Патент ссср 415663

СПИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

-C--А Í И Е 4!5663

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Ч. 1хл. 6 06f 15/34

Заявлено 24.1.1972 (№ 1738410/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 15.11.1974. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 21 Л 1.1974

Государственный комитет

Совета и1инистрав СССР по делам иэоорвтвний и открытий

УДК 681.148.5(088.8) Авторы изобретения

В. Н. Андреев и 1О. И. Грибанов

Заявитель

ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛОМЕТР

Предлагаемое изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и предназначено для вычисления в реальном масштабе времени обеих ветвей корреляционной функции по одной реализации, что может быть использовано во многих областях применения корреляционного анализа, например для измерения скорости движения одного объекта относительно другого, если знак скорости меняется и т. д.

Известна схема коррелометра с синхронной задержкой, которая включает в себя два аналого-цифровых преобразователя АЦП; и

АЦП,, выполняющие дискретизацию обрабатываемых процессов во времени и по амплитуде; регистры Р„и Р„, в которые поступают из АЦП дискретные отсчеты входных сигналов; множительное устройство, перемножающее находящиеся в регистрах Р,. и Р» коды дискретных отсчетов; сумматор произведений, являющийся регистром числа выходного запоминающего устройства ЗУ и суммирующий произведение отсчетов с одинаковым временным сдвигом между ними и выходное ЗУ, которое хранит во время вычислений частичные суммы произведений с одинаковым временным сдвигом между самножителями.

Процесс вычисления корреляционной функции Я»(т) таким коррелятором состоит из

N ц иHкK.л о0pв, в течение каждого из них вычисляется >и произведений — по одному для каждого временного сдвига. Отсчеты сигнала х® берутся через интервал At.„= тЛт, сигнала g(t) — через интервал Му = Лт. Функ5 ция тх»(т) вычисляется по алгоритму:

Э 1 ./,> (khan) = — ) х f voL5zj g ((vol + k) hz ), N ä

Известный коррелометр вычисляет только одну ветвь функции R,.»(т). Для вычисления второй ветви (когда значение аргумента т обратного знака) переключают сигналы на входа

15 корре пометpa.

Недостатки коррелометра: вновь ветвь функции R »() фактически вычисляется по другой реализации; время вычисления всей корреляционной функции в два раза больше, 20 чем время вычисления одной ее ветви. Указанные недостатки ограничивают применение такого коррелометра для измерения характеристик пестационарных процессов и использование его в системах автоматического управ25 ления.

Для повышения быстродействия предложенный коррелометр дополнительно содержит в каждой цепочке регистр сомножителя, вход которого соединен с выходом соответствую30 щего аналого-цифрового преобразователя, а

415663

x ((т m+ 1) Лт) у (ттЛт) х(тЛт), у(7}тЛт), ч

, х(}.пЛ;(у (((т+ 1) Л-.j

v=1

65 выход }70;Iêë"o÷åi! к соответствующему входу блока умножения. При -1 акой коне (руки ип

КОРРЕЛОМЕтР ВЫЧИСЛЯЕТ В РеЛЕйп()М ВРЕМе}}И !

7o o!I,IIoII )е<}лиз}11}п}1 (бе I 0 (II!! к(>))рс,.}:11}11;.".1ной функции.

Функциональная схема коррелометра, прiiведенная на фиг. 1, содержит аналого-цифровые преобразователи 1 (АЦП,,) и 2 (АЦП,,), регистры сомно)кителей 3, 4, 5, 6 (PI,, Р,, Р}, Рз„соответствепцо), блок умножения 7, сумматор произведений 8, запоминающее ус.ройство 9 (ЗУ) .

Согласно изобретению, выходы преобразователя 1 (АЦП-,) соединены со входами дополнительного регистра 4 (Р2,); выходы преобразователя 2 (АЦП„) соединены со входами дополнительного регистра 6 (Р2„); выходы регистров 4, 6 (Рр,, Р „) соединены со входа,}и блока умножения.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы.

Работа схемы

Процесс вычисления корреляционной функции состоит из })(циклов, в течение каждого из них вычисляется по одному произведени о для каждого временного сдвига. Каждый цикл вычислений состоит из m тактов. В первый такт вычисляется произведение сомпо)ки}елей с нулевым временным сдвигом. В остальные такты, начиная со второго, вычисляются по два произведения со сдвигом +-Ит (/ = — 1, 2,...,m — 1).

В первый такт цикла из преобразователя 1 в регистр 3 поступает отсчет х(ттЛт), из преобразователя 2 в регистр 6 — отсчет у(ттЛ(), а из запоминающего устройства 9 в сумматор

8 считывается частичная сумма произведений сомножителей с нулевь}м сдвигом, получеш}ая в предыдущих циклах вычислений. Затем отСЧЕТЫ X(VmA7;), у(ЛчтЛт) ВВОдятея В МНОжИтельное устройство 7, перемножаются, и полученное произведение добавляется в сумматор к находящейся там сумме. Новая сумма произведений перезаписывается в запоминающее устройство 9 в свой адрес. На этом первый такт работы заканчивается.

