SU1427387A1

SU1427387A1 - Коррелометр

Info

Publication number: SU1427387A1
Application number: SU874216537A
Authority: SU
Inventors: Борис Иванович Егурнов
Original assignee: Предприятие П/Я А-3327
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1988-09-30

Abstract

Изобретение относитс к-изме- рительной технике и может быть использовано дл определени коррел ционной функции сложных сигналов. Цель изобретени - повьшение точности за счет уменьшени искажений автокоррел ционной функции от наложени временного окна на входные данные путем согласовани длительности реализации физического процесса с целым числом периодов гармонических компонент, наход щихс во входных данных. В коррелометре имеетс возможность согласовьтать длительность реализации с целым числом периодов гармонических компонент , вход щих в эту реализ.ацию, путем изменени объема данных, содержащихс в блоках пам ти при вычислении автокоррел ционной функции. Коррелометр содержит счетчЙ1ш 2-5, 9, триггеры 6, 8, элемент ИЛИ 7, блоки 11, 12 пам ти, элемент И 14, сумматор 15, перемножитель 16, усреднитель 17. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. Ш СЛ

Description

Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано дл определени коррел ционной функции сложных сигналов.

Целью изобретени вл етс повышение точности за счет уменьшени ис- кажений автокоррел ционной функции от наложени временного окна на входные данные путем согласовани дли- д тельности реализации физического процесса с целым числом периодов гармонических компонент, наход щихс во йходных данных.

На чертеже представлена на схема коррелометра.

Схема содержит вход 1 сброса счетчики 2-5, триггер 6, элемент ИЛИ 7, триггер 8, счетчик 9, информационный вход 10, блоки 11, 12 пам ти, 20 вход 13 синхронизации, элемент И 14, сумматор 15, перемножитель 16, усреднитель 17, выход 18, вход 19 разрешени записи, вход 20 пуска.

на входе счетчика 9 запрещающего сигнала , который поступает через элемент ИЛИ 7 триггера 6 до его опрокидывани . После опрокидьшани триггера 6 на входе счетчика 9 по вл етс сигнал , разрешающий изменение содержимого счетчика 9. После перехода блоков

11и 12 пам ти из режима записи входных данных в режим их считьшани из чеек блоков 11 и 12 пам ти начинаетс процесс определени значений автокоррел ционной функции. Первый этап заключаетс в определении К тоструктур-15 автокоррел ционной функции, при . этом содержимое счетчиков 3-5 может измен тьс от нул до (К-1-) бит двоичной информации, объем фюков 11 и

12пам ти составл ет К бит или К слов двоичной информации в зависимости от вида представл емых входных данных. Содержимое счетчиков 2 и 9 может измен тьс от нул до (М-1) бит двоичной информации и определ етс ис

Коррел тор работает следующим об 25 зсод из наличи самого низкого периразом ,

С входа 1 сброса сигнал поступает на входы счетчиков 2-5, триггер 6 и через элемент ИШ 1 на триггер 8 и счетчик 9. Этот сигнал устанавливает содержимое счетчиков 2-5 равным нулю , триггер 6 в состо ние, разрешающее запись входных данных, поступающих с входа 10 в блоки 11, и 12 пам ти , кроме того, устанавливает триггер 8 в состо ние, разрешающее прохождение тактовых импульсов с входа 13 синхронизации через элемент И 14 на счетные входы счетчиков 4 и З.Под действием тактовых импульсов содержимое счетчиков 3 и 4 измен етс и на их выходах по вл ютс сигналы двоичного кода.

С выхода счетчика 3 они поступают на адресный вход блока 11 пам ти, а С счетчика 4 через сумматор 15 на адресный вход блока 12 пам ти. Под действием измен ющегос двоичного кода на адресных входах блоков 11 и 12 пам ти происходит перебор всех чеек блоков 11 и 12 пам ти и запись в эти чейки входных данных. После заполнени входными данными всех чеек с выхода переполнени счетчика 4 выдаетс одиночный импульс , который опрокидывает триггер 6. Этот же импульс поступает на счет ньй вход счетчика 9, однако его содержимое не измен ет ввиду наличи

0

ода, заключенного .в изменении входных данных. На первом шаге автокоррел ционна функци R(b c ) определ етс при й с 0. В этом случае содержимое счетчикзв 3 и 4 под дейстрием тактовых импульсов начинает измен тьс , и результате с вькодов счетчиков 3 и 4 на входы блоков 11 и 12 пам ти посту- пают текутцие значени двоичного кода, в соответствии с которыми осущест-

5 вл етс выборка входных данных из чеек блоков 11 и 12 пам ти и вьщача их на выходы блоков 11 и 12 пам ти/ с которых они поступают на первый и второй входы перемножител 16, с выхода которого перемноженные входные данные при С О поступают через усреднитель 17 на выход 18. После выборки из блоков 11 и 12 пам ти всех К значений входных данных на выходе переполнени счетчика 4 по вл етс одиночный импульс, который поступает на счетчик 9 и измен ет его содержи- мое на 1 бит двоичной информации, в результате на выходе счетчика 9 по витс двоичный код, соответствующий происшедшим изменени м в содержимом счетчика 9. Если, например, в исходном состо нии код соответство-. вал положению 00000 (СЭР), где

