SU1624479A1 - Устройство дл кусочно-линейной аппроксимации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов. Устройство осуществл ет рекурсивное вычисление двух коэффициентов отрезка пр Вхой мой линии, аппроксимирующего заданную функциональную зависимость по методу наименьших квадратос. Аппроксимаци  отрезка пр мой линии проводитс  в скольз щем режиме по N отсчетам сигнала , которые последовательно поступают на вход устройства. Устройство содержит группу последовательно соединенных регистров , первый и второй вычитатели, сумматор , первый и второй накапливающие сумматоры, элементы задержки и генератор тактовых импульсов, два умножител  и два делител  на посто нный коэффициент. За счет рекурсивных вычислений и параллельно-конвейерного режима работы данное устройство обладает повышенным быстродействием при сравнительно небольших схемотехнических затратах. 1 ил. Ј

Description

1

И

ф п Seen блоком

4

IM

1

А. 1

i

12

13

-| faxodt

Выход

h-

Изобретение относитс  .; вычмьлигош- ной технике и может быть использовано а устройствах цифровой обработки сигналов с целью сглаживани  зашумленных сигналов или линеаризации функциональных зависимостей .

Цель изобретени  - упрощение устройства .

На чертеже изображена структурна  схема устройства.

Устройство содержит два регистра 1, вычитатель 2, накапливающий сумматор 3, два умножител  4 и 5 на посто нные коэффициент , два делител  6 и 7 на посто нный коэффициент, сумматор 8, вычитагель 9, накапливающий сумматор 10, генграюр 11 тактовых импульсов, два элемента 12 м 13 задержки, группу (N - 1) последовательно соединенных регистров.

Устройство реализ гг алгоритм скольз щей кусочно-линейной аппроксимации функции или сигнала, заданного в виде последовательности его отсчетов в ровные промежутки времени, Длм каждой -очки К отсчета в устройстве вычисл ютс  два параметра 3k и Bk линейной аппроксимации вида у ak + bk х. Значени  параметров огрезм пр мой линии определ ютс  по методу наименьших квадратов с использованием N последовательных отсчетов сигнал  дл  каждой точки k, т.е. по слс-дующим соотношени м .

1N 1

ak -м- 2 k -1 :

Ni о

N -1

bk 2 ( I - I ) х к

- - - I

где xk - k-й отсчет входного сигнала т,е. k-e число входной последовательности чисел); (N - 1)/2. Отсчеты входного сигнала (Функции ) поступают ни вход устройства последовательно , а значени  av: и bk вычисл ют на основе рекуррентных соотношений с у-с пользованием результатов вычислений дл;1 (k - 1)-го отсчета. Перед начатом работы устройства все (N + 1) буферные регистры 1 устанавливаютс  в О , Обычно общее число отсчетов входного сигнала m значительно превышает N - длину отоезка аппрокспма ции(). Таким обраг-..-м, отрезок пр мой линии длиной в N отсчетов скользит по сигналу .

Устройство работает следуащмм образом .

В каждом такте работы устройства прч поступлении очередного числа (отсчет а) хи на вход устройства происходит его запись в первый регистр 1 и перезапись кодов пре дыдущих отсчетов в N остальных регистрах

-Л г.

(О

и

O

5

Та лм образом, в каждом такте на выходе первого регистра 1 имеем значение Xk, У на выходе ()-го регистра 1 значение хк-п. Вычисление значени  первого параметра ak отрезка пр мой линии реализуетс  на основе следующего рекуррен того соотношени  Sk S k 1 + хч - х k - N ,(2)

где Sk - число на выходе первого накапли- ающегс сумматора 3 в k-м гакте работы устройства, равное сумме N последовательных отсчетов, з Si;-4 - число hj выходе сум- мэтору 3 а предыдущем такте. Деление накопленной сумму Sk ч N реализуетс  типично погргдс JOM дглнтел  на б, на вход чотг-р «го и -упав-, го/: 5k Второй napawp угпо.-.ой клэффициочт bk также вычш.пйвгс ; с испольпоочкис.л рекуррент- могс готн лиени 

XI )

ck -Ck-i --Sk -14 -V

В

k -N +

/

N f i,„.

