RU2500025C2 - Correlation random signal time shift meter - Google Patents

Correlation random signal time shift meter Download PDF

Info

Publication number
RU2500025C2
RU2500025C2 RU2012131314/08A RU2012131314A RU2500025C2 RU 2500025 C2 RU2500025 C2 RU 2500025C2 RU 2012131314/08 A RU2012131314/08 A RU 2012131314/08A RU 2012131314 A RU2012131314 A RU 2012131314A RU 2500025 C2 RU2500025 C2 RU 2500025C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
register
address
control unit
Prior art date
Application number
RU2012131314/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012131314A (en
Inventor
Гарри Романович Аванесян
Original Assignee
Гарри Романович Аванесян
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Гарри Романович Аванесян filed Critical Гарри Романович Аванесян
Priority to RU2012131314/08A priority Critical patent/RU2500025C2/en
Publication of RU2012131314A publication Critical patent/RU2012131314A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2500025C2 publication Critical patent/RU2500025C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Complex Calculations (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: time shift meter includes an input analogue multiplexer, an analogue-to-digital converter, two registers, a multiplier, random access memory, an adder, an extremum seeking unit and a control unit. The meter is characterised by using only one analogue-to-digital converter for combined processing of two analogue signals, absence of delay line compensation and presence of only one adder for multibit operands.
EFFECT: design simplification and high reliability of the correlation meter.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к специализированным устройствам извлечения информации и служит для измерения временных сдвигов между случайными аналоговыми сигналами.The invention relates to specialized information extraction devices and is used to measure time shifts between random analog signals.

Известен корреляционный измеритель (прототип), содержащий аналого-цифровой преобразователь, регистр, перемножитель, группу накапливающих сумматоров, два демультиплексора, блок поиска экстремума и блок управления, выход регистра соединен с первым входом перемножителя, выход мультиплексора подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к информационному входу первого демультиплексора, первый выход которого соединен с информационным входом регистра, второй вход перемножителя соединен с вторым выходом первого демультиплексора, выход перемножителя соединен с информационным входом второго демультиплексора, выходы которого соединены с информационными входами накапливающих сумматоров, выходы которых соединены с информационными входами блока поиска экстремума, выход которого является выходом измерителя, информационными входами измерителя являются соответственно первый и второй информационный входы мультиплексора, адресный вход которого объединен с адресным входом первого демультиплексора и подключен к первому адресному выходу блока управления, второй адресный выход которого соединен с адресным входом второго демультиплексора, первый, второй и третий тактовые выходы блока управления соединены с тактовыми входами аналого-цифрового преобразователя, регистра и накапливающих сумматоров соответственно, входы обнуления накапливающих сумматоров объединены с обнуляющим входом блока поиска экстремума и подключены к обнуляющему выходу блока управления, управляющий выход которого соединен с запускающим входом блока поиска экстремума, входами запуска и обнуления корреляционного измерителя являются соответствующие входы блока управления [Пат. RU 2229157. Опубл. 20.05.2004, Бюл. №14].Known correlation meter (prototype), containing an analog-to-digital converter, a register, a multiplier, a group of accumulating adders, two demultiplexers, an extremum search unit and a control unit, the output of the register is connected to the first input of the multiplier, the output of the multiplexer is connected to the information input of the analog-to-digital converter, the output of which is connected to the information input of the first demultiplexer, the first output of which is connected to the information input of the register, the second input of the multiplier is connected to by the output of the first demultiplexer, the output of the multiplier is connected to the information input of the second demultiplexer, the outputs of which are connected to the information inputs of the accumulating adders, the outputs of which are connected to the information inputs of the extremum search unit, the output of which is the output of the meter, the information inputs of the meter are the first and second information inputs of the multiplexer, respectively whose address input is combined with the address input of the first demultiplexer and is connected to the first address the output of the control unit, the second address output of which is connected to the address input of the second demultiplexer, the first, second and third clock outputs of the control unit are connected to the clock inputs of the analog-to-digital converter, register, and accumulating adders, respectively, the zeroing inputs of accumulating adders are combined with the zeroing input of the search unit extremum and connected to the zeroing output of the control unit, the control output of which is connected to the triggering input of the extremum search block, the trigger inputs and zeroing the correlation meter are the corresponding inputs of the control unit [Pat. RU 2229157. Publ. 05/20/2004, Bull. No. 14].

Измеритель-прототип реализует метод парных некоррелированных выборок и позволяет определять временной сдвиг между случайными аналоговыми сигналами по положению пика их взаимокорреляционной функции. Однако измеритель оказывается сложным в реализации: количество независимых сумматоров-накопителей равно количеству определяемых ординат взаимокорреляционной функции, что сдерживает его применение в ситуациях, когда требуется иметь относительно большой диапазон измеряемых временных сдвигов или высокое разрешение по времени.The prototype meter implements the method of pair uncorrelated samples and allows you to determine the time shift between random analog signals by the position of the peak of their cross-correlation function. However, the meter turns out to be difficult to implement: the number of independent accumulator adders is equal to the number of ordinates of the inter-correlation function, which inhibits its use in situations where it is necessary to have a relatively large range of measured time shifts or high time resolution.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в структурном упрощении корреляционного измерителя.The technical result achieved by using the present invention is the structural simplification of the correlation meter.

