Коррелятор

О П И С А Н И Е 374607

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Cmos Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 20.VI1.1970 (№ 1460018, 18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 20.1II.1973. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 1 VI.1973

М. Кл. б 06f 15/34 комитет по делам изобретений и открытий при Совете. Министров

СССР

УДК 681. 332:519.2.(088.8) Авторы изобретения

П. M Чеголин, В. Н. Пойда, А. Г. Ярусов и М. И. Лобовкин

Институт технической кибернетики АН Белорусской ССР

Заявитель

КОРРЕЛЯТОР

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для решения ряда статистических задач радиоэлектроники, автоматики, физики, связи и в других областях науки и техники.

Известный коррелятор, работающий по условному математическому ожиданию совпадения знаков характеризуется сравнительно невысокой статистической точностью, что ограничивает его применение.

Для повышения точности предлагаемый коррелятор содержит сумматор, схему «ИЛИ», третий, четвертый, пятый и шестой вентили, второй тригер и второй счетчик; вход сумматора подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен через третий вентиль со вторым вентилем; второй вход и выход сумматора подключены к входным и выходным вентилям запоминающего устройства; один из выходов устройства управления через четвертый и пятый вентили соединены с одним из входов схемы «ИЛИ», второй вход которой через кнопочный контакт подключен к генератору импульсов, а выход соединен с единичным входом первого триггера, нулевой вход которого подключен к схеме сравнения и к единичному входу второго триггера, нулевой вход которого соедин ен с выходом пятого вентиля; второй вход пятого вентиля через инвертор и второй переключатель подключен к выходу второго счетчика, вход которого через шестой вентиль соединен с последним выходом дешифратора, подключенным к второму входу четвертого вентиля выход инвертора соединен со вторыми входами третьего и шестого вентилей.

В корреляторе реализуется следующая зависимость:

p,, (uAi = K r, yg (tg + pAt)(x (t) = Л, i=т где р — число тактов элементарной задержки

И.

15 На чертеже показана функциональная схема предлагаемого коррелятора. Блок А ввода и вычисления предназначен для ввода ординат исследуемых случайных процессов, стационарно связанных между собой, и вычисле20 ния значений взаимной корреляционной и автокорреляционн ых функций, умноженных на соответствующие коэффициенты. Блок А содержит вентиль I, на вход которого подается первый процесс, а выход подключен к схеме

25 сравнения 2, предназначенной для выработки сигнала при достижении первым процессом уровня Х, который задается по каналу 8 управления. Выход схемы сравнения подключен к нулевому входу триггера 4, един ичный вы30 ход которого соединен с вентилем 1. На вход

374607 устройства 5 задержки, .устанавливаемой перед началом работы по каналу б управления, поступает второй исследуемый процесс. Выход устройства задержки соединен с клеммой а переключателя 7, предназначенного для подключения одного из исследуемых процессов к аналого-цифровому преобразователю 8. Клемма в переключателя 7 соединена с входом вентиля 1. Аналого-цифровой преобразователь подключен своим выходом к сумматору 9, выполняющему операцию сложения.

Блок В синхронного накопления предназначен для хранения н акопленных 2 p„», значений корреляционной функции. Он состоит из счетчика 10, подключенного к дешифратору

11, выходы которого определяют адрес в запоминающем устройстве 12, служащем для хранения накапливаемых значений корреляционной функции. Запоминающее устройство

12 соединено через вентильные системы 18 и 14 с сумматором 9. Вентильная система 18 предназначена для чтения чисел из запоминающего устройства 12 в сумматор 9, а вентильная система 14 — для записи результатов сложения из сумматора 9 в запоминающее устройство 12.

Блок С управления вводом, накоплением и выдачей результатов предназначен для управления вводом в процессе вычислений, накоплен нем значений корреляционной функции и автоматическим выводом результатов на внешние устройства или ЭЦВМ после обработки заданого количества ординат, а также для задания количества ординат исследуемого процесса. Он содержит генератор 15 тактовых импульсов, частота которого устанавливается перед началом работы по каналу управления

1б.

Генератор 15 тактовых импульсов соединен с входом вентиля 17 и с клеммой а кнопочного контакта 18, клемма. в которого соединена через схему «ИЛИ» 19 с единичным входом триггера 4. Выход вентиля 17 соединен с входом схемы управления 20, предназначенной для выработки необходимой последовательности сигналов на ее выходах, с входом счетчика 10, с входом вентиля 21, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю 8. Первый из выходов схемы управлен ия 20 покключен к вентильной системе

18, второй — к сумматору 9, третий выход схемы управления 20 соединен с вентильной 14, а четвертый — с входом вентиля 22. Выход вентиля 22 подключен к входу вентиля 28, а выход вентиля 28 — к схеме «ИЛИ» 19 и к нулевому входу триггера 24, единичный выход .которого управляет вентилем 17. Выход схемы сравнения 2 соединен с единичным входом триггера 24. Последний выход дешифратора 11 соединен с вентилем 25, со счетчиком 10 для установки его в нуль, с вентилем

22 и с разъемом 29 связи с внешними устройствами и ЭЦВ,Ч. Выход вентиля 25 соединен со счетчиком 2б, который предназначен для подсчета количества ординат. Выходы

6О

65 счетчика 2б подключены к клеммам переключателя 27, предназначенного для останова схемы при накоплении заданного числа ординат.

