Коррелометр

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) 292007 А 06 Р 15/3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ 20/24-24 льство СССР5/336, 1982, ство СССР 15/336, 1984,(54) КОРРЕ (57) Изобр лительной ройствам д специально быть испол тях науки ЛОМЕТ тение от чисосится к в именно к ки информа ния, и мож различных Целью иэотехнике,ля обрабо иит го наэнач эовано втехники лас- етеОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Институт проблем моделирования в энергетике АН УССР и Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) Авторское свидетеУ 980101, кл, Г 06 Р 1Авторское свидетель9 1091173, кл. С 06 Р ния является увеличение быстродеиствия и повышение разрешаюшей способности до максимально возможнойпризаданной длительности опорного сигнала, на основе применения детермированной неэквидистантной дискретизации входного сигнала, благодаряорганизации умножителей в виде матрицы, каждый (1+1)-й столбец которойсдвинут относительно 1-го на одинразряд вниз, и записи в блоки памяти коэффициентов опорного сигналау(1), соответствующих дискретнымзначениям аргумента корреляционнойфункции, Коррелометр обладает большим быстродействием благодаря параллельной организации вычислительныхпроцессов и снятия выходной информации при отсутствии необходимостизапоминания всех отсчетов входногосигнала на интервале, равном длительности опорного сигнала, 1 ил.Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для обработки информации специального назначения, и может быть использовано н различных областях науки и техники.Цель изобретения - повышение быстродействия.На чертеже изображена структурная схема коррелометра.Коррелометр содержит блоки 1, впамяти, первую группу регистров 2, - 2 , вторую группу регистров 3 -31 группу регистров 4 -4 памяти, группу умножителей 5 (матрица), умножители 6, -6 , первую группу сумматоров 7, -7 , вторую группу сумматоров 8-8 , регистр 9 памяти коэффициента, группы элементов И 10, - 10, группу элементов 11 - 11 сравнения, три элемента ИЛИ 12 -12 , ана лого-циФровой преобразователь 13,счетчики 14 и 15, информационный вход 16, вход 17 синхронизации,нход 18 запуска, вход 19 управления перезаписью, выходы 20-23 отсчетов корреляционной функции.Умножители 5 перной группы сформированы н виде матрицы, каждый (т+ +1)-й столбец (1=1,2,3, ,п) которой сдвинут относительно т-го на один разряд внизРабота коррелометра основана на использовании детерминиронанной неэкви истантной дискретизации.Рассмотрим неэкнидистантную дискретизацик эргодических сигналов х, у(Г - г). Для этого представим отсчеты х (т.) и(й-)в виде произ.ведения непрерывных сигналов х(с) и у на решетчатые функции Г (1:) и Ш (С-Г), состоящие из нерегулярных последовательностей единичных дельта-импульсов: й, =т (г.-е );СоИ (С-)=(Е-Е -тИ).кк ОКорреляционная функция С (Т) имеетвид:Схима(7) =11 тпМ 1 х(Т) У(С- .)1 п (С) 11 (Й) ТчЖучитывая что процессы х (й), у (г.- )независимы от Ш, (г), получаемС( ) =1 ип(С С( ) (1)Т-ц С корреляциоццон фуцкцией С:Г)ддцоэцачцо связана цреогразоцацисмФурье спектральная мощность нэаимодействияБ (тджх) - -С (з.дт), дГ=1/лт.,откуда с учетом теоремы 11 ланшереляимеем8 ,(ГГ)=11 тп 8(Г) 8 (Где), (2)ТИз выражений (1) и (2) следует,что для получения несмещенной оценлки Б(Г) по дискретным отсчетам сигналон 1 х, 1 упроцессы дискретизации Р, (с) должны быть такими,чтобы при Т -спектральная плотностьлБ,(ГМ) стремилась к периодическойпоследовательности дельта-импульсон20 с шагом дГ=/д, Это равносильно условию, чтобы оценка корреляционнойлфункции С(тм) была определена длявсех т=0,1,2, и стремилась к постоянной величине, не зависящей отт=1 дс и Т:25;.