Технический результат достигается тем, что в известный корреляционный измеритель временных сдвигов случайных сигналов, содержащий мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, первый регистр, перемножитель, блок поиска экстремума и блок управления, выход мультиплексора подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, первый вход перемножителя соединен с выходом первого регистра, информационными входами измерителя являются соответственно первый и второй информационный входы мультиплексора, адресный вход которого подключен к первому адресному выходу блока управления, первый тактовый выход которого соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, второй тактовый выход блока управления соединен с тактовым входом первого регистра, управляющий выход блока управления соединен с запускающим входом блока поиска экстремума, выход которого является выходом измерителя, согласно изобретению, введены оперативное запоминающее устройство, второй регистр и сумматор, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом первого регистра и вторым входом перемножителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с информационным входом второго регистра, выход которого соединен с информационным входом оперативного запоминающего устройства, выход которого соединен со вторым входом сумматора, адресный и управляющий вход оперативного запоминающего устройства соединены с соответствующими выходами блока управления, третий тактовый выход которого соединен с тактовым входом второго регистра, информационный вход блока поиска экстремума соединен с выходом оперативного запоминающего устройства, а адресный вход соединен со вторым адресным выходом блока управления.The technical result is achieved by the fact that in a known correlation meter of time shifts of random signals containing a multiplexer, an analog-to-digital converter, a first register, a multiplier, an extremum search unit and a control unit, the output of the multiplexer is connected to the information input of an analog-to-digital converter, the first input of the multiplier is connected with the output of the first register, the information inputs of the meter are respectively the first and second information inputs of the multiplexer, the address input to It is connected to the first address output of the control unit, the first clock output of which is connected to the clock input of the analog-to-digital converter, the second clock output of the control unit is connected to the clock input of the first register, the control output of the control unit is connected to the trigger input of the extremum search block, the output of which is the output measuring device, according to the invention, introduced random access memory, a second register and adder, the output of the analog-to-digital Converter is connected to the information input the house of the first register and the second input of the multiplier, the output of which is connected to the first input of the adder, the output of which is connected to the information input of the second register, the output of which is connected to the information input of random access memory, the output of which is connected to the second input of the adder, the address and control input of random access memory connected to the corresponding outputs of the control unit, the third clock output of which is connected to the clock input of the second register, the information input of the Single extremum connected to the output of random access memory, and an address input coupled to the second output of the address control unit.

Кроме того, технический результат достигается тем, что блок поиска экстремума реализует алгоритм определения индекса элемента с максимальным значением из массива, представляющего собой значения вычисленных ординат взаимокорреляционной функции.In addition, the technical result is achieved by the fact that the extremum search unit implements an algorithm for determining the index of an element with a maximum value from an array representing the values of the calculated ordinates of the inter-correlation function.

Сущность изобретения поясняется функциональными схемами и временными диаграммами.The invention is illustrated by functional diagrams and timing diagrams.

На фиг.1 показана функциональная схема корреляционного измерителя временных сдвигов; на фиг.2 приведены временные диаграммы, поясняющие измерение относительных временных сдвигов методом некоррелированных парных выборок; на фиг.3 - функциональная схема блока 9 управления (пример исполнения); на фиг.4 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу блока 9 управления.Figure 1 shows a functional diagram of a correlation meter of time shifts; figure 2 shows the timing diagrams explaining the measurement of relative time shifts by the method of uncorrelated pair samples; figure 3 is a functional diagram of a control unit 9 (example of execution); 4 is a timing diagram illustrating the operation of the control unit 9.

Функциональная схема корреляционного измерителя (фиг.1) содержит мультиплексор 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, регистры 3, 7, перемножитель 4, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 5, сумматор 6, блок 8 поиска экстремума и блок 9 управления. Выход мультиплексора 1 подключен к информационному входу АЦП 2, выход которого подключен к информационному входу регистра 3, выход которого соединен с первым входом перемножителя 4, второй вход которого соединен с выходом АЦП 2, выход перемножителя 4 соединен с первым входом сумматора 6, второй вход которого соединен с выходом DO ОЗУ 5, информационный вход DI которого соединен с выходом регистра 7, информационный вход которого соединен с выходом сумматора 6, информационный вход блока 8 поиска экстремума соединен с выходом DO ОЗУ 5, адресный вход блока 8 поиска экстремума соединен с адресным выходом А2 блока 9 управления, адресный выход А1 которого соединен с адресным входом мультиплексора 1, тактовые входы CLK1, CLK2 и CLK3 блока 9 управления соединены с тактовыми входами АЦП 2, регистра 3 и регистра 7 соответственно, адресный вход А и управляющий вход W R ¯ / R D

