заключается в том, что предложенное устройство выполняет сле.дующие вычисления:

Ч

Р (Ч) = 4 х, + В (х„1 — х,)*+

20 х;(i 1,2... ) — значения принимаемого непрерывного сигнала x(t) в дискретные моменты времени с шагом квантования h; и — длина скользящего отрезка дискретного случайного сигнала, на протяженности которого ищется изменение его корреляционных свойств; а1, от1, D1 — параметры корреляционной функции до момента изменения свойств слуЗО чайного сигнала;

355617 У,(;,.z ) I<>, сб2, О2, 1 2 те же параметры после момента изменения свойств случайного сигнала;

I К (1,, -,:) I — определитель матрицы элементы которой представляют собой значения корреляционной функции z(tax) до момента изменения свойств случайного сигнала, при t=t;(i=1,... q), т=т,(j=1,... q) (к (1,,т;) fq, — определитель матрицы к(l;т;)"... элементы которой представляют собой значения корреляционной функции к(4т) после момента изменения свойств случайного сигнала, при 1=1; (i=q+1..., n), -.=т; (j = q+1,..., n) .

Предложенное устройство отличается тем, что выход преобразователя аналог-код соединен со входом регистра сдвига, выход предпоследней ячейки регистра сдвига соединен со входом первой ячейки .и через квадратор, первый сумматор и первый блок умножения соединен с первым входом второго сумматора, ьторой вход которого через второй блок умножения, третий сумматор, второй квадратор и четвертый сумматор соединен с выходами предпоследней и третьей от конца ячеек регистра сдвига, третий вход второго сумматора через третий блок умножения, пятый сумматор, третий квадратор и шестой сумматор соединен с выходами трех последних ячеек сдвига, четвертый вход второго сумматора соединен с выходом блока вычисления логарифма произведений определителей, вход которого соединен с выходом блока управления, другие выходы которого соединены с регистрами сдвига и памяти и входами первого, третьего и пятого сумматоров, а выход второго сумматора соединен со входом регистра памяти, выходы которого соединены с соответствующими входами блока вычисления максимума.

Блок-схема предложенного устройства приведена на чертеже.

Преобразователь аналог-код 1 предназначен для преобразования непрерывного входного сигнала x(t) в дискретный сигнал

x;(i=1,2...) как по времени, так и по амплитуде. Регистр сдвига 2 служит для приема, хранения и циклического сдвига отрезка случайного сигнала, для которого ищется момент времени изменения его корреляционных хара ктеристик. Он состоит из и+1 запоминающих ячеек аь а ....а,, и, таким образом, в нем помещается n+1 дискретных значений сигнала х,(i=1,2). В регистр сигнал поступает из преобразователя аналог-код и по команде из блока управления может передвигат.;ся слева направо. Регистр имеет три выхода. Один выход язляется выходом последней ячейки регистра а 1 и с него снимается сигнал х; <. Второй выход является выходом предпоследней ячейки а„и с него снимается сигнал х;. Третий выход — выход ячейки а, . С него снимается сигнал х,+ь Выходные сигналы рядом стоящих ячеек отличаются во

65 времени на шаг квантования h. Для работы регистра в циклическом режиме выход ячейки а„соединен со входом ячейки аь Вычитающий сумматор 8 имеет два .входа. Один его вход подключен к выходу ячейки а регистра

2, а второй — к выходу ячейки aÄ i. На выходе сумматора получается разница входных сигналов х;+ — х;. Сумматор 4 предназначен для суммирования трех входных величин с различными весовыми коэффициентами. Его входы подключены к выходам ячеек а <, .а„, а + регистра 2. Входные сигналы х;+, и х; ь которые снимаются с ячеек а + и а соответственно, суммируются с весом 1, входной сигнал х;, снимаемый с выхода ячейки а„— с весом 2. Таким образом, на выходе сумматора получается величина xj+f — 2.„+

