SU1187177A1 - Многоканальный многомерный цифровой коррелометр - Google Patents

Abstract

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ МНОГОМЕРНЫЙ ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛОМЕТР, содержащий первую группу аналого-цифровых преобразователей , входы которых  вл ютс  .первой группой входов коррелометра , а выходы подключены соответственно к первым информационным входам регистров первой и второй группы, арифметический блок, блок пам ти, блок управлени  и адресный счетчик. отличающийс  тем, что. с целью увеличени  быстродействи , в коррелометр введены четыре строби- руемых дешифратора, втора  группа аналого-цифровых преобразователей, треть  и четверта  группы регистров, арифметический блок состоит из блока умножени , сумматора и регистра, а блок управлени  состоит из первого генератора импульсов, триггера, второго генератора импульсов, первого счетчика, второго счетчика и дешифратора, причем выход первого генератора импульсов соединен с единичным входом триггера и управл ющими входами аналого-цифровых преобразователей первой и второй групп, выход триггера соединен с управл ющим входом второго генератора импульсов, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика , разр дные выходы которого подключены к входам дешифратора, первый выход которого соединен с входом обращени  блока пам ти, второй выход дешифратора подключен к управл ющим входам стробируемых дешифраторов , третий выход дешифратора подключен к управл ющему входу регистра арифметического блока, чет-: вертый выход - к счетному входу адресного счетчика, п тый выход к счетному входу второго счетчика блока управлени , выход переполнени  второго счетчика блока управлени  соединен с нулевым входом триггера, входы второй группы ана (Л лого-цифровых преобразователей  вл ютс  второй группой входов коррелометра , первый информационный вход регистра арифметического блока соединен с выходом сумматора, а выход с первым информационным входом сумматора и информационным входом блока пам ти, выход которого подключен 2S к второму информационному входу регистра арифметического блока, вход м синхронизации которого подключен к третьему выходу дешифратора, второй информационный вход сумматора подключен к выходу блока умножени , выходы аналого-цифровых преобразователей второй группы подключены к первым информационным входам регистров третьей и четвертой групп, причем выходы регистров третьей группы и вывыходы регистров первой группы подключены к первому информационному входу блока умножени , а выходы регистров второй и четвертой групп подключены к второму информационному входу блока умножени , входы

Description

стробировани  ре гистров первой группы подключены к выходу первого стробируемого дешифратора, входы стробировани  регистров второй группы подключены к выходу второго стробир .уемого дешифратора, входы стробировани  регистров третьей группы подкл1очены к выходу третьего стробируемого дешифратора, входы стробировани  регистров четвертой группы подключены к выходу четвертого стробируемого дешифратора, первый информационный вход которого объединен с первым информационным входом первого стробируемого дешифратора и подключен к единичному выходу адресного счетчика, первые информационные входы второго и третьего стробируемых дешифраторов объединены и подключены к нулевому выходу адресного счетчика, вторые информационные входы первого и второго стробируемых дешифраторов подключены к выходу п-го разр да адресного счетчика, вторые информационные входы третьего и четвертого стробируемых дешифраторов подключены к выходу П-1-ГО разр да адресного счетчика (где п - разр дность адресного счетчика), информационные выходы адресного счетчика подклю чены к адресному входу блока пам ти.

1

Изобретение относитс  к вычис- лительной технике, предназначено дл  измерени  в реальном масштабе времени взаимной коррел ционной функции (ВКФ) двух многомерных случайных процессов, каждый из которых имеет п случайных составл ющих, при этом вычисл етс  матрица КФ размера пх2п функций, причем все элементы матрицы вычисл ютс  одновременно , и может быть использовано в системах автоматического управлени , обработки измерительной информации , технологического контрол , технической диагностики и т.д.

Цель изобретени  - увеличение быстродействи  и снижение объема оборудовани  многомерного цифрового коррелометра при вычислении ВКФ двух многомерных случайных процессов .

На фиг. 1 изображена функциональна  схема коррелометра; на фиг. 2 то же, арифметического блока; на фиг. 3 - то же, блока управлени .

Коррелометр содержит первую группу аналого-цифровых преобразователей 1, вторую группу аналого-цифровых преобразователей 2, первую группу регистров 3, вторую группу регистров 4, третью группу регис ров 5, четвертую грзшпу регистров 6 арифметический блок 7, блок 8 пам Ги , блок 9 управлени , адресный

счетчик 10, стробируемые дешифраторы 11-14.