5 СЗР - старший знаковый разр д двоичного кода, то после изменени содержимого счетчика 9 на 1 бит двоичной информации этот код будет соответст5

0

вовать значению 1000....О (СЭР). Этот двоичный код поступает на вход сумматора 15. Теперь на втором шаге измерение автокоррел ционной функции будет происходить в точке R (u t), где - сдвиг входных данных в блоке 12 пам ти относительно входных- данньгх в блоке 11 пам ти. Это достигаетс за счет того, что выборка входных данных из блока 11 пам ти начинаетс с первой чейки, а выбор- ка входных данных из блока 12 пам ти - с второй чейки, так как содёржимое счетчика 4 складьшаетс на cyM-jj ступают к второму циклу вычислени

25

маторе 15 с содержимым счетчика 9. Так, например, после первого шага вычислени автокоррел ционной функции содержимое счетчиков 3 и 4 оп ть станет равным нулю и на их выходах по- 20 в тс двоичные коды 000...О, однако, если на адресном входе блока 11 пам ти двоичный код будет равен 000...О, то на адресном входе блока 12 по витс двоичньш код 100...О, так как он будет вл тьс суммой двоичного кода 000...О счетчика 9 и двоичного кода 100...О счетчика 4. Таким образом , выборка входных данных из блоков 11 и 12 пам ти будет происходить одновременно из двух чеек, но сдвинутых одна относительно другой на одну чейку.

На третьем шаге измерение автокоррел ционной функции будет происходить в точке R(2& t) , т.е. считьшание входных данных из блоков 11 и 12 пам ти относительно друг друга будет производитьс со сдвигом в две чейки . Все последующие шаги вычислени автокоррел ционной функции будут проис содить аналогичным образом. Одиночные импульсы, поступающие с вы30

35

40

автокоррел ционной функции. Дл это го подают на вход 19 разрешени записи импульс, который поступает на входы счетчиков 3-5 и которым. прои водитс загрузка двоичного кода, пр сутствующего на входах счетчиков 3в эти счетчики. Второй цикл вычислени автокоррел ционной функции на чинаетс с подачи на вход 20 пуска импульса, которым опрокидываетс три гер 8. При этом с его выхода на вто рой вход элемента И 14 поступит сиг нал, разрешающий прохождение с перв го входа элемента И 14 на йыход так товых импульсов, приход щих с входа 13 синхронизации. Дальнейша работа коррелометра повтор етс по алгорит му, описанному дл вычислени точек автокоррел ционной функции первого цикла. Но при этом вычисл етс не К точек автокоррел ционной функции, а К-1. Третий цикл включает вычисле ние К-2 точек автокоррел ционной фу ции и т.д. до тех пор, пока в автокоррел ционной функции не исчезнет огибающа треугольной формы.

Исчезновение огибающей треугольной формы свидетельствует о том, чт в блоках 11 и 12 пам ти уложилось ц

Исчезновение огибающей треугольной формы свидетельствует о том, что в блоках 11 и 12 пам ти уложилось цехода счетчика 4 на счетньй вход счет ика 5, -измен ют его содержимое. Пос- лое число периодов входных данных, ле вычислени последней точки R (К- На этом цикле прекращают измерение -1)ut3 автокоррел ционной функции содержимое счетчика 5 изменитс от нул до значени К-1, после чего на выходе счетчика 5 по витс одиночньш

автокоррел ционной функ дии входных данных.

Полученный результат объ сн етс следующим, известно, что автокорре

импульс, который опрокинет триггер 8, л ционна функци периодического сигс его выхода на вход элемента И 14 поступит сигнал, запрещающий прохождение тактовых импульсов с входа 13 синхронизации через элемент И 14 на счетные входы счетчиков 3 и 4.

Кроме того, одиночный импульс с выхода переполнени счетчика 5 поступит на счетный вход счетчика 2 и

нала равна

т)а

Ж-) J S(t)S(t+e)dt.

)2 Если входные данные представить

55 сигналом S(t)U|jCOScOgt, то автокоррел ционна функци этого сигнала на произвольном временном отрезке Т будет иметь следующий вид:

427387 .

