Генератор базисных функций

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) (11) 19013 А 1 1) 4 б 06 ) 1/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Н А ВТОРСКОМЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ГЕНЕРАТОР БАЗИСНЫХ ФУНКЦИЙ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для генерирования полных ортогональных базисных систем функций, например, при спектральном анализе случайных процессов. Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет генерирования базисных систем функций, минимизирующих спектральное описание случайного процесса до одного отличного от нуля коэффициента. Генератор базисных функций содержит входные регистры 1 - 8, квадраторы 9 - 16, функциональные преобразователи 17 - 23, выходные регистры 24 - 30, генератор тактовых импульсов 31, счетчик 32, дешифратор ЗЗ, триггер 34. Поставленная цель достигается включением М - 1 входных регистров, М квадраторов, У - 2 выходных регистров, и ступеней функциональных преобразователей, обеспечивающих вычисление коэффициентов базиса по формулам, полученным из решения уравнения Х=Н.У, где л. - вектор эталона сигналаН) - искомый базис, а ) - вектор, содержащий один отличный от нуля коэффициент. 1 з. и, ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для генерирования базисных функций, например, при спектральном анализе случайных процессов.Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет генерирования базисных систем функций, минимизирующих спектральное описание случайных процессов до одного отличного от нуля коэффициента.Устройство спектрального анализа реализует выражение5=Хс,Ч ,называемое обобщенным рядом Фурье. Приэтом исследуемый сигнал 5(1) представляетсяв выбранной базисной системе функцийт)г(1) спектРальными коэффициентами сг.Основными требованиями к базисной системе функций являются полнота и ортогональность.На фиг, 1 приведена функциональнаясхема генератора базисных функций; нафиг. 2 - схема функционального преобразователя,Генератор базисных функций (фиг. 1)содержит входные регистры 1 - 8, квадраторы 9 - 16, функциональные преобразователи 17 - 23, выходные регистры 24 - 30,генератор 31 импульсов, счетчик 32, дешифратор 33 и триггер 34.Функциональный преобразователь (фиг, 2)содержит сумматор 35, делитель 36, узел 37вычисления квадрата синуса/косинуса и узел38 извлечения квадратного корня.Генерация базисных функций выполняется по следующему алгоритму, Пусть заданнекоторый эталон сигнала. При синтезеизвестных одноядерных полных ортогональных базисных систем функций в качествеэталона берут сигнал, спектр которого навременном интервале длины М М где 1 Ч -число отсчетов, а Л 1 - интервал диск 1)етизации по теореме Котельникова, имеет одинотличный от нуля спектральный коэффициент. При синтезе базиса, приспособленного к сигналу, в качестве эталона берут,например, выборочное среднее 4 ставят егов соответствие одному отличному от нуляспектральному коэффициенту. 7 Полученнаяпри этом базисная система функций и является искомой.Таким образом, сущность решаемой предлагаемым устройством задачи состоит в следующем: поставить в соответствие эталонусигнала один отличный от нуля спектральный коэффициент и найти базисную системуфункций для такого соответствия, т. е.Х= НУ (2)где У - вектор-столбец эталона сигнала;У - вектор-столбец результата спектрального преобразования с однимотличным от нуля коэффициентом;Н - искомая базисная система функцийИскомый базис можно получить через обобщенное спектральное ядро, используя его вещественную форму созй, 81 пй,Г, =-/2з 1 п йг, - со 80,где г=1, и, 1=:1, Л 7/2, Л 7=2".При Л/=8Н=2/2 631 а а=(5)Остальные коэффициенты базиса определяются, например, из соотношений 40612=013=014=011, 023=021, 024=022.Формулы (5) легко обобщаются на случай любого 7"ъ 1. Генератор работает следующим образом.4 Перед началом работы устройства генератор 31 импульсов выключен, счетчик 32 и триггер 34 установлены в нулевое состояние. При поступлении на вход запуска генератора импульса запуска включается генератор импульсов и с входов задания векто ров эталона генератора в регистры 1 - 8записывается эталон сигнала, Частота импульсов на выходе генератора 31 и емкость счетчика 32 подбираются так, чтобы время формирования на входе дешифратора 33 определенной кодовой комбинации было равно времени преобразования эталона в коэффициенты базисной системы функций.