Арифметический блок 7 состоит из блока 15 умножени , сумматора 16,

регистра 17. Перва  группа входов

блока 15 умножени  подключена к выходам групп регистров 3 и 5, втора  группа входов блока 15 умножени  подключена к выходам групп

регистров 4 и 6, выходы блока 15 умножени  подключены к первой группе входов сумматора 16, втора  группа входов которого подключена к информационным выходам регистра 17 и

к информационным входам блока 8 пам ти , выходы сумматора 16 подключены к первой группе информационных входов регистра 17, втора  группа информационных входов регистра 17 подключена к выходам блока 8 пам ти,

управл ющий вход регистра 17 подклю-. чен к второму выходу блока 9 управлени .

Блок 9 управлени  формирует последовательность команд, управл ющих работой отдельных блоков коррелометра , и содержит первый генератор 18 импульсов, триггер 19, второй генератор 20 импульсоЬ, счетчик 21, дешифратор 22, второй счетчик 23.

В блоке 9 управлени  первый генератор 18 импульсов выходом подключен к управл ющим входам групп АЦП 1 и к первому (установочному 1)

входу триггера 19, выход которого подключен к управл ющему входу второго генератора 20 импульсов, выход которого подключен к входу первого счетчика 21, разр дные выходы первого счетчика 21 подключены к входам дешифратора 22, выходы которого с первого по п тый подключены соответственно к управл ющему входу блока 8 пам ти, к входам стробировани  дешифраторов 11 - 14, к управл ющему входу регистра 17 арифметического блока 7, к счетному входу |адресного счетчика 10 и к входу второго счетчика 23, выход которого подключен к второму (установочному О) входу триггера 19.

Коррелометр работает следующим образом.

Процесс обработки случайных процессов x(t) и y(t) состоит из N полных циклов вычислений (до достижени  заданной статистической точности), в течение каждого из них вычисл етс  по одному произведению дл  всех значений временного сдвига-kAt(k 0,1,...,m-1) между отсчетами обрабатываемых процессов, всего за цикл вычисл етс  произведений .

Каждый полный цикл состоит из m частных циклов. В течение одного |частного цикла вычисл ютс  все произведени  дл  одного значени  временного сдвига - всего 2п произведений . Частный цикл состоит из 2п тактов. В течение такта получаетс  произведение одной из пар отсчетов, наход щихс  в регистрах 5(j), 4(i) или 3(i), 6(j):

: (,(H).

Полученное произведение добавл етс  в арифметическом блоке 7 к частичной сумме произведений отсчетов тех же процессов с соответствующим временным сдвигом, полученной в предьздущих циклах вычислений , и получаетс  нова  частична  сумма. Например, произведение

.) добавл етс  к сумме

; г-1

, /,(H I и получаетс  сумма

187177 . 4

8

В процессе вычислений во вторую 5 группу регистров 4 поступают отсчеты x tP AtJja в четвертую группу регистров 6 - отсчеты у, , (в первый такт первого частного цикла, интервал следовани  отсчетов - тДТ); в первую группу регистров 3 и в третью группу регистров 5 поступают соответственно отсчеты

,/ (f.(

) в каждый первый такт каждого частного цикла вычислений, интервал

следовани  отсчетов - А ,

В течение каждого частного цикi ла вычислений получаетс  набор . произведений

. ))

i«,l,...,r) ,2,...,n.

f

всего 2п произведений.

Блок 9 управлени  работает следующим образом.

Генератор 18 импульсов формирует последовательность тактовых импульсов с интервалом следовани  ДТ, равным шагу задержки коррел ционной функции. Каждый тактовый импульс с выхода генератора 18 импульсов поступает в группу блоков 1 и 2 АЦП на запуск АЦП по управл ющим входам и устанавливает

0 триггер 19 в 1, при этом запускаетс  второй генератор 20 импульсов, импульсы с выхода которого поступают на первый счетчик 21. Выходы первого счетчика 21 подключены к

5 входам дешифратора 22, который формирует последовательность команд, в течение каждого такта работы коррелометра :

-управление считьгоанием (записью) 0 блока 8 пам ти (первый выход дешифратора 22) ;

-стробирование дешифраторов 11 14 и ввод таким образом пары сомножителей из групп регистров 3-6

5 (второй выход дешифратора 22);