+х, <. Квадраторы 5 — 7 служат для возведения в квадрат входных величин. Следовательно, на выходе квадратора 5 получается величина х,, на выходе квадратора б — величи2 на (x;+< — х;), а на выходе квадратора 7— величина (х,+i — 2,, +х,+ ) . Блок 8 — блок управления. Накапливающие сумматоры 9—

11 суммируют последовательно во времени поступающие дискретные значения. Таким образом, на выходе сумматора 9 появляется сумма S> —— Q х, на выходе сумматора 10—

Д сумма Ь (х;+ — х,), а на выходе сумматоi=I

Д ра 11 сумма Sç= g (х,+ — 2,, +х, .

i=1

Блоки умножения 12 — 14 предназначены для умножения входных величин на константы. Блок 12 умножает на константу А, блок

18 — на константу В, блок 14 — на константу С.

Блок 15 предназначен для вычисления функции у«ь т. е. для вычисления логарифма произведения определителей к (1;, т;) и к (1;, т;) ",. Общий сумматор 1б пред назначен для суммирования выходных сигналов блоков 12 — 15. Регистр памяти 17 с ячейками

b<, b>,... Ь„<, длина которого на две ячейки меньше длины регистра 2, запоминает значения величин Р«ь которые вычисляются по ординатам случайного сигнала, хранящегося в регистре 2. Величины 5«) поступают в регистр

17 последовательно из общего сумматора lб и по команде блока управления 8 параллельно передаются в блок выделения максимума

18. Блок выделения максимума определяет номер ячейки bi, регистра 17, выходной сигнал которой был максимальным. Для большей помехоустойчивости и однозначности от.вета блок указывает номер ячейки только в тох случае, если ее сигнал превышает минимальный из всех остальных сигналов на заданный порог. Номер ячейки b регистра памяти указывает, что наиболее вероятное изменение свойств случайного сигнала произошло при значении этого сигнала, хранящегося в ячейке а>, регистра 2. Блок 8 управляет работой всего устройства.

355617 (хг- -1 — хi) и

Устройство работает следующим ооразом.

Входной сигнал x(t), для которого устройство должно указать момент времени, когда меняются его корреляционные свойства, подается на вход преобразователя аналог-код.

Дискретный сигнал x;(i=1,2... ) с выхода преобразователя поступает на вход регистра сдвига 2. Дальнейшую работу устройства рассмотрим с того момента времени, когда регистр 2 заполнен значениями случайного сигнала x;(i=!,2). Пусть в регистре находятся следующие значения сигнала x(t): хь х, хз...х <. Они расположены в регистре таким образом: х> находится в ячейке а +и хз — в ячейке а, хз — в ячейке а < и т. д., наконец х — в ячейке ai. По команде из блока управления 8 содержимое регистра 2 сдвигается на одну ячейку вправо. Величина сдвига от исходного состояния обозначена буквой q, в данном случае q==1. При .этом происходит считывание ячеек а„y, а, а„,+ . Таким образом во время сдвига сигнал х; величиной х,=хз поступает на входы блоков 8 — 5, а также занимает ячейки а и а„ регистра 2. Сигнал х;+ величиной х;+ =хз поступает па входы блоков 8, 4 и занимает ячейку а„, т. е. прежнее место х;=хз. Сигнал х; < — — x< поступает на вход блока 4. На один вход общего сумматора 1б приходит величина Ах (она формируется в блоках 5, 9, 12), на второй вход — величина В(хз — хз) (она формируется в блоках 8. б, 10, 18), на третий вход — величина С(хз — 2хз+х )з (она формируется в блоках 4, 7, 11 и 14}. На вход блока 15 из блока управления подается величина сдвига q= 1.

