Устройство для определения взаимной корреляционной функции

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 06 Г 15/3 ЗОБ единение В.К.Масл 984.ДЕЛЕНИЯОЙ ФУНК- . ельбыть вза- сиг;Залу ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство СМ 1188752, кл. 0 06 Е 15/336, 154) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРВЗАИМНОЙ КОРРЕЛЯЦИОНН(57) Изобретение относится к измер ной и вычислительной технике и може использовано для измерения функци имной корреляции между случайным 1689968 А 1 налами, подвергнутыми взаимному нелинейному масштабно-временному искажению, Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит коррелятор 1, блоки 2 и 3 элементов И. регистр 5, генератор 7 тактовых. импульсов, сумматоры 4 и 12, блок 6 памяти, триггер 8, элементы 9, 10 и 17 задержки, элемент И 11, счетчики 13, 14 и 16, блок 15 вычисления нелинейной составляющей переменной задержки. Работа устройства осуществляется циклически. Каждый цикл состоит из микро- циклов, использующих простую процедуру накопления отсчетов частных коррелограмм со сдвигом их по оси задержек в процессе измерения, 1 ил,Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может бытьиспользована для измерения функции взаимной кареляции (ВКФ) между двумя случайными процессами.Цель изобретения - повышение точности,На чертеже представлена структурнаясхема устройства для определения взаимной корреляционной функции,Устройство содержит коррелятор 1,блоки 2 и 3 элементов И по М элементов Ив каждом блоке, первый сумматор 4, регистр5, блок 6 памяти, генератор тактовых им.пульсов (ГТИ) 7, тоиггер 8, третий и второйэлементы 9 и 10 задержки, элемент И 11,второй сумматор 12, счетчики 13, 14, блок 15вычисления нелинейной составляющей переменной задержки, счетчик 16 и элемент17 задержки.Блок 15 может быть выполнен в вицеПЗУ,Блок 15 управляет скоростью изменения задержки, компенсируя, таким образом, реально происходящее нелинейноеизменение задержки в процессе измеренияоценок ВКФ.Что касается конкретной функциональной зависимости, реализуемой блоком 15(т.е. нелинейной зависимости задержки отвремени), то она определяется характеромизменения физических параметров измеряемых сигналоВ, зависящих В основном Отгеометрии проведения измерений.Так, например, Ва многих шиоако распространенных методах и ространствен новременной обработки, использующихалгоритмы взаимного корреляционногоанализа и оснозанных на избирательной попространству процедуре компенсации произвольнь,х текущих временных задержек,требуется определить ВКФ между сигналами, распространяющихся от равномерно перемещающегося по прямолинейнойтраектории точечного излучателя. В этомслучае при компенсации задержек необходим учет квадратичного члена ряда Тейлораф) = ф,) + г й - ,) + 1 " ( - о)2где 1 о - время начала измерений.При использовании устройства для измерения ВКФ сигналов с изменяющейся паприведен ному закону задержкой, код на Выходах ПЗУ 15 изменяется В соответствии сзаконом изменения, квадратичного члена,входящего в формулу,Работа устройства осуществляв гся циклически,Число циклаВ Опроделяется емкостьюсчетчика 13 сдвигов коррелограмм. Каждый 15 20 25 30 35 40 50 55 цикл состоит из микроциклов, На протяжении каждого микроцикла происходит расчет и занесение в определенные ячейки блока 6 памяти 2 отсчетов коррелограммы, котарые вычисляются в корреляторе 1 (И - емкость счетчика 14 отсчетов каррелограмм). Число микроциклов в каждом цикле работы устройства различно. Оно зависит от состояния, в которое предустанавливается счетчик 16 коррелаграмм в начале каждого цикла. Если емкость счетчика 16 составляет Р разрядов и к началу произвольного цикла Тч он установлен в состояние 01, то длительность данного цикла составитТц=(2 -0) 2 Ь 1,где Л 1 - период следования тактовых импульсов с выхода ГТИ 7.Устройство для определения взаимной корреляционной функции работает следующим образом.В исходном состоянии счетчик 13 сдвигов отсчетов коррелограмм, счетчик 14 отсчетов коррелограмм, регистр 5, триггер 8 и все ячейки блока 6 памяти обнулены. Счетчик 16 коррелограмм предустановлен в состояние О, определяемое кодом на выходах блока 15. Импульс запуска устанавливает триггер 8 в единичное состояние и значение первого отсчета коррелограммы, представленное М-разрядным двоичным кодом, с выхода коррелятора 1 синхронно с первым с момента начала работы тактовым импульсом передается через блок 2 элементов И на первые информационные входы первого сумматора 4.Этот же тактовый импульс модифицирует состояние счетчика 14 на единицу, и установившийся на его разрядных выходах код (в рассматриваемый момент времени, равный логической единице) поступает на информационный вход второго сумматора 12. В сумматоре 12 происходит суммирование кодов, установленных на разрядных выходах счетчиков 13 и 14. Поскольку на протяжении первого цикла Тц 1 работы устройства счетчик 13 находится в нулевом состоянии, то в этом цикле на адресных шинах блока 6 памяти присутствует код, определяемый состоянием счетчика 14,Информация с выбранной ячейки памяти блока б памяти (в первом микроцикле первого цикла работы ее адрес равен единице) поступает на инФормационные входы регистра 5 и записывается в него задержанным элементом 9.задержки тактовым импульсом. Время задержки элемента 9 задержки определяется периодом формирования информации на выходах блоке 6 памяти с момента поступления ачереднага40 тактового импульса на счетный вход счетчика 14.В сумматоре 4 происходит суммирование очередного 1-го отсчета коррелограмм ( = 1,2, , 2 ) с суммой 1-х отсчетов, вычисМленных в данном цикле коррелограмм, записанной в 1-й ячейке блока 6 памяти.