- ввод числа с выходов сумматора 16 в регистр 17 арифметического блока 7 (третий выход дешифратора 22). По этой команде полученна  в данном такте сумма произведений помещаетс  в регистр 17; - добавление 1 в адресный счет чик 10 (четвертый выход дешифратора Z2). На вход второго счетчика 23 поступает импульс, свидетельствующий об окончании такта работы коррелометра. Второй счетчик 23 подсчитьюает число тактов в предела одного частного цикла. Коэффициент пересчета второго счетчика 23 устанавливаетс  равным 2п, где п - число составл ющих каж дого многомерного процесса x(t), y(t) . Через 2п тактов импульс переноса с выхода второго.счетчика 23 устанавливает триггер 19 в О, вто рой генератор 20 импульсов прекращает работу и частный цикл заканчиваетс . Следующий частный цикл начинаетс  после по влени  на выходе первого генератора 18 импульсов очередного тактового импульса. Пор док работы коррелометра в течение -О-го полного цикла следующий . В исходном состо нии в начале ци ла все триггеры адресного счетчика наход тс  в нулевом состо нии. В начале первого такта первого частотного цикла по команде i.: выхода 1 блока 9 управлени  запускаютс  АЦП-блоки 1 и 2 и в регистры 3-6 ввод тс  отсчеты Х.)ЛГ,у. 1,2 .,„,., п. Далее в течение первого такта первого частного цикла выполн ютс  следующие операции: 1. из блока 8 пам ти из нулевого адреса нулевой зоны (адрес зоны определ етс  состо нием младших разр дов адресного счетчика 10, адрес внутри зоны - состо нием старших разр дов адресного счетчика 10, счи тываетс  в арифметический блок 7 сумма произведений . 21х,е,л,еи . (Я Ь1. Арифметический блок 7 выполн ет арифметические операции и работает следующим образом. В начале каждого такта из блока 8 пам ти в регистр 17 через вторую группу информационных входов заноситс  число (сумма произведений , накопленна  в течение предыдущих циклов), которое через выходы регистра 17 подаетс  на вторую группу входов сумматора 16. В это же врем  на первую и вторую группу входов блока 15. умножени  поступает пара сомножителей из групп регистров 3- 6. Код произведени  с выходов блока 15 умножени  подает- . с  на первую группу входов сумматора 16, на выходах которого обра зуетс  нова  сумма, котора  через первую .группу информационньк входов заноситс  в регистр 17 по команде , поступающей на управл ющий вход регистра 17. Полученна  сумма в конце такта записываетс  в блок 8 пам ти. 2. Но команде с блока 8 управлени  опрашиваютс  дешифраторы 14 и 12, на которые подано разрешение с нулевого выхода адресного счетчика 10. При этом с нулевых выходов этих дешифраторов поступают команды на управл ющие входы групп регистров 4 и 5, в арифметический блок 7 ввод тс  отсчеты , 5 ,которые перемножаютс . Полученное произведение добавл етс  к сумме (1), получаетс  нова  сумма О . ..J - -U) Эта сумма заноситс  в нулевой адрес нулевой зоны, добавл етс  1 в адресный счетчик 10. На этом первый такт первого частного цикла заканчиваетс . Во второй такт из нулевого адреса первой зоны блока 8 пам ти считываетс  в арифметический блок 7 сумма произведений , .. ( Из групп регистров 4 и 5 в арифметический блок 7 ввод тс  отсчеты ) AtJ , 2 f-Of At . Они перемножатс , полученное произведение добавл етс  к сумме (5). Нова  сумма произведений записываетс  в нулевой адрес первой, зоны, добавл етс  1 в адресный счетчик 10. 7 Таким образом в течение первых п тактов первого частного цикла по лучаютс  произведени/1 , И,2,.„,п. Эти произведени  добавл ютс  к суммам произведений, наход щихс  в нулевьрс адресах первых п зон блока 8 пам ти с номерами от О до ;П-1, Далее из подгруппы n-1-ых разр дов адресного счетчика 10 в подгруппу п-ых поступает перенос и течение следующих п тактов вычисл ютс  произведени  1 1,2,...,п. Ти произведени  добавл ютс  к соде жимому нулевых адресов вторых п зон блока 8пам ти с номерами от п до2п -1 Работа в течение всех первых п тактов первого частного цикла аналогична , сомножители ввод тс  в арифметический блок 7 из групп регистров 4 и 5 по командам, поступающим с выходов дешифраторов 14 и 12, Полученные произведени  добав л ютс  к содержимому нулевых адресов первых п зон блока 8 пам ти. Через п тактов из подгруппы п-ых разр дов адресного счетчика 10 подаетс  разрешение на вторые вхо ды стробировани  дешифраторов 13 и 12. В течение следующих п тактов первого частного цикла сомножит ли ввод тс  в арифметический блок 7 из регистров 3 и 6 по командам с вы ходов дешифраторов 13 и 11. Получаетс  набор произведений ... мн,г,..:,п, каждое из которых добавл етс  к соответствующей сумме произведений, хранимой в нулевом адресе -определенной зоны блока 8 пам ти. Таким образом, в течение первого частного цикла получаетс  2п произведений отсчетов с нулевым сдвигом . Полученные произведени  можно представить матрицей чисел 77 В конце первого частного цикла группы регистров .3 и 5 устанавливаютс  в О. В начале второго частного цикла по команде из блока 9 управлени  запускаютс  группы АЦП 1 и 2 и .дискретные отсчеты X.(V)4Tj, , (А; +fjлТ ввод тс  в группы регистров 3 и 5, Работа коррелометра в течение.второго частного цикла аналогична работе в течение первого частного цикла При этом получаетс  набор произведений отсчетов, сдвинутых на интервал лТ; (V)j, , оторые добавл ютс  к содержимому ервых адресов 2п зон блока 8 пам и . Полученные произведени  можно редставить матрицей чисел Работа коррелометра в течение сех m частных циклов аналогична. начале каждого К-го частного цикла апускаютс  группы АЦП 1 и 2 и в егистры блоков 3 и 5 поступают искретные отсчеты , i( / Далее получаетс  набор произведей . , торые добавл ютс  к содержимому х адресов соответствующих зон ока 8 пам ти. Таким образом в чение цикла получаетс  проведений . В конце цикла содержимое групп гистров 3-6 устанавливаетс  О.

