SU1689968A1 - Устройство дл определени взаимной коррел ционной функции - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано дл  измерени  функции взаимной коррел ции между случайными сигналами , подвергнутыми взаимному нелинейному масштабно-временному искажению , Целью изобретени   вл етс  повышение точности. Устройство содержит коррел тор 1, блоки 2 и 3 элементов И, регистр 5, генератор 7 тактовых импульсов, сумматоры 4 и 12, блок 6 пам ти, триггер 8, элементы 9,10 и 17 задержки, элемент И 11, счетчики 13, 14 и 16, блок 15 вычислени  нелинейной составл ющей переменной задержки . Работа устройства осуществл етс  циклически. Каждый цикл состоит из микроциклов , использующих простую процедуру накоплени  отсчетов частных коррелограмм со сдвигом их по оси задержек в процессе измерени . 1 ил.

Description

ё

ах.; о flx.2o

I

Вш

О 00

Ю

Ю

о со

Изобретение относитс  к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано дл  измерени  функции взаимной корел ции (ВКФ) между двум  случайными процессами.

Цель изобретени  - повышение точности .

На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  определени  взаимной коррел ционной функции.

Устройство содержит коррел тор 1, блоки 2 и 3 элементов И по М элементов И в каждом блоке, первый сумматор-1, регистр 5, блок б пам ти, генератор тактовых импульсов (ГТИ) 7, триггер 8, третий и второй элементы 9 и 10 задержки, элемент И 11, второй сумматор 12, счетчики 13,14, блок 15 вычислени  нелинейной составл ющей переменной задержки, счетчик 16 и элемент 17 задержки.

Блок 15 может быть выполнен в виде ПЗУ,

Блок 15 управл ет скоростью изменени  задержка, компенсиру , таким образом , реально происход щее нелинейное изменение задержки в процессе измерени  оценок ВКФ.

Что касаетс  конкретной функциональной зависимости, реализуемой блоком 15 (т.е. нелинейной зависимости задержки от времени), то она определ етс  характером изменени  физических параметров измер емых сигналов, завис щих в основном от геометрии проведени  измерений.

Так, например, во многих широко распространенных методах пространственно- временной обработки, использующих алгоритмы взаимного коррел ционного анализа и основанных на избирательной по пространству процедуре компенсации произвольных текущих временных задержек, требуетс  определить ВКФ между сигналами , распростран ющихс  от равномерно перемещающегос  по пр молинейной траектории точечного излучател . В этом случае при компенсации задержек необходим учет квадратичного члена р да Тейлора

Г(1) to) + Г1 (t - to) + т| Г11 (t - to)2

где to - вэем  начала измерений,

При использовании устройства дл  измерени  ВКФ сигналов с измен ющейс  по приведен ному закону задержкой, код на выходах ПЗУ 15 измен етс  в соответствии с законом изменений квадратичного члена, вход щего в формулу.

Работа устройства осуществл етс  циклически .

Число циклов определ етс  емкостью счетчика 13 сдвигов коррелогрзмм. Каждый

цикл состоит из микроциклов. На прот жении каждого микроцикла происходит расчет и занесение в определенные  чейки блока 6 пам ти 2N отсчетов коррелограммы, которые вычисл ютс  в коррел торе 1 (N - емкость счетчика 14 отсчетов коррелограмм). Число микроциклов в каждом цикле работы устройства различно. Оно зависит от состо ни , в которое предустанавливаетс  счетчик 16 коррелограмм в начале каждого цикла. Если емкость счетчика 16 составл ет Р разр дов и к началу произвольного цикла Тц он установлен в состо ние QJ, то длительность данного цикла составит

T,ii (2p-Qj} 2N At,

где At- период следовани  тактовых импульсов с выхода ГТИ 7.

Устройство дл  определени  взаимной коррел ционной функции работает следующим образом.

