Статико-динамический электроннооптический коррелятор

Всесоюзная Р;т;нтно-технически,то Союз Советских Социалистических Республик(51) М, Кл,е С 06 С 9/ присоединением заявки осударстеенный комит Совета Министров ССС по делам изобретений и открытийвовский ордена Ленина политехнический институт(71) Заявитель 4) СТАТИКО-ДИНАМИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИ КОРРЕЛЯТОР Изобретение относится к области обработки сигналов, в частности к классу мультипликативных электронно-оптических корреляторов аналогового типа, и предназначено дляиспользования в системах обработки сигналов в качестве согласованного фильтра илидля вычисления корреляционных функций,Известны многоканальные мультипликативные корреляционные устройства аналоговоготипа,в которых применяется ряд параллельных (по числу временных сдвигов) каналоввычисления функции корреляции 1,При такой схеме построения коррелятора время, необходимое для получения окончательного результата, может быть равным длительности исследуемой реализации. Однако такая схема построения требует большого объема оборудования. Ограничения диапазона возможных задержек у многоканальных корреляторов аналогичны одноканальным, Это обстоятельство не позволяет использовать оследние в режиме работы согласованногоильтра, где требуется неограниченное измеение величины задержки. 25 Известный мультипликативный одноканальный коррелятор аналогового типа содержит первую запоминающую электроннолучевую трубку (ЗЭЛТ) опорного сигнала, входы которой соединены соответственно с выходом генератора развертки записи опорного сигнала, вход которого подключен к первому выходу блока синхронизации, с выходом генератора развертки чтения опорного сигнала, со вторым выходом блока синхронизации, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно ко входам генератора развертки и генератора развертки вывода. Первый и второй входы блока синхронизации соединены со входами коррелятора, а выход ЗЭЛТ опорного сигнала подклк- чен к первому входу блока умножения, соединенного выходом с первым входом сумматора 2).Этому коррелятору присуши недостатки одноканальных корреляторов, хотя диапазон задержек у подобного коррелятора может быть весьма широким. Однако схема организации вычислений такова, что этот диапазон ограничен объемом памяти ЗЭЛТ. При55 условии построения многоканального коррелятора, работающего на основе рассмотренного, недостатки его такие же, что и у многоканальных корреляторов, что делает подобное устройство весьма громоздким, Ограниченный диапазон задержек не позволяет даже при условии создания многоканального коррелятора использовать его врежиме согласованного фильтра.Целью изобретения является расширение 10функциональных возможностей коррелятора,Поставленная цель достигается тем, чтоописываемый коррелятор дополнительно содержит коммутатор записи, коммутатор чтения, вторую и третью ЗЭЛТ, управляющие 15входы которых соединены с выходами генератора развертки вывода, генератора развертки,соединенного со входом генератораразвертки чтения опорного сигнала, информационные входы - соответственно с первым и вторым выходами коммутатора записи, а выходы - соответственно с первыми вторым входами коммутатора чтения, третий вход которого подключен к третьемувыходу блока синхронизации, четвертый выход которого соединен с третьим входомкоммутатора чтения. Второй вход блока умножения подключен ко второму входу коррелятора.На фиг, 1 изображена блок-схема корре- ЗОлятора.Он содержит блок синхронизации 1, генератор развертки 2, коммутатор записи 3,коммутатор чтения 4, генератор разверткизаписи опорного сигнала 5, генератор раз- З 5вертки вывода 6, ЗЭЛТ промежуточной памяти 7, 8, ЗЭЛТ опорного сигнала 9, блокумножения 10, сумматор 11 и генераторразвертки чтения опорного сигнала 12.На фиг. 2 представлены фунхции опорного и исследуемого сигналов, где обозначены функция опорного сигнала, поступаюшая на вход устройства ( д ), исследуемаяфункция сигнала, поступающая на вход устройства ( Е ), исследуемая функция Г ), 45поступающая на блок умножения ( Ж ),6 - синхроимпульс;в,7 - интервал существования во времени функции опорного сигнала;Ц - синхросигнал;50- момент вступления опорного сигналафй - интервал дискретизации исследуемого сигнала;И - последний импульс исследуемогосигнала.