л1 пп С(т,Т)=Н,Т - "Тогда значение С (7) определяется поЗ 0 формулеС(. ) -- С ,я(ь ) 1 Требуемым свойством обладают периодические потоки Ш (г.) с шагомдискретизации д 1 и частотой Г =1/дг.,а также стационарные стохастическиепроцессы дискретизации 111(С), дпякоторых при среднем интервале между40 импульсами ш а и частоте Г =1/тп д 1корреляционная функция равна:л А1 з.тпС, (0) =1/тп,", 1 ттпС (абдт) =1/тпТ Т-Эт =1,2,45Очевидно, что максимальной величине ш соответствует одно сонпадеынне при каждом изменении т на еди ницу:С (з.дс)=1/(птп ), птп =Т/дС.1 М иИмпульсные потоки Ш, (с) со свойством корреляционной функции Односовпадение можно получить детермицированным способом, подобрав специальнь,м образом расположение единичных импульсов на заданном отрезке Т=Хдт:, 1292007Корреламетр работает следуюшимобразом,В блоки 1 -1, памяти записываются дискретные значения апорнога сигнала у (у -у ; у -у . ; у5 2 25 "5у ) согласна значениям импульсцого55потока 11 (г.), В регистры 4, -4, записываются значения импульсного потока Г, К , К , К и К соответственно, значение К, (К =О) неиспользуется, так как при циклическом повторении К =К 5, В регистр 9записывается значение коэффициентамасштабирования 1/Б= ь 1/Т. Регистры3 -3 и 2 -2 обнуляются. Счетчик14работает с коэффициентом деленияИ+1, счетчик 15 - с коэффициентомделения и+1. При включении коррелометра на вход 16 подается входнойсигнал х(Т), на вход 17 - последовательность импульсов тактовой частоты устройства, и один раз за всевремя работы коррелометра на вход18 подается импульс запуска. Импульсс входа 18 через элементы ИЛИ 12,и 12 2 подается на управляющий входаналого-цифрового преобразователя(АЦП) 13, управляющий вход регистра 2, и управляющий вход ключа 1 ОПа переднему фронту, импульса АЦП 13производит преобразование сигналах(г.), Полученное дискретное значение хпоступает на информационныйвход ключа 10 , который открываетсяпередним фронтом импульса с элемента ИЛИ 2 . Производится запись зна 2чения х, в регистр 2 которое подается на первый столбец матрицы ум ножителей 5, где реализуются произведения х,у х у х,у, х,у,их у . Результат х у- суммируетсяс содержимым регистра 3,. Полученное значение суммы перемножаетсяс записанным в регистр 9 значениемкоэффициента масштабирования в умножителе 6 и результат поступаетна выход 20.1При совпадении значений содержимого регистра 4 2 со значением содержимого счетчика 14 в элементе 11 сравнения поступает импульс на элемент ИЛИ 12 з, на управляющий вход ключа 10 и на управляющий вход регистра 22. В это же время с выхода элемента ИЛИ 12 з через элемент ИЛИ 12, поступает импульс на управляющий вход АЦП 13, Этот же импульс подается на вход счетчика 15.В результате изменения содержимого счетчика 15 в блоках 1 памяти происходит сдвиг значений апорцога сигналау(:). Палучецное из АЦГ 13 дискретное значение х через ключ 1 О записывается в регистр 2 и поступаетца второй столбец матрицы умцсъжителей 5, где реализуются произведениях у х у , х у , х у и х у . Зна 2 222 2 32 2 42 2 52чения х у и х у и содержимого ре 2- 2 1 210 гистра 3, суммируются в сумматоре8 2. Полученная сумма умножается накоэффициент масштабирования в умножителе 6 и подается на выход 21.11 ри совпадении значения содержи 15 мого счетчика 14 со значением содержимого регистра 4 з происходит аналогичная запись дискретного значениях полученного из АЦП 13, в регистр2 первой группы. В это же время по20 изменившемуся значению содержимогосчетчика 15 происходит сдвиг значений опорного сигнала у(г.) в блоках1 памяти. С регистра 2 З значение х зпоступает на третий столбец матрицы25 умножителей 5, где реализуются произведения хзу э х у , хзу 3 хз у и3 Зф 3 23 3 "33 3 4 Зх у , В сумматоре 8 3 суммируются3 53произведения х у , х, у, и х у и содержимое регистра Зз. Полученная30 сумма перемножается со значением содержимого регистра 9 и подается навыход 22,Далее при совпадении значений содержимого счетчика 14 и содержимогорегистра 4 аналогичным путем записывается значение х в регистр 2 ипо