Figure 00000001
ОЗУ 5 соединены с выходами А2 и W R ¯ / R D
Figure 00000002
соответственно, управляющий выход СO1 блока 9 соединен с запускающим входом блока 8 поиска экстремума, выход которого является информационным выходом корреляционного измерителя временных сдвигов, входами управления СО и обнуления RST которого являются соответствующие входы блока 9 управления.Functional diagram of the correlation meter (figure 1) contains a multiplexer 1, analog-to-digital converter (ADC) 2, registers 3, 7, multiplier 4, random access memory (RAM) 5, adder 6, extremum search unit 8 and control unit 9. The output of the multiplexer 1 is connected to the information input of the ADC 2, the output of which is connected to the information input of the register 3, the output of which is connected to the first input of the multiplier 4, the second input of which is connected to the output of the ADC 2, the output of the multiplier 4 is connected to the first input of the adder 6, the second input of which connected to the DO output of RAM 5, the information input DI of which is connected to the output of the register 7, the information input of which is connected to the output of the adder 6, the information input of the extremum search unit 8 is connected to the output DO of RAM 5, the address input of the block The extreme search 8 is connected to the address output A2 of the control unit 9, the address output A1 of which is connected to the address input of the multiplexer 1, the clock inputs CLK1, CLK2 and CLK3 of the control unit 9 are connected to the clock inputs of the ADC 2, register 3 and register 7, respectively, the address input A and control input W R ¯ / R D
Figure 00000001
RAM 5 connected to the outputs A2 and W R ¯ / R D
Figure 00000002
accordingly, the control output СО1 of block 9 is connected to the triggering input of the extremum search block 8, the output of which is the information output of the correlation time-shift meter, the inputs of the CO control and zeroing of RST of which are the corresponding inputs of the control block 9.

Временные диаграммы по фиг.2 содержат выборки сигнала x(f) и выборки сигнала y(f), задержанного относительно x(f).The timing diagrams of FIG. 2 comprise samples of signal x (f) and samples of signal y (f) delayed relative to x (f).

Блок 9 управления по фиг.3 содержит триггеры 17, 18, 31, делитель 19 частоты, счетчики 20 и 21, генератор 22 тактовых импульсов, элемент И 23, 32, элементы ИЛИ 24, 30, элементы 25, 26, 27, 28 и 29 задержки. Вход установки в единицу триггера 17 является запускающим входом блока 9 управления, выход триггера 17 соединен с D-входом триггера 18, выход которого соединен с первым входом элемента И 23, второй вход которого объединен с тактовым входом триггера 18 и подключен к выходу генератора 22, входы делителя 19 и элемента 25 задержки объединены с суммирующим входом счетчика 20 и подключены к выходу элемента И 23, суммирующий вход счетчика 21 соединен с выходом элемента 2 ИЛИ 30, первый вход которого через элемент 27 задержки подключен к выходу элемента 25 задержки, выход которого является первым тактовым выходом CLK1 блока 9 управления, вторым тактовым выходом CLK2 которого является выход элемента 26 задержки, вход которого соединен с выходом делителя 19 частоты, выход которого является первым адресным выходом А1 блока 9, третьим тактовым выходом CLK3 которого является выход элемента 28 задержки, вход которого соединен с выходом элемента 27 задержки, выходом W R ¯ / R D

Figure 00000002
блока 9 является выход элемента 29 задержки, вход которого соединен с выходом элемента 28, обнуляющие входы триггеров 18, 31, счетчиков 20, 21 объединены с первым входом элемента ИЛИ 24 и служат обнуляющим входом RST блока 9 управления, выход переполнения счетчика 20 соединен со вторым входом элемента ИЛИ 24 и с входом установки в единицу триггера 31 и представляет собой запускающий выход СO1 блока 9, вторым адресным выходом А2 которого является информационный выход счетчика 21, выход элемента ИЛИ 24 соединен с обнуляющим входом триггера 17, выход триггера 31 соединен с первым входом элемента 2 И 32, выход которого соединен со вторым входом элемента 2 ИЛИ 30, второй вход элемента 2 И 32 соединен с выходом генератора 22 тактовых импульсов.The control unit 9 of FIG. 3 contains triggers 17, 18, 31, a frequency divider 19, counters 20 and 21, a clock generator 22, an AND element 23, 32, an OR element 24, 30, an element 25, 26, 27, 28 and 29 delays. The installation input to the trigger unit 17 is the trigger input of the control unit 9, the output of the trigger 17 is connected to the D-input of the trigger 18, the output of which is connected to the first input of the And 23 element, the second input of which is combined with the clock input of the trigger 18 and connected to the output of the generator 22, the inputs of the divider 19 and the delay element 25 are combined with the summing input of the counter 20 and connected to the output of the AND element 23, the summing input of the counter 21 is connected to the output of the OR element 2 30, the first input of which is connected through the delay element 27 to the output of the delay element 25 whose output is the first clock output CLK1 of the control unit 9, the second clock output CLK2 of which is the output of the delay element 26, the input of which is connected to the output of the frequency divider 19, the output of which is the first address output A1 of the block 9, whose third clock output CLK3 is the output of the element 28 delay, the input of which is connected to the output of the delay element 27, the output W R ¯ / R D
Figure 00000002
unit 9 is the output of the delay element 29, the input of which is connected to the output of the element 28, the zeroing inputs of the triggers 18, 31, counters 20, 21 are combined with the first input of the OR element 24 and serve as the zeroing input RST of the control unit 9, the overflow output of the counter 20 is connected to the second the input of the OR element 24 and with the installation input to the trigger unit 31 and represents the trigger output CO1 of block 9, the second address output of which A2 is the information output of the counter 21, the output of the OR element 24 is connected to the zeroing input of the trigger 17, the output of the trigger 31 oedinen to the first input element 2 and 32, whose output is connected to the second input element 2 OR 30, a second input element 2, and 32 connected to the output 22 of the generator clock pulses.