Процесс вычисления корреляционнойфункции состоит из тактов, где п - число ординат дискретизации исходных реализаций х,у , Отсчеты ординат сигналов х60 и у берутся через интервал ЬТ. Вычисления производятся по выражениюР 1(дю) =ее х(и уи-ци) и)где- коэффициент пропорциональности.В режиме согласованного фильтра коррелятор производит вычисления по выражению(1) с заменой х (К 1 на х,(к) с= 1,2, й.Индекс 1 изменяется после расчета всехзначений ; 1,1 ьЦдля данного значения 1" Приосуществлении оптимальной фильтрации функция у: Ь) имеет ограниченную длительность;а функция х =В) может иметь весьма большую протяженность во времени. Таким образом,йэ 11 в случае оптимальной (согласованной фильтрации.В корреляторе вход опорного сигнала би вход исследуемого сигнала Э соединеныс блоком синхронизации и блоком умножения 10. Блок синхронизации 1 подключенк генератору развертки 2, коммутатору записи 3, коммутатору чтения 4, генераторуразвертки записи опорного сигнала 5, генератору развертки вывода 6, ЗЭЛТ опорного сигнала 9, к первомувходублокаумножения 1 О, Генератор развертки 2 соединенс отклоняющими системами записи и чтенияблока промежуточной памяти на ЗЭЛТ 7,8через генератор развертки чтения опорногосигнала 12 с отклоняющей системой чтенияЗЭЛТ опорного сигнала 9. Вход коммутатора 3 подключен к выходу сумматора 11, авыходы - ко входам ЗЭЛТ 7,8, Входы коммутатора чтения 4 подсоединены к выходамчтения ЗЭЛТ 7,81 а выход к одному входусумматора 11 и выходу сигнала Ь, Генератор развертки записи опорного сигнала 5подключен к отклоняющей системе записи .блока памяти опорного сигнала на ЗЭЛТ 9.Блок развертки вывода 6 подключен к отклоняющим системам чтения ЗЭЛТ 7,8 ивыходу развертки вывода устройства РВыход ЗЭЛТ соединен со вторым входомблока умножения 10, выход которого подключен ко второму входу сумматора 11.Устройство работает следующим образом,Весь цикл корреляционной обработхи сигналов может быть условно разбит на триэтапа; ввод опорного сигнала, корреляционная обработка исследуемого сигнала и вывод результата обработки.Этап ввода начинается с момента поступления в блок синхронизации 1 импульса(фиг. 2 д) используемого для запускагенератора 5 и подключения входа опорногосигнала бко входу записи ЗЭЛТ 9, В результате опорный сигнал записывается в ЗЭЛТ9,На втором этапе обработки на вход аустройства подается исследуемый сигнал сподмешенным импульсом синхронизации 0 (фиг. 2,е). Импульс синхронизации используется в блоке 1 для подключения одного из входов блока умножения 10 ко входуб устройства, и для запуска генератора развертки 2, управляющего записью промежуточных результатов в ЗЭЛТ 7,8, а также запуском генератора 12, управляющего чтением опорного сигнала в ЗЭЛТ 9, В качестве блоков 2,5,12 целесообразно применять генераторы 1 О круговой развертки с постоянным радиусом, Причем радиус определяется интервалом времени сушествования опорного сигнала идГ, его частотой и разрешающей способностью ЗЭЛТ 7,8. Такой способ записи позволяет просто осушествить синхронизацию работы устройства независимо от длительности идГ опорного сигнала и его частоты, Для этого достаточно, чтобы длина окружности, на которой записан опорный сигналимела(И= :3/д;)точек разрешения из которых и за)нимает у:1 ф, Тогда период генератора развертки чтения Т можно принять равным13йТ (2) 25 Для того, чтобы получение выражения для Я (д происходило по схеме с неограниченным объемом внутренней памяти, нео ходимо, чтобы период развертки генератора 2 был равенл 1Тг и (3)Из выражений (2) и (3) видно, что для синхронизации работы при изменении длительности функцииЬ при заданном интервале дискретизацйи д 1 необходимо лишь изменить радиус развертки так, чтобы обеспечить запись ( и +1 ) дискретных значений опорной функции при данной разрешаюшей способности ЗЭЛТ 9. Исследуемый сигнал подключается блоком 1 ко входу блока умножения 10 и поступает на него в виде, представленном на фиг. 2,Ж. Каждое днскрет ное значение этого сигнала умножается в нем на все значения, функции6-б) за время 5, равноеИи 150В результате в блоке промежуточной памяти записывается строка А промежуточных