значению содержимого счетчика 15происходит сдвиг значений опорногосигнала у в блоках 1 памяти. С40 регистра 2 значение х поступает начетвертый столбец матрицы умножителей 5, где реализуются произведенияматоре 8, происходит суммирование45 произведений хх у х у и4 3 23 2 3.2х у и содержимого регистра 3 , По а 4лученная сумма перемножается с содержимым регистра 9 и поступает навыход 23, В сумматорах 7, -7 нака 50пливаются частичные суммы х у241За два такта до сброса счетчика14 в начальное состояние на вход55 19 поступает стробирующий импульс,по заднему фронту которого происходит запись частичных сумм с выходовсумматоров 7, -7 в регистры 3,-3соответственно, а произведение х,у 45записывается в регистр 3бирующему импульсу с входаисходит снятие результатоввыходов 2 Окоррелометра 1292(й По стро просо всех 5Формула изобретения Коррелометр, содержащий два счетчика, два сумматора, аналого-цифрсвой преобразователь, блок памяти, 1 О элемент сравнения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены и(и - число отсчетов сигнала) блоков памяти, группа из ирегкст ров памяти, две группы регистров из ирегистров в каждой группе, и групп умножителей по и умножителей в каждой группе, регистр гамятк коэффициента, иумножителей, и2 О сумматорон, группа из исумматоров, три элемента ИЛИ, (и)-групп элементов И, иэлементов сравнения, причем выход каждого блока памяти соединен с первым входом одноимен ного умножителя каждой группы, вторые входы умножителей каждой гругпы соединены с выходом одноименного регистра первой группы, первый вход каждого сумматора соединен с выходом у одноименного регистра второй группы, ныход э.-го умножителя 1-й группы (1=1. . .и, 1=1и) соединен с (1+1)-м входом (э.+1-1)-го сумматора, выход 1 с-го (1 с=п+1 и) умцожителя 1-й группы, кроме и-го умно- жителя (1 с)-й группы, соединен с.1-м входом (1+-и)-го сумматора группы, выход каждого сумматора группы соединен с первым входом одноименного регистра второй группы, первый вход (и)-го регистра второй группы соединен с выходом и-го умцсжителя (и)-й группы, второй вход каждого регистра второй группы сое,45 динен с входом управления перезапигЬЮ КОРРЕЛОМЕтРа, ИЦФОРМаЦКОННЫйВход цалого -цифрового преобразователя я 51 Бл я еГс я Р 11 формацио ццым ВхОдОмкоррелометра, выход аналого- цифрового преобразователя соединен с первыми входамк соответстнуюших элементовкаждой группы, выходы которых соединены с информационными входамисоответстнурэщих регистров первойгруппы, первый и второй входы каждого элемента сравнения соединены сВыходом соответствующего регистрапамяти группы и выходом первого счетчика соответственно, счетный входкоторого является тактирующим входом коррелометра, первый вход перво-,го элемента ИЛИ соединен с первымвходом второго элемента ИЛИ и является входом запуска коррелометра,выход каждого элемента сравнения,кроме первого, соединен с соответствующим Входом третьего элемента ИЛИВыход которого соединен со счетнымвходом второго счетчика к вторым входом первого элемецта ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом;1 цалого-цифрового преобразователя,Вторь 1 е входы элементов И первойгруппы и вход разрешения сдвига первого регистра первой группы соединець 1 с выходом второго элемента ИЛИ,Второй вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения,вторые Входь 1 элементов И с второй по(и)-ю групп и регистров первойгруппы соедицены с выходами соответствующих элементов сравнения, выходВторого счетчика соединен с входомразрешения считывания каждого блокапамяти, выход каждого сумматора соединен с первым входом соответствующего умножктеля, вторые входы каждого умцожителя соединены с выходомрегистра памяти коэффициента, а выходы являются выходами соответствующих отсчетов корреляционной функции./49 дписное Тираж 673 По ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4