Устройство для определения изменения свойств случайного сигнала

355617 ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Респтблик,ь бттбгУДК 681.3:519.2(088,8) ио итет елам Комитет оо изобретений и при Совете МССС открыти инистров Опубликовано 16.Х,1972, БюллетеньДата опубликования описания 15.1,19 Авторыизобретен Телькснис и Ю,-В В.-А гис ерняускас,Заявитель Литовской С институт физики и математи НИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СВО СИГНАЛА В 224 агОг 2 Л 2. - / 2 2. Р Рг -2+ фР К(У, ) =В е "оз а (1 - ) + - з 1 п а значения ла х(г)агом квазящегогнала, нзменение принимаемого в дискретные монтования й; отрезка дискрета протяженности его корреляционется в том, лняет слекорреляционнойния свойств слуметры а изм(д) = Ах,+В (х+ т-т х)г+ЗО УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕ СЛУЧАЙ НИзобретение относится к области вычислительной техяики и может быть использовано при проектировании устройств для статистической обработки экспериментальных данных.Известные устройства, применяемые для решения задачи определения времени изменения корреляционной характеристики принимаемого сигнала, имеют недостаточную точность и разрешающую способность определения момента времени изменения свойств случайного сигнала.Целью изобретения является достижение большей точности и разрешающей способности определения момента времени изменения корреляционных свойств случайного сигнала на выходе системы типа колебательного контура и описываемого корреляционной функ- цией Сущность изобретения заклю о предложенное устройство вь ующие вычисления: х; (г= 1, 2 )непрерывного сигименты времени с ши - длина сколного случайного скоторого ищется иных свойств;(х 1, ось 01 - парфункции до моменчайного сигнала;Р 2, О 2, 02 те же параметры после момента изменения свойств случайного сигнала;К( т,: - определитель матрицы элементы которой представляют собой значения корреляционной функции к(1 т) до момента изменения свойств случайного сигнала, при 1=1;(=1, д), т=т,(1=1, су) 3 кл(т;) /"., - определитель матрицы к(1,т;)" элементы которой представляют собой значения корреляционной функции к(1;т) после момента изменения свойств случайного сигнала, при 1=1; (=9+1, ц), -.=т; (1=д+1и),Предложенное устройство отличается тем, что выход преобразователя аналог-код соединен со входом регистра сдвига, выход предпоследней ячейки регистра сдвига соединен со входом первой ячейки и через квадратор, первый сумматор и первый блок умножения соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого через второй блок умножения, третий сумматор, второй квадратор и четвертый сумматор соединен с выходами предпоследней и третьей от конца ячеек регистра сдвига, третий вход второго сумматора через третий блок умножения, пятый сумматор, третий квадратор и шестой сумматор соединен с выходами трех последних ячеек сдвига, четвертый вход второго сумматора соединен с выходом олока вычисления логарифма произведений определителей, вход которого соединен с выходом блока управления, другие выходы которого соединены с регистрами сдвига и памяти и входами первого, третьего и пятого сумматоров, а выход второго сумматора соединен со входом регистра памяти, выходы которого соединены с соответствующими входами блока вычисления максимума.Блок-схема предложенного устройства приведена на чертеже.Преобразователь аналог-код 1 предназначен для преобразования непрерывного входного сигнала х(1) в дискретный сигнал х;(=1,2) как по времени, так и по амплитуде. Регистр сдвига 2 служит для приема, хранения и циклического сдвига отрезка случайного сигнала, для которото ищется момент времени изменения его корреляционных характеристик, Он состоит из и+1 запоминающих ячеек аь а а, ., и, таким образом, в нем помещается а+1 дискретных значений сигнала х,(=1,2). В регистр сигнал поступает из преобразователя аналог-код и по команде из блока управления может передвигат.,ся слева направо, Регистр имеет три выхода. Один выход язляется выходом последней ячейки регистра а,и с него снимается сигнал х; . Второй выход является выходом предпоследней ячейки аи с него снимается сигнал х;, Третий выход - выход ячейки а, С него снимается сигнал х,+ь Выходные сигналы рядом стоящих ячеек отличаются во 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 времени на шаг квантования й. Для работы регистра в циклическом режиме выход ячейки асоединен со входом ячейки аь Вычитающий сумматор 3 имеет два .