В исходном состо нии счетчик 13 сдвигов отсчетов коррелограмм, счетчик 14 отсчетов коррелограмм, регистр 5, триггер 8 и все  чейки блока 6 пам ти обнулены. Счетчик 16 коррелограмм предустановлен в состо ние 0 , определ емое кодом на выходах блока Т5, Импульс запуска устанавливает триггер 8 в единичное состо ние и значение первого отсчета коррелограммы,

представленное М-разр дным двоичным кодом, с выхода коррел тора 1 синхронно с первым с момента начала работы тактовым импульсом передаетс  через блок 2 элементов И на первые информационные входы

первого сумматора 4.

Этот же тактовый импульс модифицирует состо ние счетчика 14 на единицу, и установившийс  на его разр дных выходах код (в рассматриваемый момент времени, равный логической единице) поступает на информационный вход второго сумматора 12. В сумматоре 12 происходит суммирование кодов, установленных на разр дных выходах счетчиков 13 и 14. Поскольку на прот жении первого цикла ТЦ1 работы устройства счетчик 13 находитс  в нулевом состо нии, то в этом цикле на адресных шинах блока 6 пам ти присутствует код, определ емый состо нием счетчика 14.

Информаци  с выбранной  чейки пам ти блока 6 пам ти (в первом микроцикле первого цикла работы ее адрес равен единице ) поступает на информационные входы регистра 5 и записываетс  в него зэдержанным элементом 9.задержки тактовым импульсом . Врем  задержки элемента 9 задержки определ етс  периодом формировани  информации на выходах блока 6 пам ти с момента поступлени  очередного

тактового импульса на счетный вход счетчика 14.

В сумматоре 4 происходит суммирование очередного 1-го отсчета коррелограмм (,2,..., 2N) с суммой 1-х отсчетов, вычисленных в данном цикле коррелограмм, записанной в 1-й  чейке блока б пам ти. Результат суммировани  заноситс  в эту же  чейку пам ти тактовым импульсом, задержанным относительно импульса записи в регистр 5 элементом 10 задержки. Емкость счетчика 14 определ етс  длиной коррелограмм , вычисл емой коррел тором 1, и равна N. Это обеспечивает в каждом микроцикле работы устройства передачу и последовательную запись в блок б пам ти 2Ы отсчетов коррелограмм с первой по 2N-io его  чейки. В конце каждого микроцикла 2м-й с начала микроцикла тактовый импульс устанавливает счетчик 14 в нулевое состо ние, а на его выходе переполнени  возникает сигнал, модифицирующий состо ние счетчика 16 на единицу. При емкости счетчика 16 Р разр дов максимальный фактор усреднени , при котором задержка между сигналами , поступающими на информационные входы устройства, измен етс  не более, чем на интервал дискретизации оси задержек, равен произведению фактора усреднени  поступающих с выхода коррел тора 1, оценок отдельной так называемой частной кор- релограммы на число различных состо ний счетчика 16, равное 2 . Врем  расчета частной коррелограммы составл ет микроцикл работы устройства и выбираетс  из соотношени 

ON

1

п где fb - верхн   частота входных сигналов;

V--- скорость изменени  задержки между ними.

В этом случае фактор усреднени  одной частной коррелограммы (Ч К) и находитс  из выражени 

ТмцгЫп 1.

it

At(v)max fb

где ( Vj-) max - наибольша  возможна  скорость изменени  задержки.

В зависимости от скорости изменени  задержки vr будет измен тьс  и фактор накоплени  отсчетов частных коррелограмм без сдвига их по оси задержек (длительность очередного цикла работы устройства). Значение этого фактора задаетс  кодом, хран щемс  в блоке 15 по адресу, который определ етс  состо нием счетчика 13.

В койне первого цикла состо ние счетчика 16 станет равным 2Р и с приходом следующего импульса, поступающего с выхода переполнени  счетчика 14, на выходе переполнени  счетчика 16 сформируетс  импульс, который изменит состо ние счетчика 13 на единицу. В блоке 15 по адресу.