Временные диаграммы по фиг.4 содержат: тактовые импульсы CLK (фиг.4, а) на выходе генератора 22, логический уровень (фиг.4, б) на D-входе триггера 18, адресные импульсы А1 (фиг.4, в) на первом адресном выходе блока 9; тактовые импульсы CLK1 (фиг.4, г) на первом тактовом выходе блока 9; тактовые импульсы CLK2 (фиг.4, д) на втором тактовом выходе блока 9; тактовые импульсы «+1» (фиг.4, е) на суммирующем входе счетчика 21; тактовые импульсы CLK3 (фиг.4, ж) на третьем тактовом выходе блока 9; импульсы управления записью/чтением на выходе W R ¯ / R D

Figure 00000002
блока 9 (фиг.4, з); текущий адресный код А2 (фиг.4, и) на втором адресном выходе блока 9.The timing diagrams of figure 4 contain: clock pulses CLK (figure 4, a) at the output of the generator 22, a logic level (figure 4, b) at the D-input of the trigger 18, address pulses A1 (figure 4, c) on the first address output of block 9; clock pulses CLK1 (figure 4, g) at the first clock output of block 9; clock pulses CLK2 (figure 4, d) at the second clock output of block 9; clock pulses "+1" (figure 4, e) at the summing input of the counter 21; clock pulses CLK3 (figure 4, g) at the third clock output of block 9; write / read output control pulses W R ¯ / R D
Figure 00000002
block 9 (figure 4, h); the current address code A2 (figure 4, and) at the second address output of block 9.

Заявляемый корреляционный измеритель времени задержки служит для обработки центрированных, стационарных и эргодичных случайных процессов x(f) и y(f). В основе функционирования измерителя лежит метод измерения функции корреляции некоррелированными парными выборками. Временной сдвиг τ между сигналами x(t) и y(f) определяют по положению пика их взаимокорреляционной функции R(τ).The inventive correlation delay time meter is used to process centered, stationary and ergodic random processes x (f) and y (f). The meter is based on the method of measuring the correlation function by uncorrelated pair samples. The time shift τ between the signals x (t) and y (f) is determined by the position of the peak of their cross-correlation function R (τ).

Корреляционный измеритель (фиг.1) работает следующим образом. Через входной аналоговый мультиплексор 1 на вход АЦП 2 поступают сигналы x(t) и y(f), при этом мультиплексор 1 коммутирует входные сигналы таким образом, что опережающий сигнал x(f) подается на вход АЦП 2 реже запаздывающего y(t) в К+1 раз, как показано на фиг.2. Но поскольку в схеме задействован только один АЦП, то при переходе к отсчетам y(f) теряется первый отсчет, например, в момент времени ti теряется отсчет y(ti), показанный на фиг.2 штриховой линией. Такая потеря вполне допустима, если исходить из того, что описываемый корреляционный измеритель предназначен для работы в условиях отличного от нуля временного сдвига τ между сигналами x(t) и y(t). В этом случае корреляции между появляющимися в один и тот же момент времени отсчетами сигналов x(t) и y(t) быть не может. Таким образом на один отсчет х(t) приходится К отсчетов y(t) (см. фиг.2). Для записи и хранения отсчетов сигнала x(t) служит регистр 3, в нем каждый отсчет x(t) хранится в течении К тактов, что позволяет за это время осуществить К операций умножения отсчета х(t) на текущие отсчеты сигнала y(t), поступающие со входа АЦП 2. То есть за указанные К тактов, образующие один цикл, будет получено К произведений видаThe correlation meter (figure 1) works as follows. Through the input analog multiplexer 1, the signals x (t) and y (f) are received at the input of the ADC 2, while the multiplexer 1 commutes the input signals so that the leading signal x (f) is fed to the input of the ADC 2 less often than the delayed y (t) K + 1 times, as shown in FIG. But since only one ADC is involved in the circuit, when passing to samples y (f), the first sample is lost, for example, at time t i, the sample y (t i ) is lost, shown in Fig. 2 by a dashed line. Such a loss is quite acceptable, based on the fact that the described correlation meter is designed to operate under conditions of a nonzero time shift τ between the signals x (t) and y (t). In this case, there can be no correlation between the samples of signals x (t) and y (t) that appear at the same time. Thus, one sample x (t) accounts for K samples y (t) (see figure 2). Register 3 is used to record and store the samples of the signal x (t), in it each sample x (t) is stored for K clocks, which allows for this time to carry out K operations of multiplying the sample x (t) by the current samples of the signal y (t) coming from the input of the ADC 2. That is, for the indicated K cycles, forming one cycle, K products of the form will be obtained

x(ti)y(ti+Δt),x (t i ) y (t i + Δt),

где k - номер отсчета сигнала y(t) в цикле, k=1, 2, …, К;where k is the reference number of the signal y (t) in the cycle, k = 1, 2, ..., K;

