Устройство для формирования коэффициентов разложения хаара

р 484523 ОПИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51) М. 1 хл 061 15/34 аявки 5 е рисоедицение Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий) Заявитель ОВ ЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ КОЭФФИАЗЛОЖЕНИЯ ХААРА(54) УСТРОЙСТВО асти вычислиь применено в Изобретение относится к облтельной техники и может бытсистемах автоматики.Известны анализаторы спектра, которые содержат ключевой элемент, выполняющий дискретизацию первичного сигнала, блок управления и преобразователь аналог-цифра, производящий операцию представления в цифровой форме.Такие схемы не отличаются быстродействием из-за наличия операций умножения и в известной степени сложны, так как имеют в наличии умножители и генераторы ортогональных функций.Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Эта цель достигается тем, что в устройство введены цифровой интегратор, выход которого подключен к последовательно соединенным регистрам сдвига, первая группа сумматоров, входы которых соединены с выходами соответствующих регистров, первая группа ключей, входы которых соединены с выходами одних сумматоров этой группы.Входы сумматора второй группы соединены с выходами первой группы ключей, Входы второй группы ключей соединены с выходамп одних сумматоров второй группы. Входы сумматоров третьей группы соединены с выходамц второй группы ключсй, а выходы - с соответствующимц входами трстьеи группы ключей, другие входы которых соединены с соответствующими выходами други.: сумматоров первой и второй групп. Вторые входы ключей 5 этой группы подсоединены к одному цз выходов блока управления, другие выходы которого соединены со входом первого регистра ц с соответствующими входамц ключей первой и второй группы,10 На фиг. 1 приведена блок-схема устройства;ца фиг. 2 - графики восьми функций Хаара и графики, поясняющие принцип работы устройства для формирования коэффициентов разложения Хаара на скользящем интервале. 15Предлагаемое устройство содержит ключевой элемент 1, преобразователь аналог-цифра 2, регистр 3 сдвига, сумматор-интегратор 4, регистры 5 - 12 сдвига, сумматоры 13 - 19, ра ботающие на суммирование, сумматоры 20 -26, работающие ца вычитание, ключевые элементы 27 - 40 ц блок управления 41.Систему функций хаара 1 у( удобностроить группамц: группа номер ог содержит 25 2"функций рт 1(, где 1=1, 2 2" - ;т=1, 2 ио. Связь между двойцой нумерацией (и, ) и обычной выражается соотно- шением(2) 3прнсм первая функция / = =1 остается внегруппы. Функцн Хаара имеют впд: где 1 и 1 . - двоичные отрезки, получас./л/мые путем деления отрезка О, Т на 2/л равнылх частей. На фиг. 2,а изображены первые восемь функций Хаара.Если функцию (1) разложить в 1-м интервале в ряд Хаара, то для Й-го коэффициента получают: где Т - интервал разложения, Р= 1, 2, 3, - текущий номер выбранного интервала.В предлагаемом устройстве для формирования коэффициентов разложения Хаара выдача коэффициентов производится не па интервале О, Т 1, а на скользящем интервале 1 о, Т+Йо,Т 1о меняется с шагом Ы-:. - . Для /г-го2///о коэффнцснта на скользящем интервале получа отт 1,1 / 1,2,32 п Т 2/// где то - максимальный номер класса функций Хаара,- номер шага скользящего интервала, Т - интервал ортогональности. Коэффициенты Фурье - Хаара для произвольного Т в любой момент определяются по формулам: с. = 2-1/1/// -/1/// . - . Для вычисления интеграла У1и//1 п//промежуток интегрирования делится на Ж рав 5 ных частей, и к каждому применяется формуТла трапеций. Полагая, что Й= - и обозначаяМ через у;=1(11), (1=О, 1, 2 Л) значения10 подьштегральпой функции в точках 1;, будем иметь:/// / где 5 - сумма ординат функции (1;) наи/ /двоичном интервале 1 , причем первая и по 20(1) и (2) можно записать в другом виде: Из формулы (4) видно, что получение коэффициентов Фурье - Хаара сводится к вычислению разностей приведенных сумм 5 н 5/// / /л /соответствующих интегралам от функции 1(1) па двоичных отрезках 7 и 1, из фиг. 2,а 40/л/видно, что интеграл от функции 1(1) на двоичном отрезке младшего класса можно получить путем суммирования интегралов на двоичных отрезках старшего класса. Например:5 +5,.