91187177О

Работа коррелометра в течение многомерных процессов 5 С .1 , остальных циклов аналогична. По ....Xn(t) , y(t) УЛ Ь/-У.) окончаниивычислений в блоке 8 пам ти содержитс  взаимна  КФ двух

(i ... ,

й.. ,:

R,,,,

Rv .(дт;)

v V

,.,( -.

R,T (Чдг)

. - x;., Матрица содержит 2n функций, кажда  представлена m ординатами. Учитыва ,

котора  представл ет собой матриц/ КФ вида

-«х.

.ьЯ

М n

R,T (Kut) что кажда  ВКФ состоит из двух ветвей, матрица содержит п полных ВКФ.

Фа.г

f8

19

22

21

Claims (1)

1. МНОГОКАНАЛЬНЫЙ МНОГОМЕРНЫЙ ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛОМЕТР, содержащий первую группу аналого-цифровых преобразователей, входы которых являются .первой группой входов коррелометра, а выходы подключены соответственно к первым информационным входам регистров первой и второй группы, арифметический блок, блок памяти, блок управления и адресный счетчик, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в коррелометр введены четыре стробируемых дешифратора, вторая группа аналого-цифровых преобразователей, третья и четвертая группы регистров, арифметический блок состоит из блока умножения, сумматора и регистра, а блок управления состоит из первого генератора импульсов, триггера, второго генератора импульсов, первого счетчика, второго счетчика и дешифратора, причем выход первого генератора импульсов соединен с единичным входом триггера и управляющими входами аналого-цифровых преобразователей первой и второй групп, выход триггера соединен с управляющим входом второго генератора импульсов, выход которого подключен к счетному входу перового счетчика, разрядные выходы которого подключены к входам дешифратора, первый выход которого соединен с входом обращения блока памяти, второй выход дешифратора подключен к управляющим входам стробируемых дешифраторов, третий выход дешифратора подключен к управляющему входу регистра арифметического блока, чет- _: вертый выход - к счетному входу адресного счетчика, пятый выход к счетному входу второго счетчика блока управления, выход переполнения второго счетчика блока управления соединен с нулевым входом Q триггера, входы второй группы аналого-цифровых преобразователей являются второй группой входов коррелометра, первый информационный вход регистра арифметического блока соединен с выходом сумматора, а выход — с первым информационным входом сумматора и информационным входом блока памяти, выход которого подключен к второму информационному входу регистра арифметического блока, вход синхронизации которого подключен к третьему выходу дешифратора, второй информационный вход сумматора подключен к выходу блока умножения, выходы аналого-цифровых преобразователей второй группы подключены к первым информационным входам регистров третьей и четвертой групп, причем выходы регистров третьей группы и вывыходы регистров первой группы подключены к первому информационному входу блока умножения, а выходы регистров второй и четвертой групп подключены к второму информационному входу блока умножения, входы стробирования регистров первой группы подключены к выходу первого стробируемого дешифратора, входы стробирования регистров второй группы подключены к выходу второго стробируемого дешифратора, входы стробирования регистров третьей группы подключены к выходу третьего стробируемого дешифратора, входы стробирования регистров четвертой группы подключены к выходу четвертого стробируемого дешифратора, первый информационный вход которого объединен с первым информационным входом первого стробируемого дешифратора и подключен к единичному выходу адресного счетчика, первые информационные входы второго и третьего стробируемых дешифраторов объединены и подключены к нулевому выходу адресного счетчика, вторые информационные входы первого и второго стробируемых дешифраторов подключены к выходу η-го разряда адресного счетчика, вторые информационные входы третьего и четвертого стробируемых дешифраторов подключены к выходу n-1-го разряда адресного счетчика (где η - разрядность адресного счетчика), информационные выходы адресного счетчика подклкг чены к адресному входу блока памяти.