Коррелометр

1О П И С А НИ:а:,.уИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 0 с присоединен 06.76 заяв асударстаенный номнтетСоаота Инннстроа СССРоо делам изобретенийн откритнй 23) Приоритет43) Опубликовано 15,08.. Я. Мирский торы бретени о. А,. Кочеж к 71) Заявите ЕЛОМЕ а ий рямую ной фик Изобретение относится к области специализированных средств вычислительной техники, предназначенных для аппаратур- ного определении характеристик случайных процессов, Сравнительно простые аппаратурные решения достигаются при построении коррелометров на основе знаковых алгоритмов вычисления корреляционных функцнйэ причем наиболее рационален алгоритм значение-енак".Известен многоканальный коррелометр типа "значение-знак",. содержащий аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, блок выделения модуля, дискриминатор знака, блок задержки знака, логические блоки умножения энак 0 в и реверсивные счетчики 11.Однако невозможно получить п оценку нормированной корреляцион сации или усложнить аппаратуру для деления оценок ординат на оценку начальной ординаты.Наиболее близким техническим решением к,данному изобретению является . коррелометр, работающий по алгоритму"значение-знак, содерж щ аналогоцифровойпреобразователь, вход которогявляется первым входом коррелометра,группу элементов ИЛИ, блок сравнения,информационный вход которого являетсявторым входом коррелометра, соединенным с первым входом коррелометра через переключатель, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом блока сравнения, второй - суправляющим, входом аналого-цифровогопреобразователя, третий - с входамисброса сумматоров, ис одним входом блока фиксации среднего значения модуля,четвертый - с управляющим входом блока задержки знака, выходы которогоподключены соответственно к первым ивторым входам блока перемножения знаков 21.2 О В известном коррелометре прямоеувеличение числа каналов приводит к усложнениям, дополнительно возникающимпри определении нормированной корреляционной функции в реальном масштабе 25 времени.Целью изобретения является упрощение к орреломе тра при определении нормированной корреляционной функции.Для этого в предлагаемый коррелометр введены блок перемножения произведения знаков на модуль сигнала, допол 5 нительный элемент ИЛИ и блок начальной записи единицы, первый и второй входы которого подключены соответственно к третьему выходу блока управления, и к выходу блока фиксации среднего знаСО чения модуля, подключенному к первому входу блока эедержки анака, второй вход которого соединен с выходом дополнительного элемента ИЛИ, первый вход этого элемента подключен к выходу блока сравне 15 ния, а второй - к первому выходу блока начальной записи единицы, второй его выход подключен к первому входу блока управления, второй вход, которого соединен с одним иэ единичных выходов блока аадержки знака, знаковые выходысаналого-цифрового преобразователя подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока перемножения знаков, вькоды прямого и обратного кода каждого разряда аналого-цифрового пре образователя подключены соответственно к первым и вторым входам каждого из группы элементовИЛИ, выходы которых соединены с другими входамиблока фиксации среднего значения модуля и с первой группой входом блока перемножения знаков на модуль сигнала,а вторая группа входов которого подключена к соответ ствующим выходам блока перемножения знаков, выходы блока перемножения знаков на модуль сигнала подключены к соо 1 ветствующим входам сумматора каждого канала.На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.Коррелометр содержит входные зажимы 1,2 прибора, переключатель 3 входов прибора, блок 4 сравнения с информационным входом 5, управляющим входом 6 и выходом 7, аналого-цифровой преобразователь 8 с информационным входом 9, управляющим входом 10,знаковыми выходами 11 и 12, выходами 13 обратного кода и выходами 14 пря мого к ода, блок 15 управле ни я с выходами 16-19 и входами 20 и 21, блок 22 начальной записи единицы с выходами 23 и 24 и входами,25 и 26, группу элементов ИЛИ 27 е входами 55 28 и 29, блок 30 задержки анака с тактовым входом 31, информационным входом 32, входом 33 сброса, нулевым выходом 34 и единичным .