Δt - период взятия отсчетов (период тактирования АЦП 2);Δt - sampling period (ADC 2 clocking period);

t1=i(K+1)Δt, i=0, 1, 2, …, I. Заметим, что произведение kΔt определяет величину искусственно вносимого временного сдвига, необходимого для вычисления ординат взаимокорреляционной функции R(τ), а значение К задает максимальный сдвиг, выраженный в количестве периодов Δt.t 1 = i (K + 1) Δt, i = 0, 1, 2, ..., I. Note that the product kΔt determines the value of the artificially introduced time shift necessary to calculate the ordinates of the cross-correlation function R (τ), and the value K sets maximum shift, expressed in the number of periods Δt.

Далее в момент времени ti+1 вместо отсчета x(ti) в регистр 2 заносится отсчет x(ti+1) и операция формирования произведений вышеуказанного вида повторяется для отсчетов сигнала y(ti+1+kΔt), и так, цикл за циклом, в течение интервала наблюдения формируются произведения отсчетов, необходимые для последующего вычисления корреляционной функции.Further, at time t i + 1, instead of the sample x (t i ), the sample x (t i + 1 ) is entered into register 2 and the operation of generating the products of the above kind is repeated for the samples of the signal y (t i + 1 + kΔt), and so, cycle by cycle, during the observation interval, the product of samples necessary for the subsequent calculation of the correlation function is formed.

Вычисление корреляционной функции возлагается на арифметический узел, образованный перемножителем 4, ОЗУ 5, сумматором 6 и буферным регистром 7. Произведения отсчетов с выхода перемножителя 4 поступают на один из входов сумматора 6, на другой вход которого поступает содержимое ОЗУ 5, соответствующее порядковому номеру произведения в цикле (значению k). Полученная таким образом сумма через буферный регистр 7 поступает в ОЗУ 5 для смены ранее находившегося операнда в ячейке, содержимое которой использовалось для получения настоящей суммы. Несложно понять, что если ОЗУ 5 в начале анализа будет принудительно обнулено, то вышеописанная процедура суммирования и пересылки будет являться реализацией алгоритма суммирования произведений с накоплением. При этом первое в цикле произведение записывается в ячейку ОЗУ 5 с адресом А(1), второе - в ячейку с адресом А(2), третье - в ячейку с адресом А(3) и так далее до последнего произведения, которое записывается в ячейку с нулевым адресом. Схематически соответствие адресов ОЗУ отсчетам сигналов, участвующих в формировании произведений, показано на фиг.2. По истечении интервала наблюдения, который состоит из конечного числа вышерассмотренных циклов, в ОЗУ 5 будет накоплено К сумм видаThe calculation of the correlation function is assigned to the arithmetic unit formed by the multiplier 4, RAM 5, the adder 6 and the buffer register 7. The samples from the output of the multiplier 4 go to one of the inputs of the adder 6, to the other input of which the contents of the RAM 5 corresponding to the serial number of the product in cycle (k value). The amount thus obtained through the buffer register 7 goes to RAM 5 to change the previously located operand in the cell, the contents of which were used to obtain the real amount. It is easy to understand that if RAM 5 is forced to be reset at the beginning of the analysis, then the above summation and transfer procedure will be an implementation of the algorithm of summing up works with accumulation. In this case, the first product in the cycle is recorded in the RAM cell 5 with the address A (1), the second in the cell with the address A (2), the third in the cell with the address A (3), and so on until the last work, which is written in the cell with a zero address. Schematically, the correspondence of RAM addresses to the samples of signals involved in the formation of works is shown in FIG. 2. After the observation interval, which consists of a finite number of the above cycles, in RAM 5, K sums of the form

S k = i = 0 i = I x ( t i ) y ( t i + k Δ t )

Figure 00000003
S k = i = 0 i = I x ( t i ) y ( t i + k Δ t )
Figure 00000003

где (I+1) - число отсчетов сигнала x(ti) в течение интервала наблюдения.where (I + 1) is the number of samples of the signal x (t i ) during the observation interval.

Положение корреляционного пика, необходимое для оценки временного сдвига сигналов х(t) и y(t), находят путем последовательного перебора содержимого ячеек ОЗУ 5, после того как будет завершен этап формирования сумм произведений отсчетов, то есть по истечении интервала наблюдения. Выявление максимума возлагается на блок 8 поиска экстремума, на входы которого последовательно подают как накопленные суммы Sk, хранящиеся в ОЗУ 5, так и адреса ячеек, в которых хранятся указанные данные. Таким образом, поступающие в ОЗУ 5 данные индексируются, что позволяет после нахождения операнда с максимальным значением определить его адрес (значение К), а следовательно, и оценку искомого времени задержки τ*(k, Δt)=kΔt. При этом, в связи с особенностями функционирования измерителя, адреса ОЗУ 5 повторяют значения k, кроме нулевого. Нулевой адрес А(0) ОЗУ 5 соответствует максимальной задержке (см. фиг.2).The position of the correlation peak necessary for estimating the time shift of the signals x (t) and y (t) is found by sequentially sorting the contents of the RAM cells 5 after the stage of generating the sums of the samples is completed, i.e., after the observation interval has elapsed. The detection of the maximum is assigned to the extremum search unit 8, the inputs of which are sequentially supplied with both the accumulated amounts S k stored in RAM 5 and the addresses of the cells in which the indicated data is stored. Thus, the data arriving in RAM 5 is indexed, which makes it possible to determine its address (value K) after finding the operand with the maximum value, and, consequently, the estimate of the desired delay time τ * (k, Δt) = kΔt. At the same time, in connection with the meter’s functioning, the RAM addresses 5 repeat the values of k, except for zero. The zero address A (0) of RAM 5 corresponds to the maximum delay (see figure 2).