изменит его содержимое на один бит двоичной информации. В результате на выходе счетчика 5 по витс соответст- вующий двоичный код, который поступит на входы установки начального состо ни счетчиков 3-5. Например, после первого цикла вычислени автокоррел ционной функции двоичный код бу- JQ дет соответствовать значению 100... ...О, где самый первый слева символ вл етс младшим знаковым разр дом. После первого цикла вычислений К точек автокоррел ционной функции при5

0

5

0

автокоррел ционной функции. Дл этого подают на вход 19 разрешени записи импульс, который поступает на входы счетчиков 3-5 и которым. произ водитс загрузка двоичного кода, присутствующего на входах счетчиков 35, в эти счетчики. Второй цикл вычислени автокоррел ционной функции на- чинаетс с подачи на вход 20 пуска импульса, которым опрокидываетс триггер 8. При этом с его выхода на втог рой вход элемента И 14 поступит сигнал , разрешающий прохождение с первого входа элемента И 14 на йыход тактовых импульсов, приход щих с входа 13 синхронизации. Дальнейша работа коррелометра повтор етс по алгоритму , описанному дл вычислени точек автокоррел ционной функции первого цикла. Но при этом вычисл етс не К точек автокоррел ционной функции, а К-1. Третий цикл включает вычисление К-2 точек автокоррел ционной функции и т.д. до тех пор, пока в автокоррел ционной функции не исчезнет огибающа треугольной формы.

Исчезновение огибающей треугольной формы свидетельствует о том, что в блоках 11 и 12 пам ти уложилось целое число периодов входных данных, На этом цикле прекращают измерение

л ционна функци периодического сиг

нала равна

т)а

Ж-) J S(t)S(t+e)dt.

)2 Если входные данные представить

сигналом S(t)U|jCOScOgt, то автокоррел ционна функци этого сигнала на произвольном временном отрезке Т будет иметь следующий вид:

R(€)U, sin woT

WoT

созсОдТ +

sincOot .

sin 2цД 2wJ

Полученное значение автокоррел ционной функции отличаетс от автокоррел ционной функции физического процесса бесконечной длительности наличием в вычисленном значении автокоррел ционной функции двух до-, полнительных слагаемых:

10

sin2cOoT 2 СОД

coscanC

и

sin сДрТ СОлТ

ешСОоТ.

которые искажают автокоррел ционную функцию и внос т погрешности. Если прин ть, что на длительности Т укладываетс целое число периодов Т сигнала , то эти члены станов тс равными нулю. Таким образом, практически убираютс искажени в автокоррел - .ционной функции, вызываемые наложением временного окна на входные данные .

Claims

Формула изобретени

. Коррелометр, содержащий два блока пам ти, перемножитель, усреднитель , причем информационньй вход первого блока пам ти соединен с информационным входом второго блока пам ти и вл етс информационным входом коррелометра, выходы первого и второго блоков пам ти соединены соответственно с первым и вторым входами перемножител , выход которого соединен с входом усреднител , выход которого вл етс выходом коррелометра, о т - личающийс тем, что, с целью повышени точности, в него введены п ть счетчиков, два триггера.

14273876

элемент И, элемент ИЛИ, сумматор,

. причем вход установки в О первого триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ, с входами установки в О с первого по четвертый счетчиков и вл етс входом сброса коррел тора , информационный выход первого счетчика соединен с входами установки начального состо ни с второго по четвертьй счетчиков, выход переполнени четвертого счет чика соединен с входом установки в О второго триггера , со счетным входом первого счет- 5 чика, выход второго триггера соединен с первым входом элемента И выход которого соединен со счетными входами второго счетчика и третьего счетчика, выход переполнени которого соединен с счетными входами четвертого и п того счетчиков и входом установки в 1 первого триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, с входами разрешени записи первого и второго блоков пам ти, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в 1 второго триггера и входом разрешени работы п того счетчика, информационный выход которого соединен с первым входом суммат ..раз, второй вход и выход которого соединены соответственно с информационным выходом третьего счетчика и адресным входом второго блока пам ти, адресный вход первого бло20

25

30

35

40

ка пам ти соединен с информационным выходом второго счетчика, вход разрешени счета которого соединен с входами разрешени счета третьего и четвертого счетчиков и вл етс входом разрешени записи коррелометра, второй вход элемента И и третий вход элемента ИЛИ вл ютс соответственно входом синхронизации и входом пуска коррелометра.

причем вход установки в О первого триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ, с входами установки в О с первого по четвертый счетчиков и вл етс входом сброса коррел тора , информационный выход первого счетчика соединен с входами установки начального состо ни с второго по четвертьй счетчиков, выход переполнени четвертого счет чика соединен с входом установки в О второго триггера , со счетным входом первого счет- 5 чика, выход второго триггера соединен с первым входом элемента И выход которого соединен со счетными входами второго счетчика и третьего счетчика, выход переполнени которого соединен с счетными входами четвертого и п того счетчиков и входом установки в 1 первого триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, с входами разрешени записи первого и второго блоков пам ти, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в 1 второго триггера и входом разрешени работы п того счетчика, информационный выход которого соединен с первым входом суммат ..раз, второй вход и выход которого соединены соответственно с информационным выходом третьего счетчика и адресным входом второго блока пам ти, адресный вход первого бло5

0

ка пам ти соединен с информационным выходом второго счетчика, вход разрешени счета которого соединен с входами разрешени счета третьего и четвертого счетчиков и вл етс входом разрешени записи коррелометра, второй вход элемента И и третий вход элемента ИЛИ вл ютс соответственно входом синхронизации и входом пуска коррелометра.