выходом 35,ОО блок 36 перемножения знаков с канальными входами 37 и 38, знаковыми входами 39 и 40, выходами 41 и 42, блок 43 перемножения произведения знаков на модуль сигнала с канальными входами 44 и 45, информационными входами 46 и выходами 47 и 48, дополнительный элемент ИЛИ 49 с входами 50 и 51; блок 52 фиксации среднего значения модуля 52 с информационными входами 53 и входом 54 сброса, сумматоры 55 с вычитающими входами 56, суммирующими входами 57 и входом 58 сброса.В корреляторе входной зажим 1 соединен с информационным входом 9 аналого-цифрового преобразователя 8, а входной зажим 2 подключен к информационному входу 5 блока 4 сравнения и через переключатель 3 - к входному зажиму 1, выход 16 блока 15 управления связан с управляющим входом 6 блоке 4 сравнения, выход 7 которого через элемент ИЛИ 49 соединен с информа- ционным входом 32 блока 30 задержки знака, тактовый вход 31 которого подключен к выходу 19 блока 15, выход 17 этого блока связан с управляющим входом 10 аналого-циФрового преобразователя 8, подключенного,знаковыми выходами. 11 и 12 к входам 39 и 40 блока 36 перемножения знаков, входы 37 и 38 каждого канала этого блока связаны с выходами 35 и 34 блока 30 задержки знака соответствующих каналсе, выходы 41 и 42 каждого канала блока 36 свяааны со входами 44 и 45 блока 43 перемножения произведения знаков на модуль сигналавычитающие и суммирующие выходы 47 и 48 которого нодключены к вычитающим и суммирующим входам 56 и 57 сумматорсе 55, кроме того, единичный вход последней ячейки блока 36 задержки знака соединен с входом 20 блока, 15 управления, выход 18 которого связан с входом 25 блока 22 начальной записи единицы, входами 54 и 58 сброса блока 52 фиксации среднего модуля и сумматоров 55 соответственно, выход блока 52 фиксации среднего модуля соединен с входом 33 сброса блока 30 задержки и входом 26 блока 22 начальной записи единицы, выход 24 которой через элемент ИЛИ 49 подключен к информационному входу 32 блока 30 задержки, выход 23 блока 22 соединен с входом .21 блока 15 управления, выходы 13 обратного кода и выходы 14 прямого кода через эле, енты ИЛИ 27 подклк.чаны к информационным входам53 блока 52 фиксации среднего модуля и к входам 46 блока перемножения произведения знаков на модуль сигнала.Работа устройства осуществляется по алгоритму вычисления оценки корреляцион. ной функции( То) в соответствии с выражениемМО - кк "к.И.) ="к 1 к16 гдео+ к+д)1 Дк= к 1к "6" к к =х Ьоф 1 -фо 11 о- момент начала измерениякорреляционной функции; М- интервал следования тактовых, импульсовъ - номер канада;И - общее количество каналов;ФХ (Е) - це нтрированная реализация 25исследуем ого процесса;М - число выборок,Число выборок Н задается таким образом, что выполняется условие Ь =1 Огде М - целое число. Это условие реа- зОдивуется с помощью блока 52 фиксации среднего модуля, представляющегособой специфический сумматор, поэтому/Э х (о 1 О10, а прибор является прямо показывающим, 35Устройство в режиме измерения корреляционной функции (переключатель 3замкнут) работает следующим образом.Напряжение цецтрированной реализацииК(Ц через входной зажим 1 иди 2 по оступает на вход 5 блока 4 сравнения ина информационный вход 9 аналога-циф.рового преобразователя 8. В момент 1 опоявляется первый тактовый импульс навыходе 18 блока 15 управления, который 15передается через бдок 22 начальной записи единицы ца его выход 24 и далеечерез эдемент ИЛИ 49- на информационный вход 32 блока 30 задержки знака,на тактовый вход 31 блока 30 также 5 Сподается первый тактовый импульс с выхода 19 блока 15 управления.