Общая клемма переключателя 27 подключена к инвертору 28, выход которого соединеп с вентилями 21, 28, 25 и с разъемом 29. Выход сумматора 9 соединен с входом преобразователя 80 кода в напряжение и с разъемом

29. Преобразователь 80 кода в напряжение предназначен для преобразования кодов результатов вычисления и подключен к электроннолучевой трубке (ЭЛТ) 81, для визуального наблюдения результатов на ней.

Исходная информация вводится в коррелятор непосредственно в виде аналоговых напряжений или напряжений, записанных предварительно на ленту-носитель.

Работа коррелятора в основных режимах работы в случае вычисления нормированной взаимной корреляционной функции осуществляется следующим образом.

Режим ввода и вычисления. Перед началом работы в зависимости от максимального значения первого исследуемого процесса по каналу управления 8 задается уровень в схеме сравнения 2, по каналу управления б — задержка второго процесса относительно первого, равная интервалу аргумента корреляционной функции, а по каналу управления 1б — частота генератора 15 тактовых импульсов. Для вычисления взаимной корреляцион ной функции переключатель 7 устанавливается в положение а. На переключателе

26 устанавливается число, зависящее от желаемой точности или от длины реализаций процессов, при этом вентили 21, 28 и 25 открыты.

Рассмотрим процесс ввода и вычисления на некотором пересечении первым процессом заданного уровня. Коррелятор запускается путем замыкания кнопочного контакта 18, импульс от генератора 15 устанавливает в единочное состояние триггер 4, который открывает управляемый им вентиль 1. Первый процесс начинает поступать на схему сравнения 2, при этом второй процесс, задержанный устройством задержки 5 относительно первого, поступает на аналого-цифровой преобразователь 8. При достижении первым процессом заданного уровня схема сравнения 2 вырабатывает сигнал, который устанавливает триггер 4 в нулевое состояние и управляемый триггером 4 вентиль 1 закрывается, прекращая поступление первого процесса на схему сравнения 2. Сигнал с выхода последней устанавливает в единичное состояние триггер 24, который открывает вентиль 17, и первый импульс от генератора 15 через открытый вентиль 17 поступает на аналого-цифровой преобразователь 8 через открыть1й вентиль 21, на счетчик 10, устанавливая в нем единицу, и на схему управления 20, которая с приходом импульса на ее вход последовательно вырабатывает сигналы на всех выходах. С приходом сигнала с выхода вентиля 21 па анало374607

5 го-цифровой преобразователь 8 последний выдает в сумматор 9 код ординаты задержанного второго процесса. Дешифратор 11, подключенн ый к счетчику 10, вырабатывает сигнал на первой шине, которая определяет адрес в запоминающем устройстве 12. По сигналу с выхода схемы управления 20, поступающему на вентильную систему 13, который появляется после передачи кода ординаты второго процесса в сумматор 9, происходит считывание содержимого первой ячейки запоминающего устройства 12 в сумматор 9. Сигнал со второго выхода схемы управления 20 производит суммирование содержимого первой ячейки запоминающего устройства 12 с кодом считанной ординаты второго процесса.

Сигнаал с третьего выхода схемы управления

20 поступает на вентильную систему 14 и записывает образовавшуюся сумму в ту же ячейку устройства 12. Сигнал с четвертого выхода схемы 20 управления через вентиль 21 не пройдет, так как вентиль останется закрытым до тех пор, пока не появится сигнал на последней шине дешифратора 11. Следующий сигнал от генератора 15 через время, равное периоду следования импульсов, повторяет описанные операции, с той разницей, что аналого-цифровой преобразователь 8 передает в сумматор 9 код ординаты полученной на предыдущем такте задержки, которая просуммируется с содержимым второй ячейки в запоминающего устройства 12, так как в счетчике 10 будет число 2 и т. д.

После того, как преобразуется и просуммируется последняя ордината сдвинутого второго процесса при данном пересечении первым процессом заданного уровня на последней шине дешифратора 11 появляется сигнал, который устанавливает счетчик 10 в нуль, открывает вентиль 22, и сигнал с четвертого выхода схемы управления 20 проходит через вентили 22 и 23 и устанавливает в нулевое состояние триггер 24, который закрывает вентиль 17, а триггер 4 сигналом с выхода вентиля 23 через схему «ИЛИ» 19 устанавливается в единичное состояние и открывает вентиль 1. Первый процесс вновь поступает на схему сравнения 2, которая выдает на выходе сигнал при достижении этим процессом заданного уровня, после чего будут преобразованы задержанные ординаты второго процесса и просуммированы с предыдущими по каждому значению.