Отсчеты эталона с выходов регистров 1 - 8 подаются через квадраторы 9 - 16 на входы45 Формула изобретения 50 функциональных преобразователей 17 - 20. Причем на входы функционального преобразователя 7 подаются отсчеты с выходов квадраторов 9 и 10, на входы функционального преобразователя 18 - с выходов квадраторов 11 и 12, на входы функционального преобразователя 19 - с выходов квадраторов 13 и 14, на входы функционального преобразователя 20 - с выходов квадраторов 15 и 16. На первых выходах функциональных преобразователей 17 - 20 формируются соответственно суммы квадратов отсчетов х+хз, хз+х 44, хз+хб, х 7+х 8. Эти суммы подаются соответственно на первый и второй входы функционального преобразователя 21, на первый и второй входы функционального преобразователя 22. На первых выходах функциональных преобразователей 21 и 22 формируются соответственно суммы квадратов отсчетов х+х+хз+х 3 и х 5+хб+х 7+хв. Эти суммы подаются на первый и второй входы функционального преобразователя 23. На вторых выходах функциональных преобразователей 17 - 23 формируются коды синусов и косинусов искомой базисной системы функций. В момент окончания работы функционального преобразователя 23 на вход записи выходных регистров 24 - 30 подается импульс с дешифратора 33 и полученные значения синусов и косинусов базиса записываются в выходные регистры 24 - 30. Одновременно триггер 34 устанавливается в состояние, информирующее о завершении формирования базисной системы функций,Принцип работы функциональных преобразователей 17 - 23 состоит в следующем (фиг. 2). Входные данные, например х и хз, поступают на первый и второй входы функционального преобразователя и подаются соответственчо на первый и второй входы сумматора 35 и делителя 36. Сумма х 1+хз с выхода сумматора подается на первый выход функционального преобразователя. На выходе делителя 36 формируется отношение вида х/х, по которому в узле 37 вычисляются значения з 1 пйз и совО, Последние через узел 38 подаются на второй выход функционального преобразователя. 1. Генератор базисных функций, содержащий генератор тактовых импульсов, входной регистр, триггер, счетчик, выходной регистр, причем выход генератора импульсов подключен к счетному входу счетчика, информационный вход входного регистра яв 5 О 15 20 25 30 35 40 ляется первым входом задания вектора эталона генератора базисных функций, выход выходного регистра является первым выходом функций генератора базисных функций, отличающийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет генерирования базисных систем функций, минимизирующих спектральное описание случайного процесса до одного отличного от нуля коэффициента, в него введены дешифратор, У - 1 входных регистров, Ч квадраторов, М - 2 выходных регистров, п групп функциональных преобразователей (п=орУ), каждая 1-я группа (1=1, и) содержит 1 Ч/2 функциональных преобразователей, вход запуска генератора базисных функций подключен к одноименному входу генератора тактовых импульсов и входам записи всех входных регистров, выход счетчика подключен к входу дешифратора, выход которого подключен к входам записи выходных регистров и входам начальной установки генератора тактовых импульсов, счетчика и триггера, выход которого подключен к выходу признака готовности результата генератора, информационные входы Й-х входных регистров (Й= =2, У) подключены к й-м входам задания вектора эталона генератора, выход р-го (р= 1, .Ч) входного регистра подключен к входу Н-го квадратора, выходы (2 т - 1) -го и 2 т-го квадраторов (т=1, У/2) подключены соответственно к первому и второму входам т-го функционального преобразователя первой группы первые выходы (21 - 1) -го и 21-го (1=1, У/2 ) функциональных преобразователей 1-й группы подключены соответственно к первому и второму входам 1-го функционального преобразователя (1+1) -й группы, вторые выходы функциональных преобразователей 1-й группы подключены к информационным входам 1-го выходного регистра, выходы д-х выходных регистров (д=2, 1 Ч - 1) являются д-ми выходами функции генератора.2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что функциональный преобразователь содержит сумматор, делитель, узел вычисления квадрата синуса/косинуса и узел извлечения квадратного корня, причем первые и вторые входы сумматора и делителя подключены соответственно к первому и второму входам функционального преобразователя, выход сумматора подключен к первому выходу функционального преобразователя, второй выход которого подключен к выходу узла извлечения квадратного корня, вход которого подключен к выходу узла вычисления квадрата синуса/косинуса, вход которого подключен к выходу делителя.1319013 ю.2 Иль открытийоектная, 4 дел кая Редактор А. ВоровЗаказ 2512/42ВНИИПИ Государ130Производственно. Составитель С.ц Техред И. ВересТираж 672твенного комитета СССР по5, Москва, Ж 35, Раушсолиграфицеское предприятие,КорректоПодписноеам изобретениинаб., д. 4/5Ужгород, ул. П