Едок 30 задержки знака собран наП -триггерах, в результате действияпервого тактового импульса на ее входах 31 и 32 в первую ячейку записываются единицы. По окончании действия первого тактового импульса с выхода 23 блока 22 начальной записи едини 6 С цы на вход 21 блока 15 управления подается разрешающий потенциал, в результате чего создается возможность прохождения тактовых импульсов, выработанных генератором блока 15 управления,с выхода 16 блока 15 на вход 6 блокасравнения 4,В момент 1 Го появления второготактового импульса осуществляется сравнение напряжения центрированной реализации входного сигнала случайного процесса с нулевым уровнем. При положительном результате сравнения на выходе7 блока 4 возникает импульс, поступаю 1 ций на вход 50 элемента ИЛИ 49 идалее на информационный вход 32 блоказадержки 30, на тактовый вход 31 которого подается тактовый импульс генератора блока 15 управления,По окончании действия второго тактового импульса записанная в блоке 30задержки знака единица сдвигается наодну ячейку, а в первую ячейку вновьзаписывается единица.При отрицательном результате сравнения на выходе 7 блока 4 импульс отсутствует, а по окончании действия тактового импульса на входе 31 блока 30задержки знака записанная информациясдвигается на одну ячейку, а первая ячейка находится в нулевом состоянии.Таким образом, после каждого тактового импульса информация в блоке задержки сдвигается на одну ячейку, а, начиная со второго импульса, осуществляется запись в первую ячейку информациио знаке центрированной реализации в момент опроса,По окончании И -го тактового импульса в ц -ой ячейке записывается единица, и на выходе 35 этой ячейки появляется импульс, который поступает на вход20 блока 15 управления, в результате+ 1-ый тактовый импульс появляетсяне только на выходах 16 и 19, но и наего выходе 17. Импульс с выхода 17поступает на управляющий вход 10 аналого-цифрового преобразователя 8,В аналого-цифровом преобразователе8 напряжение центрированной реализацииХ () преобразуется в число й,пропорциональное значению напряжения вмомент поступлений тактового импульсана управляющий вход 10,Числои К, .представленнсе в прямомпараллельном коде, появляется на выходах 14 аналого-цифрового преобразователя 8 в том случае, если сигнал ца ицфОрмационцом входе положителец, а цавыходах 13, - если сигнал на ицформационном входе отрицателен. Выходы 14соединены со входами 29 элементовИЛИ 27, а выходы 13 - с входами 28адементов ИЛИ 27,Таким образом, выходные напряженияэпеменгов ИЛИ 27 представляют собоймодуль числа Ь к в параллельном коде.Зги напряжения подводятся к входам 46блока 43 перемножения произведениязнаков на модуль сигнала, а также ковходам 53 блока 52 фиксации среднегомодуля.Если в момент поступления тактовогоимпульса на управляющий вход 10, аналого-цифрового преобразователя 8 входной сигнал положителен, то в этот момент возникает импульс на выходе 12аналого-цифрового преобразователя 8. Впротивном случае импульс воэникаег навыходе 11, Фронт указанных импульсовзадержан относительно фронта тактовогоимпульса на некоторое время, большеедлительности тактового импульса. За атовремя сдвигается информация о знакесигнала в блок 30 задержки знака, приэтом ячейки блока приходят в устойчивоесостояние.Если ячейки блока 30 находятся вединичном состоянии, то с выходов 35к входам 37 каждого канала бдока 36перемножения знаков подводится разре- ЗСшающий потенциал, а с выходов 34 квходам 38 блока 36 перемножения знаков - запрещающий потенциал, и наоборот, при атом номер канала соответствуегномеру ячейки. 35К входу 39 блока 36 перемножениязнаков подводятся импульсы с выхода 11аналого-цифрового преобразователя 8, а. к входу 40 - с выхода 12.Блок 36 перемножения знаков имеет 4 аи канал 9 в, в которых производится перемножение знака реализации в данныймомент времени на знак ее в предшествующие моменты времени.Есди в моменты 1 + К+И)Т ЧФ. + 45о о оФ( К + И - ) У знаки совпадают, го появляется импульс на выходе 41 ъ -гоканала блока 36 перемножения знаков,В противном случае импульс появляетсяна выходе 42 того же канала. Указан сные импудьсы подаются либо на вход,44,либо на вход 45 блока 43 перемножениязнаков на модуль сигнала, к входам 46которогоподводятся напряжения с выходов элементов ИЛИ 27. 