входа. Один его вход подключен к выходу ячейки а, регистра 2, а второй - к выходу ячейки ап ь На выходе сумматора получается разница входных сигналов х;+ - х;. Сумматор 4 предназначен для суммирования трех входных величин с различными весовыми коэффициентами, Его входы подключены к выходам ячеек а, , а, а + регистра 2. Входные сигналы х;+, и х; ь которые снимаются с ячеек а,+ и асоответственно, суммируются с весом 1, входной сигнал х;, снимаемый с выхода ячейки а - с весом 2. Таким образом, на выходе сумматора получается величина х;+ - 2,+ +х, . Квадраторы 5 - 7 служат для возведения в квадрат входных величин. Следовательно, на выходе квадратора 5 получается величина х на выходе квадратора б - величи 2на (х;+ - х;), а на выходе квадратора 7 - величина (х,+ - 2+х,+). Блок 8 - блок управления. Накапливающие сумматоры 9 - 11 суммируют последовательно во времени поступающие дискретные значения. Таким образом, на выходе сумматора 9 появляется сумма 5=х, на выходе сумматора 10 - сумма Ь(х;+ - х,), а на выходе сумматор=1ра 11 сумма 5 з=(х+ - 2,+х - Рс=1Блоки умножения 12 - 14 предназначены для умножения входных величин на константы. Блок 12 умножает на константу А, блок 18 - на константу В, блок 14 - на константу С, Блок 15 предназначен для вычисления функции уь т, е. для вычисления логарифма произведения определителей к(1;, т;)и к(;, т;) " Общий сумматор 1 б предназначен для суммирования выходных сигналов блоков 12 - 15. Регистр памяти 17 с ячейками Ьь Ь, Ь, длина которого на две ячейки меньше длины регистра 2, запоминает значения величин ,ь которые вычисляются по ординатам случайного сигнала, хранящегося в регистре 2. Величиныпоступают в регистр 17 последовательно из общего сумматора 1 б и по команде блока управления 8 параллельно передаются в блок выделения максимума 18. Блок выделения максимума определяет номер ячейки Ь, регистра 17, выходной сигнал которой был максимальным. Для большей помехоустойчивости и однозначности от.ветаблок указывает номер ячейки только в тох случае, если ее сигнал превышает минимальный из всех остальных сигналов на заданный порог. Номер ячейки Ьу, регистра памяти указывает, что наиболее вероятное изменение свойств случайного сигнала произошло при значении этого сигнала, хранящегося в ячейке а, регистра 2. Блок 8 управляет работой всего устройства.(х+ - х ) и 55 60 65 Устройство работает следующим ооразом.Входной сигнал х(с), для которого устройство должно указать момент времени, когда меняются его корреляционные свойства, подается на вход преобразователя аналог-код, Дискретный сигнал х;(1=1,2 ) с выхода преобразователя поступает на вход регистра сдвига 2. Дальнейшую работу устройства рассмотрим с того момента времени, когда регистр 2 заполнен значениями случайного сигнала х;(г=1,2), Пусть в регистре находятся следующие значения сигнала х(1): хь х, хзх 1. Они расположены в регистре таким образом: х 1 находится в ячейке а+1, хз - в ячейке аи., хз - в ячейке а 1 и т. д., наконец х,+1 - в ячейке а. По команде из блока управления 8 содержимое регистра 2 сдвигается на одну ячейку вправо. Величина сдвига от исходного состояния обозначена буквой д, в данном случае д==1. При .этом происходит считывание ячеек ас, а, а,+. Таким образом во время сдвига сигнал х, величиной хс=хз поступает на входы блоков 8 - 5, а также занимает ячейки а и а.1 регистра 2. СигНаЛ Х;+1 ВЕЛИЧИНОЙ ХС+1=Хз, ПОСтУПаЕт Па ВХО- ды блоков 8, 4 и занимает ячейку а, т. е, прежнее место х;=х Сигнал х; 1=х поступает на вход блока 4, На один вход общего сумматора 1 б приходит величина Ах 2 (она формируется в блоках 5, 9, 12), на второй вход - величина В(хз - хз) (она формируется в блоках 8, б, 10, 18), на третий вход - величина С(хз - 2 хз+хс)2 (она формируется в блоках 4, 7, 11 и 14). На вход блока 15 из блока управления подается величина сдвига д=1. Блок 15 вычисляет значение у(сс) при д=1, которое поступает на четвертый вход общего сумматора 1 б. Следовательно, на выходе общего сумматора 15 получим значение выражения рпри д=1 т. е. р(1). Величина Р(1) запоминается в ячейке Ь регистра памяти 17. После всех упомянутых вычислений из блока управления 8 в регистр 2 подается второй импульс сдвига и содержание регистра сдвигается еще на одну ячейку, От исходного состояния оно будет сдвинуто на д=2. На вход квадратора 5 поступает величина хз, на входы блока 8 - величины хз и х.