.(3)

i qe Ck- зн чпни ; накапливающе- ff сумматоо. 10, KOTcnoo равно

N - 1

Ck Г, ( - Ux -1

I -0

В соотношении , умножение xk и xk-v i . ссответс. - посто нные хоэффици енгы рвализуетсг устройстве табЛ1/; 0 С HCriOj.l jOHilHMei i бЛЭКОВ ПОСТОЯННОЙ

памч)И. Е каждом та.че работы устройства сумматор Р вычисл ет с мму двух отсчетов, множе.1И на соответствующие весовые коэффициенты. Вь читатель 9 реализует операцию вычитани  з полученной суммы Sk на выходе накапливающего cyf.MPTOpa 3. Дл  получени  значени  bkfle- гение на посто нный коэффициент, равный

0

45

50

55

Ј ,2 лсм1т а

, А,12

реализуетс  таПгично с помощью делител  7.

Данное устройство рабо;аЈт в параллельно-конвейерном режиме, т.й вычислени  во все составных блоках устройства провод тс  од овременно в каждом гакте работы устройства, который задаетс  ГТИ 11, Дл  гтого в состав комбинационных схем устройства , таких как вмчитатели и сумматор, пход т региптры-фиксаторы, в которых фиксируютс  результаты вычислений при поступлении синхроимпульсов от ГТИ 11.

Например, если в данном такте в нак п- «тмзающ :м сумматоре 3 вычисл етс  сумма N отсчетов сигнала Sk относительно k-ro от- счетч. о в -JTOM же такте одновременно вычисл етс  разность (xk 1 - х -w - ;)

относительно (k - 1)-го отсчета, а делитель б таблично реализует деление на N суммы Sk+i вычисленной относительно i + 1) - го отсчета. Таким образом, в каждом такте работы устройства на выходах устройства присутствуют значени  двух параметров ai и bi отрезка пр мой линии длиной в N точек отсчета входного сигнала, вычисленные относительно отсчета xi сигнала на входе устройства .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  кусочно-линейной лп ,- росимации, содержащее двг регистр, первый вычитатель, первый накашивающий сумматор, сумматор, два умножител  на посто нный коэффициент, генератор тактовых импульсов, информационней вход устрой ства подключен к входу первого регистра, выход которого соединен с входом уме ь- .и емого первого пычмтател , вход вычитаемого которого соединен с выходом второго регистра, выход первого /множител  на посто нный коэффициент соединен с первым входом сумматора, отличающеес  тем что, с целью упрощени , устройство сод ,:- жит второй накапливающий сумматор, в«о- рой вычитатель. два элемента задержки, два делител  на посто нный коэффициент и группу (N - 1) последовательно . оеди г-.н- ных регистров, причем выход первого регистра соединен с входом первого умножител  на посто нный коэффициент и с входом паевого регистра i руппы (N - 1) последовательно соединенных регистров, выход по- 5 следнего регистра которой соединен с входом второго регистра, выход которого соединен с зходом второго умножител  на посто нный оэффициент. выход которого соединен с пьрвым входом сумматора, ето0 зход и выход которого соединены соот- вептвечно с выходом первого умножител  на посто нный коэффициент и с входом yvieHstuaeMvo ..торого вычитэтел , выход K-voporo cc -VJTiHcib с г-ходом гепвого накап5 л:1ваю:дего сумматссо. г.чход которого сое- д  чен с входом первпо делител  на посто нней коэффич нт, выход которого ЯВДГ.ЛСЯ первыг.- в одом устройства, вы- перпого ычитгтьлг соединен с входом

   0 etC|joro,накапливак.щего суммаюза, вы..од которого соединим входом вычитаемого второго вь митаюгл - ереэ диа последова- спединс ных элемента задержки к вхс гу второго /ч лите/г  нч посто нный vo5 лфАмц ент, вычод «оторс. О  вл етс  пто- рым чыходсм ус гройствс, выход генератора тактовых иг пч/ль( оа со линен с синхровхо- дамк всех регистре i, /диу . (. Чч--1тспей, деух накаплинаил их умчак , сумматора и

   д двух з eмёнroa a/;f. ожки.