Во второй такт из преобразователя 1 в регистр 4 поступает отсчет x((vm+ 1) Лт), в регистр 5 — отсчет у((л:т+ 1) Лт), а из запоминающего устройства 9 в сумматор 8 считывается сумма .— 1 х (iòË ) у ((i.т + 1) (j, z полученная в предыдущих циклах вычислений. Затем в множительное устройство 7 из регистров 3, 5 вводятся сомножи.}ели х(т Л х), yf() nz + 1) Л -.), перемножаются, полученное произведение добавляется в сумматоре 8 к нахсдящейся там сумме, новая сумма перезаписывается в ЗУ, а сумматор 8 сорасыl . 7cя в «(1», H:ë это }("-.HI PII Iиваетс < и )р -ая

Г1 и 10 В }11111 В 1 : > () (! ГО 1 З 1(! Я . ,} 1 }л((ll .>ч 9 (. !Il l!!l!. !(1 O}1 !! (v)1)lа }ор

5 сумz lа из рогl}стров 4) 6 В м}10:}кllтельllo(уcTI)oilc7! ()

10 7 вводятся сомножители перемножаются, полученное произведение до15 бавляется в сумматоре 8 к паходяп}ейся -.:ç;..;i сумме и новая сумма

v у fiòЛтj х ((1)11+ 1) Ь-.)

1=:1

20 перезаписывается в 3 9. Затем регистры 4, 5 и сумматор 8 сбрасываются в «О», и второй такт вычислений заканчивае-ся. Таким ооразом, в каждом такте .-ного цикла, начиная со второго, в регистры 4 из преобра".îâàòåëåé

25 1, 2 вводятся отсчеты х ((nn + k) b,zj, у (() т + P) Л;) (k = 1, 2, ..., т — 1), эти отсчеты перемножаIGTcH на отсчеты

30 у(тЛт), х(лиЛт), находящиеся в регистрах 6, 3, полученныс

ПРОИЗВЕДСПИЯ х (»иЛ-.j у((»n + k) A j, у (ипЛ-.)x(()m + k) Л ) добавляются в сумматоре 8 к соответствующим суммам, полученным в предыдущем (т — 1) цикле вычислений. B последнем так40 те -того цикла отсчеты находящиеся в регистрах 3, 6, сбрасываются в

45 «0». В первом такте следующего (U+ 1) цикла в регистры 3, 6 поступают отсчеты х((7+1) Лт), у((+1) Лт), 50 и порядок вычислений повторяется (аналогично описанному в цикле).

Таким образом, за У циклов вычисляются обе ветви функции RÄ(7;). Алгоритм вычисления одной ветви:

Я„(lгЛ;) —.: — +> x ()nnhc) g f(tn + L) A j. (1!) ч ч .сЖ4

v=i

k.=О,l, ..., m — 1

60 Алгоритмы вычисления другой ветви:

Ру (Ы-с):= — У (чтЛ-.) х ((»n + k) Ь-.). (III) ч=1

А=1,2, ..., т — 1

415663! ! ! !) (! у, 1, ! i»

3 (!

t1

».! с ) .!

I 1 ! ! !

I !

I у (!

«)

3, 1 е 1

1 " ) 0 у ))„-. Д), !

Делая B выражении (III) замену переменной

;m+ Ф =- т m, г!ОдуЧаЕМ:

Таким образом, описанный коррелометр позволяет параллельно-последовательно в рс альном мас пабс времени по одно! реализации вычислять обе ветви корреляционной функции.

Предмет пзобретсцпя

Цифровой корреломе Гр, 00:.!с ржа)цп)1 две цепочки, состоягцие из после;IOH:) 1 сльнО сосдп5 неннык аналого-цифрового преобразователя п регистра сомножителя, вь!?:Оды регистров через блок умножения подключены к сумматору произведений, соедин(.HIIAAI со вхо ()и и в як(). !o>.i 11(г))пп;!)()III!.ГО . ст!)О!!с)1) !, 0 !,l и 1 cl ю

10 ьц и и с:..!См, )то, с целью и;вы),)с)!I;; оыс)родсйс-. в)1. . 0:1 допОлпптельпо содср?ки Г в каждой ),епоч):е регистр сомножителя, вкод которо: () соедппсп с вь!?;Одом соответствуюьцегс 0..!алого-цифрового прсобразовмеля, а

15 выкод подКЛЮчЕП к Соотвс)С!ву)0)ЦЕ)!у ВКОДУ б.)ок)) Умно?),спи и