равному коду установки счетчика 13, про- изойдетсчитывзние кода следующей команды , определ ющего врем  следующего цикла. Этот код  вл етс  первоначальным состо нием счетчика 1 б в следующем цикле.

Установка счетчика 16 осуществл етс  задержанным элементом 17 задержки импульсом , сформированным на выходе переполнени  этого счетчика в конце предыдущего цикла. С приходом очередного тактового импульса начинаетс  следующий цикл работы устройства.

Одновременно с установкой нового адреса блока 15 код, в который устанавливаетс  счетчик 13 на врем  очередного цикла

(например, дл  второго цикла он равен еди-- нице), поступает на второй вход сумматора 12 и накопление i-x отсчетов частных коррелограмм , вычисл емых в этом цикле, осуществл етс  в  чейках блока б пам ти по

адресу (+1). Таким образом, в конце цикла

(j 1,2 2k) - содержимое (1+1)  чейки

блока 6 будет

2p-Qj

Ri(l + 1)At +

-- 4

, р

+ 2 Ri(lAt)+.... + 2 -J +1)At

1-1i 1

где R|-отсчет Ч К.

35 По истечении 2k циклов, где k- емкость счетчика 13 сдвигов отсчете в коррелограмм. с приходом очередного импульса на его счетный вход, на выходе переполнени  этого счетчика возникает импульс, по которому

40 триггер 8 устанавливаетс  в нулевое состо ние и через блок 3 элементов И 2N накопленных в  чейках блока 6 пам ти отсчетов результирующей коррелограммы с выхода регистра 5 поступ т на выход устройства.

Claims (1)

1. 45 Количество элементов И в блоке 3 элементов И определ етс  максимальным фактором накоплени  выходной (результирующей ) коррелограммы, который зависит от емкости счетчиков 13 и 16 и фактора ус50 реднени  частной коррелограммы. Формула изобретени  Устройство дл  определени  взаимной коррел ционной функции, содержащее коррел тор , два блока элементов И. два сумма55 тора, элемент И, регистр, первый счетчик, три элемента задержки и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом коррел тора и счетным входом первого счетчика, первый и второй

   информационные входы коррел тора  вл ютс  информационными входами устройства , выход первого блока элементов И соединен с входами первого слагаемого первого сумматора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены блок вычислени  нелинейной составл ющей переменной задержки, второй и третий счетчики, блок пам ти и триггер , вход установки в единичное состо ние которого  вл етс  входом запуска устройства , а вход установки в нулевое состо ние соединен с выходом переполнени  второго счетчика, счетный вход которого соединен с входом первого элемента задержки и с вы- ходом третьего счетчика, выход первого эле- мента задержки соединен с входом разрешени  записи третьего счетчика, выход коррел тора соединен с информационным входом первого блока элементов И, выход первого сумматора соединен с информационным входом блока пам ти, адресный вход которого соединен с выходом второго сумматора, вход первого слагаемого которого соединен с информационным выходом первого счетчика, выход переполнени  которого соединен со счетным входом третьего счетчика и входом синхронизации коррел тора, информационный выход второго счетчика соединен с входом блока вычислени  нелинейной составл ющей переменной задержки и входом второго слагаемого второго сумматора, выход элемента И соединен с входом разрешени  записи блока пам ти, выход которого соединен с информационным входом регистра, выход которого соединен с входом второго слагаемого первого сумматора и информационным входом второго блока элементов И, управл ющий вход которого соединен с инверсным выходом триггера пр мой выход которого соединен с управл ющим входом первого блока элементов И и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с входом разрешени  записи регистра и выходом третьего элемента задержки, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульбов, выход блока вычислени  нелинейной составл ющей переменной задержки соединен с информационным входом третьего счетчика, выход второго блока элементов И  вл етс  выходом устройства.