Блок 15 вычисляет значение у(д) при q= l, которое поступает на четвертый вход общего сумматора 1б. Следовательно, на выходе общего сумматора 1б получим значение выражения Р при q= l т. е. P(1). Величина P(1) запоминается в ячейке b„> регистра памяти

17. После всех упомянутых вычислений из блока управления 8 в регистр 2 подается второй импульс сдвига и содержание регистра сдвигается еще на одну ячейку. От исходного состояния оно будет сдвинуто íà q=2. На вход квадратора 5 поступает величина хз, на входы блока 8 — величины хз и х.;, а на входы сумматора 4 — величины хз, х>, х,. Вычисления повторяются. Необходимо отметить, что на входы блоков умножения 12 — 14 теперь

q=2 q=2 приходят суммы, х „

i=I i 1

q=2 (xi+i) — 2х,+х; <) соответственно, так как

<=i сумматоры 9, 10 накапливающие. На вход блока 15 поступает величина q=2, На выходе этого блока будет у(2). На выходе общего сумматора 16 получим значение р (2), которое запоминается в ячейке b„ регистра 17. В общем случае после сдвига регистра 2 на q ячеек на вход запоминающего регистра поступает величина

50 (l (q) и запоминается в ячейке b„После сдвига регистра 2 на величину q=n — 1 в регистре памяти поме.цаются и — 1 значений величины P (q): P (1), р (2),... P (и — 1) . По команде из блока управления эти значения параллельно передаются в блок выделения максимума 18, который определяет максимальное

P(q) из всех поступивших, Момент времени, соответствующий максимал, -,ному значению

-(q), и является наиболее вероятным значением момента времени изменения корреляционных свойств случайного сигнала x(t).

После передачи значений V (q) в блок выделения максимума для отрезка сигнала xi, хз, хз,... х+ по команде из блока управления гасятся сумматоры 9, 10, 11, а реп стр 2 устанавливается в исходное положение для следующего цикла вычислений: в ячейке а +< помещается величина хз, в ячейке а„— величи. на хз, и т. д., наконец в ячейке а помещается новая ордината х случайного сигнала x(t).

Для этого гасится ячейка а„ i регистра сдвига, а его содержимое сдвигается вправо на две ячейки. Из преобразователя 1 в освободившуюся ячейку. а регистра сдвига поступает новое з à÷åíèå сигна,ла х„..

Дальше проводятся все вычисления для нового отрезка сигнала x(t): хз, хз,...,х +з.

После этих вычислений и передачи данных в блок выделения максимума для вышеуказанного отрезка сигнала, содержимое регистра 2 именяется на хз, х ...,х +з. Затем вычисления повторяются.

Таким образом, из преобразователя аналогкод в регистр 2 все время поступают новые значения сигнала x(f), а устройство проверяет есть ли изменение характеристик.

Устройство должно работать с такой скоростью, чтобы все вычисления для хранящегося отрезка сигнала x(t) в регистре 2 завершались до поступления нового значения х, из преобразователя. В этом случае устройство работает в натуральном масштабе времени.

Предмет изобретения

Устройство для определения изменения свойств случайного сигнала на выходе систем типа колебательного контура, содержащее преобразователь аналог-код, регистр сдвига, квадраторы, сумматоры, блоки умножения, блоки вычисления логарифма произведения определителей, блок управления, регистр памяти и блок вычисления максимума, отлииаюи1ееся тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности определения момента времени изменения корреляционных свойств случайного сигнала, выход преобразователя аналог-код соединен со входом регистра сдвига; выход предпоследней ячейки регистра сдвига соединен со входом первой ячейки и через квадратор, первый сумматор и первый блок умчожения соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого через второй блок умножения, третий сумма355617

ВхпУ

Составитель И. Долгунева

Техред А. Евдонов

Корректор О. Тюрина

Редактор Л. Утехина

Заказ 4245!16 Изд. ¹ 1815 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 тор, второй квадратор и четвертый сумматор соединен с выходами предпоследней и третьей от конца ячеек регистра сдвига; третий вход второго сумматора через третий блок умножения, пятый сумматор, третий квадратор и шестой сумматор соединен с выходами трех последних ячеек регистра сдвига; четвертый вход второго сумматора соединен с выходом блока вычисления логарифма произведений определителей, вход которого соединен с выходом блока управления, другие выходы которого соединсны соответственно с регистром сдвига, регистром памяти и входами первого, 5 третьего и пятого сумматоров, а выход второго сумматора соединен со входом регистра памяти, выходы которого соединены с соответствующими входами блока вычисления максимума.