а на входы сумматора 4 - величины хз, хз, х. Вычисления повторяются. Необходимо отметить, что на входы блоков умножения 12 - 14 теперьЧ=2 д=2приходят суммы, х 21=1 С=1 д=2(хс1) - 2 хс+х; 1)2 соответственно, так какС=1 сумматоры 9, 10 накапливающие, На вход блока 15 поступает величина д=2, На выходе этого блока будет у(2), На выходе общего сумматора 16 получим значение р (2), которое запоминается в ячейке Ь 2 регистра 17, В общем случае поеле сдвига регистра 2 на д ячеек на вход запоминающего регистра поступает величина 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 р и запоминается в ячейке Ь,г, После сдвига регистра 2 на величину д=п - 1 в регистре памяти поме;цаются и - 1 значений величины (д): Р(1),р(2),р(п - 1). Покоманде из блока управления эти значения параллельно передаются в блок выделения максимума 18, который определяет максимальное (д) из всех поступивших, Момент времени, соответствующий ыаксизальноху значению (д), и является наиболее вероятным значением момента времени изменеия корреляционных свойств случайного сигнала х (с) . После передачи значений Д(д) в блок выделения максимума для отрезка сигнала х, хз, хз, хп+1 по команде из блока управления гасятся сумматоры 9, 10, 11, а реп стр 2 устанавливается в исходное положение для следующего цикла вычислений: в ячейке а,+ помещается величина х., в ячейке а - величи на хз, и т. д наконец в ячейке а помещается новая ордината х+2 случайного сигнала х. Для этого гасится ячейка ас регистра сдвига, а его содержимое сдвигается вправо на две ячейки. Из преобразователя 1 в освободившуюся ячейку а регистра сдвига поступает новое значение сигнала хд.2.Дальше проводятся все вычисления для нового отрезка сигнала х(1): х хзхи+2. После этих вычислений и передачи данных в блок выделения максимума для вышеуказанного отрезка сигнала, содержимое регистра 2 именяется на хз, х,х+з. Затем вычисления повторяются.Таким образом, из преобразователя аналогкод в регистр 2 все время поступают новые значения сигнала х(с), а устройство проверяет есть ли изменение характерист:к.Устройство должно работать с такой скоростью, чтобы все вычисления для хранящегося отрезка сигнала х(1) в регистре 2 завершались до поступления нового значения хс, из преобразователя. В этом случае устройство работает в натуральном масштабе времени. Предмет изобретения Устройство для определения изменения свойств случайного сигнала на выходе систем типа колебательного контура, содержащее преобразователь аналог-код, регистр сдвига, квадраторы, сумматоры, блоки умножения, блоки вычисления логарифма произведения определителей, блок управления, регистр памяти и блок вычисления максимума, отлицаюисееся тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности определения момента времени изменения корреляционных свойств случайного сигнала, выход преобразователя аналог-код соединен со входом регистра сдвига; выход предпоследней ячейки регистра сдвига соединен со входом первой ячейки и через квадратор, первый сумматор и первый блок умчожения соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого через второй блок умножения, третий суммаКорректор О, Тюрина Редактор Л. Утехина Заказ 4245/16 Изд. М 1815 Тирагк 406 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 тор, второй квадратор и четвертый сумматор соединен с выходами предпоследней и третьей от конца ячеек регистра сдвига; третий вход второго сумматора через третий блок умногкения, пятый сумматор, третий квадратор и шестой сумматор соединен с выходами трех последних ячеек регистра сдвига; четвертый вход второго сумматора соединен с выходом блока вычисления логарифма произведений определителей, вход которого соединен с выходом блока управления, другие выходы которого соединсны соответственно с регистром сдвига, регистром памяти и входами первого, 5 третьего и пятого сумматоров, а выход второго сумматора соединен со входом регистра памяти, выходы которого соединены с соответствукгщими входами блока вычисления максимума.