Управляет работой корреляционного измерителя блок 9 (см. фиг.3). Запуск корреляционного измерителя производится путем подачи на вход СО блока 9 управления запускающего импульса, после чего блок 9 начинает формировать управляющие сигналы согласно временным диаграммам, представленным на фиг.4. Для упрощения на временных диаграммах показан случай К=4. Принцип действия блока 9 во многом аналогичен принципу действия блока управления, описанному в прототипе [Пат. RU 2229157. Опубл. 20.05.2004, Бюл. №14].Unit 9 controls the operation of the correlation meter (see Fig. 3). The start of the correlation meter is carried out by applying a trigger pulse to the CO input 9, after which the block 9 begins to generate control signals according to the time diagrams presented in Fig. 4. For simplicity, the case of K = 4 is shown in the time diagrams. The principle of operation of block 9 is largely similar to the principle of operation of the control unit described in the prototype [Pat. RU 2229157. Publ. 05/20/2004, Bull. No. 14].

Рассмотрим вкратце принцип формирования управляющих сигналов. Перед началом запуска последовательную логику блока 9 обнуляют, переводя его таким образом в режим ожидания запускающего импульса, кроме того, предполагается, что ячейки ОЗУ 5 также обнулены. С появлением импульса запуска СО, поступающего на S-вход триггера 17, на выходе триггера 18, синхронно с положительным фронтом очередного тактового импульса (фиг.4, а), устанавливается высокий логический уровень, разрешающий прохождение тактовых импульсов на входы делителя 19 частоты и счетчиков 20, 21. Так как согласно алгоритму измерений в буферный регистр 4 в начале цикла заносится отсчет сигнала x(t), то для формирования адресного сигнала, направляющего сигнал х(t), используется первый импульс с выхода делителя 19 (фиг.4, в). В течение действия вершины указанного импульса адресный вход мультиплексора 1 находится под воздействием высокого логического уровня, обеспечивающего коммутацию на вход регистра 3 сигнала х(ti). Информация в указанный регистр заносится по переднему фронту первого тактового импульса CLK2 (фиг.4, д). После окончания действия адресного импульса мультиплексор 1 переходит в режим коммутации сигнала y(t), дискретизируемого в такт с импульсами последовательности CLK1 (фиг.4, г). Поскольку в нашем примере k=4, то каждый цикл будет состоять из четырех тактовых импульсов. Одновременно тактовые импульсы с выхода элемента 2И 23 через элементы задержки поступают на счетный вход счетчика 21 (фиг.4, е), который выполняет функции адресного и управляет адресацией ОЗУ 5. Сигналы записи/считывания ( W R ¯ / R D

Figure 00000002
), необходимые для работы ОЗУ 5, являются смещенными во времени копиями тактовых импульсов CLK3, которые, в свою очередь, необходимы для тактирования регистра 7. Отсчет интервала наблюдения Т с дискретом Δt ведется счетчиком 20, коэффициент пересчета которого выбирается таким образом, чтобы с окончанием интервала наблюдения начал формироваться импульс переполнения, являющийся обнуляющим для триггера 17 и запускающим для триггера 31 и блока 8 поиска экстремума. Перевод триггера 31 в состояние высокого логического уровня на выходе приводит к разрешению прохождения тактовых импульсов на счетный вход адресного счетчика 21 по истечении времени Т, что необходимо для формирования адресного кода на этапе определения максимальной величины, находящейся в ОЗУ 5 и, разумеется, для работы блока 8 поиска экстремума.Let us briefly consider the principle of the formation of control signals. Before starting the start, the sequential logic of block 9 is reset, thus transferring it to the standby mode of the triggering pulse, in addition, it is assumed that the RAM cells 5 are also reset. With the appearance of the start-up pulse of CO arriving at the S-input of trigger 17, at the output of trigger 18, synchronously with the positive front of the next clock pulse (Fig. 4, a), a high logic level is established that allows the passage of clock pulses to the inputs of the frequency divider 19 and counters 20, 21. Since, according to the measurement algorithm, the signal x (t) is recorded in the buffer register 4 at the beginning of the cycle, the first pulse from the output of the divider 19 is used to generate the address signal directing the signal x (t) (Fig. 4, ) During the action of the top of the specified pulse, the address input of the multiplexer 1 is under the influence of a high logic level, which provides switching to the input of register 3 of the signal x (t i ). Information in the specified register is entered on the leading edge of the first clock pulse CLK2 (figure 4, d). After the end of the action of the address pulse, the multiplexer 1 switches to the switching mode of the signal y (t), sampled in time with the pulses of the sequence CLK1 (Fig. 4, d). Since in our example k = 4, then each cycle will consist of four clock pulses. At the same time, the clock pulses from the output of the element 2I 23 through the delay elements are fed to the counting input of the counter 21 (figure 4, e), which acts as an address and controls the addressing of RAM 5. Write / read signals ( W R ¯ / R D
Figure 00000002
), necessary for the operation of RAM 5, are time-shifted copies of CLK3 clock pulses, which, in turn, are necessary for register clock 7. The observation of the observation interval T with a discrete Δt is carried out by the counter 20, the conversion factor of which is selected so that with the end an overflow pulse began to form, which is zeroing for trigger 17 and triggering for trigger 31 and extremum search unit 8. The translation of the trigger 31 to a state of high logic level at the output leads to the resolution of the passage of clock pulses to the counting input of the address counter 21 after the time T, which is necessary for the formation of the address code at the stage of determining the maximum value located in RAM 5 and, of course, for the operation of the unit 8 extremum searches.