Результат суммирования заносится в эту же ячейку памяти тактовым импульсом, задержанным относительно импульса записи в регистр 5 элементом 10 задержки. Емкость счетчика 14 определяется длиной коррелограмм, вычисляемой коррелятором 1, и равна й. Это обеспечивает в каждом микро- цикле работы устройства передачу и последовательную запись в блок 6 памяти 2" отсчетов коррелограмм с первой по 2-ю его ячейки. В конце каждого микроцикла 2-й с начала микроцикла тактовый импульс устанавливает счетчик 14 в нулевое состояние, а на его выходе переполнения возникает сигнал, модифицирующий состояние счетчика 16 на единицу. При емкости счетчика 16 Р разрядов максимальный фактор усреднения, при котором задержка между сигналами, поступающими на информационные входы устройства, изменяется не более, чем на интервал дискретизации оси задержек, равен произведению фактора усреднения поступающих с выхода коррелятора 1. оценок отдельной так называемой частной коррелограммы на число различных состояний счетчика 16, равное 2 . Время расчета частной коррелограммы составляет микроцикл работы устройства и выбирается из соотно- шения Тмц =2 Л 1- 1) 1(1)7. где 1 ь - верхняя частота входных сигналов;ч= скорость изменения задержки между ними.В этом случае фактор усреднения одной частной коррелограммы (ЧК) и находится из выражения и - цТ и 1,где ( ч) вах - наибольшая возможная скорость изменения задержки.В зависимости от скорости изменения задержки чбудет изменяться и фактор накопления отсчетов частных коррелограмм без сдвига их по оси задержек (длительность очередного цикла работы устройства). Значение этого фактора задается кодом, хранящемся в блоке 15 по адресу, который оп.- ределяется состоянием счетчика 13.В конце первого цикла состояние счетчика 16 станет равным 2 и с приходом следующего импульса, поступающего с вы 5 10 15 20 25 30 35 хода переполнения счетчика 14, на выходепереполнения счетчика 16 сформируетсяимпульс, который изменит состояние счетчика 13 на единицу. 8 блоке 15 по адресу,равному коду установки счетчика 13, произойдетсчитывание кода следующей команды, определяющего время следующегоцикла. Этот код является первоначальнымсостоянием счетчика 16 в следующем цикле.Установка счетчика 16 осуществляется задержанным элементом 17 задержки импульсом, сформированным на выходепереполнения этого счетчика в конце предыдущего цикла. С приходом очередного так-.тового импульса начинается следующийцикл работы устройства,Одновременно с установкой нового адреса блока 15 код, в который устанавливается счетчик 13 на время очередного цикла(например, для второго цикла он равен еди-нице), поступает на второй вход сумматора12 и накопление 1-х отсчетов частных коррелограмм, вычисляемых в этом цикле, осуществляется в ячейках блока 6 памяти поадресу (+1), Таким образом, в конце цикла+". Я( Лт)+,+ Я( -) +1) Ьт)=1 1=1где й - отсчет ЧК,По истечении 2 циклов, где К- емкостьМсчетчика 13 сдвигов отсчетов коррелограмм,с приходом очередного импульса на егосчетный вход, на выходе переполнения этого счетчика возникает импульс, по которомутриггер 8 устанавливается в нулевое состояние и через блок 3 элементов И 2 накопйленных в ячейках блока 6 памяти отсчетоврезультирующей коррелограммы с выходарегистра 5 поступят на выход устройства.Количество элементов И в блоке 3 элементов И определяется максимальнымфактором накопления выходной (результирующей) коррелограммы, который зависит.от емкости счетчиков 13 и 16 и фактора усреднения частной коррелограммы,Формула изобретенияУстройство для определения взаимнойкорреляционной функции, содержащее коррелятор, два блока элементов И, два сумматора, элемент И, регистр, первый счетчик,три элемента задержки и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен стактовым входом коррелятора и счетнымвходом первого счетчика, первый и второй1689968 Составитель В.ОрловРедактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова г,Заказ 3815 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 информационные входы коррелятора являются информационными входами устройства, выход первого блока элементов И соединен с входами первого слагаемого первого сумматора, отл ич а ю щеес я 5 тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок вычисления нелинейной составляющей переменной задержки, второй и третий счетчики, блок памяти и триггер, вход установки в единичное состояние 10 которого является входом запуска устройства, а вход установки в нулевое состояние соединен с выходом переполнения второго счетчика, счетный вход которого соединен с входом первого элемента задержки и с вы ходом третьего счетчика, выход первого элемента задержки соединен с входом разрешения записи третьего счетчика, выход коррелятора соединен с информационным входом первого блока элементов И, 20 выход первого сумматора соединен с информационным входом блока памяти, адресный вход которого соединен с выходом второо сумматора, вход первого слагаемого которого соединен с информационным 25 выходом первого счетчика, выход переполнения которого соединен со счетным входом третьего счетчика и входом синхрониза-, ции коррелятора, информационный выход второго счетчика соединен с входом блока вычисления нелинейной составляющей переменной задержки и входом второго слагаемого второго сумматора, выход элемента И соединен с входом разрешения записи блока памяти, выход которого соединен с информационным входом регистра, выход которого соединен с входом второго слагаемого первого сумматора и информационным входом второго блока элементов И, управляющий вход которого соединен с инверсным выходом триггера прямой выход которого соединен с управляющим 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 разрешения записи регистоа и выходом третьего элемента задержки, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход блока вычисления нелинейной составляющей переменной задержки соединен с информационным входом третьего счетчика, выход второго блока элементов И является выходом устройства.