55В блоке 43 перемножения знаков намодуль значения осуществляется операция перемножения модуля Р на произКд ление 1 н . Произведения Р 0к к кбС подводятся к суммирующим входам 48сумматоров 55 каждого канала, еслизнаки Р и 0одинаковы, а в противномслучае к вычйгающим входам 47 каждого канала.Числа, поступающие в блок 52 с выхода элементов ИЛИ 27, суммируютсяв нем. При переполнении блока 52 фиксации среднего модуля на его выходепоявдяется импульс, поступающий на вход26 блока 22 начальной записи единицыв результате с выхода 23 блока 22 навход 21 блока 15 управления подаетсязапрещающий,потенциал, что воспрепятствует прохождению следующего тактового импульса на вход 10 аналого-цифрового преобразоватедя 8 и на вход 6 блока 4 сравнения,Выходной импульс блока 52 фиксациисреднего модуля 52 поступает также навход 33 блока задержки и приводит егов начальное состояние,Коррелятор позволяет непосредственнополучать оценку нормированной взаимнойкорреляционной функции двух случайныхпроцессов при условии, что законы распределения вероятностей атих процессоводинаковы, Для произведения измерениядостаточно разомкнуть переключатель 3и подвести напряжения реализаций исследуемых процессов к зажимам 1 и 2.Ф ормуда изобретенияКоррелометр, содержащий аналого-цифровой преобразователь, вход которого явдяется первым входом коррелометра, группу элементов ИЛИ, блок сравнения, информационный вход которого является вторым входом коррелометра, соединенным с первым входом коррелометра через переключагедь, блок управления, первыйвыход которого соединен с управляющим входом блока сравнения, второй - с управдяющим входом аналого-цифрового пре обраэовагедя, третий - со входами сброса сумматоров и с одним входом блока фиксации среднего значения модуля, четвертый - с управляющим входом блока задержки знака, выходы которого подключены соответственно к первым и вторым входам блока перемножения зна-, ков, о г л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью упрощения корредомегра при онредедении нормированной корреляционной функции, в него введены блок перемножения произведения знаков на модуль сигнала, дополнительный элемент ИЛИ и блок начальной записи единицы, первый619920 Составитель В. ЖовинскийРедактор Т. Янова Техред А. Богдан Корректо арасиняк раж 826 ого комитета Со ретений и открыт-35, Раушская н подписноета Министров СССР 4508/44ИИПИ Г осударственпо делам изоб 5, Москва, Ж, д, 4/5 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,и второй входы которого подключенысоответственно к третьему выходу блокауправления и к выходу блока фиксациисреднего значения модуля, подключенномук первому входу блока задержки знака,второй вход которого соединен с выходомдополнительного элемента ИЛИ, первыйвход которого подключен, к выходу блокасравнения, в второй - к первому выходублока начальной записи единицы, второйвыход которого подключен к первомувходу блока управления, второй вход которого соединен с одним из единичныхвыходов блока задержки знака, знаковыевыходы аналогсь-цифрового преобразовагеля подключены соответственно к третье гу н четвертому входам блока перемножения знаков, выходы прямого и обратного кода каждого разряда аналого-цифрового преобразователя подключены соответственно к первым и вторым входамкаждого из группы элементов ИЛИ, выходы которых соединены с другими входами блока фиксации среднего значениямодуля и с первой группой входов блокаперемножения знаков на модуль сигнала,вторая группа входов которого подключена к соответствующим выходам блокаперемножения знаков, выходы блока перемножения знаков на модуль сигналаподключены к соответствующим входамсумматоров каждого канала,Источники информации принятые вовнимание при экспертизе:1, Жовннский В, И Арховский В, ф.Корреляци онные ус тр ойс тва. М Энергия",1974, с. 138,2.Авторское свидетельство СССР