результатов. В последующем цикле умножения каждое новое произведение следуюшей строки промежуточных результатов сумЯ мируется с соответствуюшим членом предыдущей строки, полученной в предыдущем цикле обработки. Результат операции слож ния поступает для записи в ЗЭЛТ 7 или 8. Причем если цикл обработки нечетный,60 то коммутатор 3 подключает к выходу сумматора 11 вход ЗЭЛТ 7, а коммутатор 4к одному из входов блока 11 - выходЗЭЛТ 8. В четном цикле коммутатор 3 соединяет выход сумматора 11 со входом ЗЭЛТ8, а коммутатор 4 выход ЗЭЛТ 7 - с однимиз входов блока 10, После того, как будет обработано К =Е значение исходного сигнала, в блоке памяти образуется функцияЯ. (Мд), и цикл обработки заканчивается, Блок синхронизации выдает сигнал прекращения работы генераторов 2 и 12, а также вырабатывает сигнал запуска генератора6.На третьем этапе обработки осуществляется вывод результатов корреляционной обработки, Причем для увеличения длительности индикации ЗЭЛТ 7, 8 замыкаютсякоммутаторами 3, 4 в систему рециркуляционной памяти, Изменяя период разверткигенератора вывода 6, можно обеспечить вывод результатов обработки на различныетипы регистрируюших устройств, напримерграфопостроитель, фоторегистратор, видеоконтрольное устройство вывод в "ТВ" стандарте, ввод в ЭВМ.В случае применения коррелятора в режиме согласованного фильтра, процесс работыустройства на этапе ввода остается прежним. Этап вычислений отличается тем, чтоон совмещается с этапом вывода. Для этогов каждый момент времени, когда генераторразвертки чтения опорного сигнала 12 завершает период, коммутатор записи 3 не подключает сумматор 11 к информационномувходу ЗЭЛТ - промежуточных результатов,освобождая тем самым место для накопления значения функции К ,1 кдТ ), дляследуюшего значения индекса. При этомсинхронизация вьвода не требуется, так каквыходной сигнал выводится синхронно с поступлением на вход коррелятора,Быстродействие предложенного коррелятора соответствует быстродействию многоканального коррелятора, а объем оборудования при этом незначительно больше, чем уодноканального коррелятора. Это существенно снижает стоимость коррелятора. Крометого, возможность использования последнегов режиме универсального согласованногофильтра в ряде случаев устраняет необходимость в разработке специализированных согласованных фильтров.Формула изобретенияСтатико-динамический электронно-оптический коррелятор, содержаший первую запоминающую электроннолучевую трубку опорного сигнала, входы которой соединенысоответственно с выходом генератора развертки записи опорного сигнала, вход которого подключен к первому выходу блока синхронизации, с выходом генератора разверткичтения опорного сигнала, с вторым выходом 5блока синхронизации, третий и четвертый выходы которого подключены соответственнок входам генератора развертки и генератора развертки вывода, первый и второй входыблока синхронизации соединены с входамикоррелятора, а выход запоминающей электроннолучевой трубки опорного сигнала подключен к первому входу блока умножения,соединенного выходом с первым входом сумматора, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, 15с целью расширения функциональных возможностей коррелятора, он содержит коммутаторзаписи, коммутатор чтения, вторую и третьюэлектроннолучевые запоминаюшие трубки,управляюшие входы которых соединены с выходами генератора развертки вывода, генератора развертки, соединенного с входом генератора развертки чтения опорного сигнала, информационные входы - соответственно с первым и вторым выходами коммутатора записи, а выходы - соответственно с первым и вторым входами коммутатора чтения, третий вход которого подключен к третьему выходу блока синхронизации, четвертый выход которого соединен с третьим входом коммутатора чтения, второй вход блока умножения подключен к второму входу корре лятора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР271910, М. кл. Я 06 С 7/19, 1970.2, Авторское свидетельство СССР129844, М, кл. О 06 0 9/00, 1960.549817 ОпОДиБ/О ыР/У. Фгслгй)Составитель В. Жовинский Редактор Л. Утехина Техред М. Ликович Корректор В. Куприянов Заказ 347(117 Тираж 902 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул, Пооектная, 4