+5 +5:5 -5 -5,31 31 32 32 21 21 11 Таким образом, достаточно один раз определить на двоичных отрезкахи 1 самого 50 /л,// т, /старшего класса то интегралы5, 5, Ь, 5 Ь, 5, 5, 5, (о) 31 31 32 32 33 ЗЗ 34 34 55 а по ним вычисляются все необходимые коэффициенты Фурье-Хаара. Для этого необходимо интегралы (5) сначала разделить на число шагов Л, Полученные суммы 5,54,5,5,5,5 5,5 31 31 32 32 33 33 34 34 подаются на входы соответствующих сумматоров. С выходов сумматоров, работающих на сложение, получаются числа, используемые 65 для дальнейших вычислений, а с выходов+5. +5 +5 33 34 34 30 35 и 60 65 5сумматоров, работающих ца вычитацие, получаются коэффициенты Фурье-Хаара. Так: С=5 +5, - (5 +5 ), 31 31 32 32 Сгг - 5 - + 54 (5 - + 5-)1 33 33 34 34 С=-5 +5,+5 -5 31 31 32 32 С = 5-+5-+5-+5-+5- -5- -1- 31 31 32 32 33 33 Так как восстановление сигнала по коэффициентам производят ца синтезаторах и унии) - 12версальных ЦВМ, то величину 2 можно легко учесть. Таким образом, на выходе получают це коэффициенты Фурье - Хаара, а числаС =5,Устройство работает слелу 1 ощим образом.Цифры, соответствующие отсчетам функциит1(1), поступают с периодом - через регистр 3Исдвига на сумматор - интегратор 4, В регистре 3 сдвигается на один разряд влево только первое и последнее число соответствующего двоичного отрезка, что соответствует делению ца половину, На регистре 5 к моменту времет тни 1 - , = - фиксируется значение ицтеграила 5, снимаемое с сумматора - интегратораЗ 14. Это число сдвигается влево на д разрялов (У=2, что соответствует делению на Т и получению приведенной суммы. В моментт1=2 - значение 5 переносится из регистра 5З 1в регистр 6, а в регистр 5 записывается число, соответствующее интегралу 5-, В следующий31 тмомент 1=3 - число из регистра 6 переносит- ися в регистр 7, из регистра 5 - в регистр 6, а 6в регистр 5 записывается новос зцаченис ицтеграла 5 . С поступлением последнего зна 32чеция интеграла 5+34 в регистр 5, т. е. в коццс интервала ортогоцальности Т, привелеццыс суммы подаются на сумматоры 13 - 16 и 20 - 26. С выколов сумматоров 13 - 16 одновременно все числа поступают через ключсвые элементы 27 - 30 ца входы сумматоров 17 и 18, работающих ца сложение, и на сумматоры 24 и 25, работающие на вычитание. С выхода сумматоров 17 и 18 числа через ключевые элементы 31 и 32 одновременно подаются ца вход сумматора 19, работающего ца сложение, и на сумматор 26, работающего на вычитание. Коэффициенты С, С, С, С 34, С ССснимаются с сумматоров 23, 22, 21, 20, 25, 24 и 26. Первый коэффициент Фурье - Хаара, формируемый на сумматоре 19, равен сумме приведенных сумм ца всех лвопчцых отрезках самого старшего класса )по=3С 1-=5 +5 +5 +5 +5 +31 31 32 32 33 Съем всех коэффициентов произволится олновремеццо через ключевые элементы 33 - 40.Работу всего устройства спцхроцизирует блок управления 41,На фиг. 2,б показан момент времени, когда все регистры 5 - 12 заполнены числамп, соответствующими значениям интегралов5,5,5,5,5,5,5,531 31 32 32 33 33 34 34 40После вычисления по этим значениям оэффициецтов Фурье - Хаара лля первого ицтервала в момент времеци =Т значения чисел в регистрах 5 - 12 не сбрасываются, а продолжается процесс перезаписи чисел из прелылу 4 эщего регистра в последуюций, пачицая с регистра 5. Стирается число 5 в регистре 12,З 1все числа сдвигаются по очереди в старпшй 50регистр, а в регистр о записывается число 5З 1 соответствующее второму интервалу. Определяются коэффициенты Фурье - Хаара в момент 1=Тк - , (т=1), (см, фиг. 2,в). На следути ющем шаге т =2 снова происходит перезапись чисел из регистра в регистр. Определяются коэффициенты Фурье - Хаара ца втором интервале и т. д, На восьмом шаге =8 (см. фиг, 2,г) во всех регистрах 5 - 12 записываются значения интегралов только второго ицтервала. В момент Т=2 Т производится вычисление коэффициентов Фурье - Хаара втпрого интервала.Предмет изобретения Устройство для формирования коэффициентов разложения Хаара, содержащее преобразователь аналог-цифра и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены цифровой интегратор, выход которого подкгночен к последовательно соединенным регистрам сдвига, первая группа сумматоров, входы которых соединены с выходами соответствующих регистров, первая группа ключей, входы которых соединены с выходами одних сумматоров этой группы, вторая группа сумматоров, входы которых соединены с выходами первой группы ключей, вторая группа ключей, входы которых соединены с выходами одних сумматоров второй группы, третья группа сумматоров, входы которых соединены с выходами 5 второй группы ключей, а выходы - с соответствующими входами третьей группы ключей, другие входы которых соединены с соответствующими выходами других сумматоров первой и второй групп, вторые входы ключей 10 этой группы подсоединены к одному из выходов блока управления, другие выходы которого соединены со входом первого регистра и с соответствующими входами ключей первой и второй группы,15аз 3205/13 Изд1804 Тираж 679 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Мини по делам, изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5исн ов СС ипография, пр. Сапунова, 2