Временные сдвиги, вносимые элементами 25, 26, 27, 28, 29 задержки, обеспечивают устойчивое однозначное функционирование измерителя за счет смещения во времени моментов обновления информации и моментов ее фиксации.The time shifts introduced by the delay elements 25, 26, 27, 28, 29 provide stable unambiguous operation of the meter due to the time offset of the update information and the moments of its fixation.

Блок 8 поиска экстремума представляет собой устройство, служащее для выбора максимального значения из массива поступающих на его вход индексированных величин Sk с выхода ОЗУ 5. Индекс k поступает в блок 8 одновременно с величиной Sk с адресного выхода А2 блока 9. Алгоритм работы блока 8 может быть любой, например простейший алгоритм нахождения максимума путем последовательного сравнения величин между собой с исключением меньшего из сравниваемых. Оптимальным представляется реализация блока 8 на базе универсального микропроцессора, при этом на выход блока 8, который является выходом измерителя, в зависимости от конкретных требований может подаваться как индекс k, определяющий положение взаимокорреляционного пика, так и непосредственно код τ*(k, Δt).The extremum search block 8 is a device that serves to select the maximum value from the array of indexed quantities S k arriving at its input from the output of RAM 5. Index k enters block 8 at the same time as S k from the address output A2 of block 9. The operation algorithm of block 8 there can be any, for example, the simplest algorithm for finding the maximum by successively comparing the values with each other, with the exception of the smaller of the compared ones. The implementation of block 8 on the basis of a universal microprocessor seems optimal, while the output of block 8, which is the output of the meter, depending on specific requirements, can be supplied with either the index k determining the position of the cross-correlation peak or the code τ * (k, Δt) directly.

В отличие от прототипа, в котором используется группа накапливающих сумматоров, количество которых равно количеству вычисляемых ординат взаимокорреляционной функции, в рассмотренном измерителе все операции суммирования произведений и накоплений выполняются при помощи одного сумматора и ОЗУ, что значительно упрощает как структуру устройства, так и его стоимость, а также позволяет рационально использовать ресурсы памяти. Причем требования к быстродействию единственного в измерителе сумматора предъявляются те же, что и к сумматорам прототипа.Unlike the prototype, in which a group of accumulating adders is used, the number of which is equal to the number of calculated ordinates of the cross-correlation function, in the considered meter, all operations of summing products and accumulations are performed using one adder and RAM, which greatly simplifies both the structure of the device and its cost, and also allows you to rationally use memory resources. Moreover, the performance requirements for the only adder in the meter are the same as for the adders of the prototype.

Claims (2)