При последнем из данного числа пересечении первым процессом заданного уровня процедура повторяется, и после обработки последней ординаты второго процесса на последней шине дешифратора 11 появляется сигнал, который проходит через вентиль 25 и устанавливает на счетчике 2б заданное число пересечений. В этот момент на общей клемме переключателя 27 появляется сигнал, который через инвертор 28 закрывает вентили 21, 23, 25, и процесс ввода и вычисления прекращается.

В ячейках запоминающего устройства 12 последовательно располагаются значения, про5 о

50 порциональные нормированной взаимной корреляционной функции для дискретных значений во всем диапазоне аргумента. Коэффициент пропроциональности к является постоянным.

Режим вывода результатов. Сигнал с выхода инвертора 28 свидетельствует о начале выдачи результатов. Он поступает на разъем 29 связи с внешними устройствами и ЭЦВМ. Вентили 21, 23 и 25 оказываются закрытыми, и сигнал с четвертого выхода схемы управления 20 не проходит через вентиль

23, триггер 24 остается в единичном состоянии, и импульсы от генератора 15 будут поступать только на. схему управления 20 и счетчик 10.

Импульс с выхода вентиля 17 устанавливает в счетчике 10 единицу, сигнал с первого выхода схемы управления 20 производит считывание содержимого первой ячейки запоминающего устройства 12 в сумматор 9, а из сумматора 9 содержимое первой ячейки запоминающего устройства 9 поступает на разъем

29. Сигнал со второго выхода схемы управления 20 не производит никаких действий в сумматоре 9, так как вентиль 21 закрыт, на аналого-цифровой преобразователь 8 не поступают сигналы на преобраозвание, и он не передает коды на сумматор 9. По сигналу с третьего выхода схемы управления 20 число, находящееся на сумматоре 9, записывается в ту же ячейку запоминающего устройства 12. Сигнал с четвертого выхода схемы управления 20 н е проходит на нулевой вход триггера 24 (вентиль 22 закрыт), вентиль 17 останется открытым и цикл повторяется для второй ячейки в запоминающего устройства 12 и т. д. до последней. После выдачи содержимого последней ячейки запоминающего устройства 12 сигнал с последней шины дешифратора 11 поступает на счетчик 10 для установки нуля и разъем 29. Этот сигнал является сигналом конца вывода результатов.

Для визуального наблюдения нормированной взаимной корреляционной функции на

ЭЛТ 31 между сумматором 9 и ЭЛТ включен преобразователь 30 кода в напряжение и, так как для получения устойчивого изображения необходимо многократно выводить содержимое запоминающего устройства 12, то сигналы начала и конца вывода, поступающие на разъем 29 пе используются, а процесс последовательного вывода ячеек запоминающего устройства 12 повторяется многократно.

Предмет изобретения

Коррелятор, содержащий схему сравнения входного сигнала с эталонным напряжением, соединенную с источником входного сигнала через первый вентиль, связанный с первым триггером, управляемую линию задержки, подключенную через первый переключатель к входу аналого-цифрового преобразователя, запоминающее устройство с входными и выходными вентилями, подключенное к дешифратору адреса, соединенному с первым счетчи 374607 ком, связанным с устройством управления, которое подключено к входным и выходным вентилям запоминающего устройства; генератор импульсов, соединенный через второй вентиль со схемой управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит сумматор, схему «ИЛИ», третий, четвертый, пятый и шестой вентили, второй триггер и второй счетчик; вход сумматора подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен через третий вентиль со вторым вентилем; второй вход и выход сумматора подключены к входным н выходным вентилям запоминающего устройства один из выходов устройства управления через четвертый и пятый вентили соединены

Составитель В. Жовинский

Техред Т. Ускова Корректор Л. Чуркина

Редактор Т. Иванова

Заказ 1561/9 Изд. № 374 Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

С !

I ! ! !

1

I !

I с одним из входов схемы «ИЛИ», второй вход которой через кнопочный контакт подключен к генератору импульсов, а выход соединен с единичным входом первого триггера, нулевой вход которого подключен к схеме сравнения-и к единичному входу второго триггера, нулевой вход которого соединен с выходом пятого вентиля; второй вход пятого вентиля через инвертор и второй переключатель под10 ключен к выходу второго счетчика, вход которого через шестой вентиль соединен с последним выходом дешифратора, подключенным к второму входу четвертого вентиля; выход инвертора соединен со вторыми входами

15 третьего и шестого вентилей.