1. Корреляционный измеритель временных сдвигов случайных сигналов, содержащий мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, первый регистр, перемножитель, блок поиска экстремума и блок управления, выход мультиплексора подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, первый вход перемножителя соединен с выходом первого регистра, информационными входами измерителя являются соответственно первый и второй информационный входы мультиплексора, адресный вход которого подключен к первому адресному выходу блока управления, первый тактовый выход которого соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, второй тактовый выход блока управления соединен с тактовым входом первого регистра, управляющий выход блока управления соединен с запускающим входом блока поиска экстремума, выход которого является выходом измерителя, отличающийся тем, что в него введены оперативное запоминающее устройство, второй регистр и сумматор, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом первого регистра и вторым входом перемножителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с информационным входом второго регистра, выход которого соединен с информационным входом оперативного запоминающего устройства, выход которого соединен со вторым входом сумматора, адресный и управляющий вход оперативного запоминающего устройства соединены с соответствующими выходами блока управления, третий тактовый выход которого соединен с тактовым входом второго регистра, информационный вход блока поиска экстремума соединен с выходом оперативного запоминающего устройства, а адресный вход соединен со вторым адресным выходом блока управления.1. A correlation meter of time shifts of random signals containing a multiplexer, an analog-to-digital converter, a first register, a multiplier, an extremum search unit and a control unit, the multiplexer output is connected to the information input of an analog-to-digital converter, the first input of the multiplier is connected to the output of the first register, information the inputs of the meter are respectively the first and second information inputs of the multiplexer, the address input of which is connected to the first address output of the control unit phenomena, the first clock output of which is connected to the clock input of the analog-to-digital converter, the second clock output of the control unit is connected to the clock input of the first register, the control output of the control unit is connected to the trigger input of the extremum search block, the output of which is the output of the meter, characterized in that random access memory, a second register and an adder are introduced, the output of the analog-to-digital converter is connected to the information input of the first register and multiplies the second input Spruce, the output of which is connected to the first input of the adder, the output of which is connected to the information input of the second register, the output of which is connected to the information input of random access memory, the output of which is connected to the second input of the adder, the address and control input of random access memory are connected to the corresponding outputs of the control unit , the third clock output of which is connected to the clock input of the second register, the information input of the extremum search block is connected to the output of the operational apominayuschego device, and an address input coupled to the second output of the address control unit. 2. Корреляционный измеритель временных сдвигов по п.1, отличающийся тем, что блок поиска экстремума реализует алгоритм определения индекса элемента с максимальным значением из массива, представляющего собой значения вычисленных ординат взаимокорреляционной функции. 2. The correlation measuring instrument of time shifts according to claim 1, characterized in that the extremum search unit implements an algorithm for determining the index of an element with a maximum value from an array representing the values of the calculated ordinates of the inter-correlation function.
RU2012131314/08A 2012-07-20 2012-07-20 Correlation random signal time shift meter RU2500025C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012131314/08A RU2500025C2 (en) 2012-07-20 2012-07-20 Correlation random signal time shift meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012131314/08A RU2500025C2 (en) 2012-07-20 2012-07-20 Correlation random signal time shift meter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012131314A RU2012131314A (en) 2012-11-27
RU2500025C2 true RU2500025C2 (en) 2013-11-27

Family

ID=49254629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012131314/08A RU2500025C2 (en) 2012-07-20 2012-07-20 Correlation random signal time shift meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2500025C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2118847C1 (en) * 1992-11-26 1998-09-10 Новосибирский государственный технический университет Meter measuring time delay of signals in dynamic systems
US5931893A (en) * 1997-11-11 1999-08-03 Ericsson, Inc. Efficient correlation over a sliding window
WO2000026952A1 (en) * 1998-10-29 2000-05-11 Applied Materials, Inc. Method for in-situ, post deposition surface passivation of a chemical vapor deposited film
RU2229157C2 (en) * 2002-09-03 2004-05-20 Аванесян Гарри Романович Correlation time displacements measuring device
RU2229156C2 (en) * 2002-07-30 2004-05-20 Аванесян Гарри Романович Correlation device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2118847C1 (en) * 1992-11-26 1998-09-10 Новосибирский государственный технический университет Meter measuring time delay of signals in dynamic systems
US5931893A (en) * 1997-11-11 1999-08-03 Ericsson, Inc. Efficient correlation over a sliding window
WO2000026952A1 (en) * 1998-10-29 2000-05-11 Applied Materials, Inc. Method for in-situ, post deposition surface passivation of a chemical vapor deposited film
RU2229156C2 (en) * 2002-07-30 2004-05-20 Аванесян Гарри Романович Correlation device
RU2229157C2 (en) * 2002-09-03 2004-05-20 Аванесян Гарри Романович Correlation time displacements measuring device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012131314A (en) 2012-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111181711B (en) Method and system for synchronously sampling signals, storage medium and application equipment
RU2500025C2 (en) Correlation random signal time shift meter
RU2502128C2 (en) Correlation measuring device for measuring random signal time shift
RU141042U1 (en) DEVICE FOR DIAGNOSTIC CONTROL OF OBJECTS
RU2229157C2 (en) Correlation time displacements measuring device
RU2393491C2 (en) Single-channel correlation frequency distortion measuring device
RU2773621C1 (en) Method for determining the amplitude of pulses and a meter implementing it (options)
RU2229156C2 (en) Correlation device
Betty et al. Autocorrelation analysis of noisy periodic signals utilizing a serial analog memory
RU2242013C2 (en) Correlation analyzer of frequency properties of linear system
SU1328763A1 (en) Statistical analyzer of final difference of phase
SU824219A1 (en) Correlation meter of time delay
SU1388899A1 (en) Device for determining a characteristic function
SU1264200A1 (en) Digital correlator
RU2753822C1 (en) Statistical analyzer of time intervals (variants)
RU2208836C2 (en) Ststistic analyzer
RU2445690C2 (en) Correlated metre of time shifts
RU68722U1 (en) DEVICE FOR IDENTIFICATION OF CONTROL OBJECTS
SU879595A1 (en) Digital correlator for echo-signal detection
RU2004138168A (en) METHOD FOR DETECTING SIGNALS REFLECTED FROM MANEUVING OBJECTIVES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
SU758161A1 (en) Device for determining indicated power of piston machines
RU2252425C2 (en) Noise intermodulation level meter
SU1457152A1 (en) Device for eliminating signal stutter
RU2022349C1 (en) Device for inspecting constant voltage quality factor
RU2019845C1 (en) Statistical analyzer