Адаптивный коррелометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ.К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Сфветскмк Социалистических Республнк(22) Заявлено 05.03. 79 (21) 2733514/18-24с присоединением заявкм йо(51) М. Кл.З С 06 Г 15/31 Государственный комитет СССР яо дмам изобретений н открытий(54) АДАПТИВНЫЙ КОРРЕЛОМЕТР Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к специализированным средствам, предназначенным для аппаратурного анализа случайных процессов.Известен ряд адаптивных коррелометров, осуществляющих определение корреляционной функции с адаптивным шагом по аргументу. Так, одно из таких устройств содержит квантователь, преобразователь "напряжение временной интервал", регулируемый блок задержки, элементы И и ИЛИ, ключи, усреднители, коммутаторы, блоки вычитания, сравнения, формирования модуля и задания погрешности, счетчики, дешифраторы, дели" тель частоты и тактовый генератор 11,Статистическая погрешность определения .корреляционной функции в этих устройствах зависит от величины постоянной сглаживания усреднителей, причем для достижения заданной точности постоянные сглаживания выбирают, считая, что на вход усреднителя поступают некоррелированные выборки. Необходимость априорной информации об интервале корреляции исследуемых процессов существенно ограничивает областьиспользования адаптивных коррелометров.Наиболее близким к предлагаемому является адаптивный коррелометр,содержащий преобразователи "аналогкой",блок умножения, усреднитель,накопителя, сумматор, преобразователь кода, генератор импульсов, блок 0 выделения максимума, блок заданияпогрешности, блок выработки корректирующего воздействия (экстраполятор, блок определения погрешностии блок сравнения), Входы преоб разователей "аналог-код" подключеныко входам коррелометра, а выходы -ко входам блока умножения, выходкоторого соединен с первым входомусреднителя. Выход последнего под ключен ко входу первого накопителя,а второй. вход - к первому входублока выработки корректирующего воздействия, к выоду первого накопителя и ко входу блока выделения макси мума, выход которого связан со входом блока задания погрешностей. Второй вход блока выработки корректирующего воздействия подключен к выходу блока зцания погрешностей, а 30 выход соединен с первым входом сум-.матора. Второй вход сумматора подключен к выходу второго накопителяи к первому входу преобразователя,кода, а выход соединен со входомвторого накопителя. Выход преобразователя кода подключен к управляющему входу первого преобразователя"аналог-код". 21 .Такой коррелометр обладает большимбыстродействием по сравнению с другими известными устройствами за счетформирования погрешности восстановления с зоной нечувствительности.Однако и для него необходима априорная информация о величине интервалакорреляции исследуемого процесса.Указанный недостаток снижает степень автоматизации процесса нахождения корреляционной Функции при отсутствии указанной априорной информации и тем самым существенно ограничивает область применения подобных 2 Оустройств.Цель изобретения - автоматизацияпроцесса определения корреляционнойфункции при недостатке априорнойинформации о частотных свойствах 25исследуемого процесса.Поставленная цель достигаетсятем, что в адаптивный коррелометр,содержащий генератор импульсов,первый и второй преобразователиЗО"аналог-код", входы которых являютсясоответственно первым и вторым входами коррелометра, а выходы подключены соответственно к первому ивторому входам блока умножения,35выхбд которого соединен с первымвходом усреднителя, выход которогоподключен к первому входу первого на.копителя, второй вход усреднителяподключен к выходу первого накопителя, соединенному с первым входом 4 Вблока коррекции аргумента корреляционной функции и со входом блока выделения максимума, выход которогоподключен ко входу блока заданияпогрешностейпервый выход которогоподключен ко второму входу блока коррекции аргумента корреляционнойФункции, выход которого подключен кпервому входу сумматора, второй входкоторого соединен с выходом втоРогонакопителя, соединенным с первым входом преобразователя кода в последова"тельность импульсов, а выход сумматора подключен к первому входу второго накопителя, выход преобразователякода в последовательность импульсов подключен к управляющему входупервого преобразователя "аналогкод", введены блок вычитания, второйусреднитель, блок сравнения, регулируемый делитель частоты, два клю" 0ча, триггер, счетчик адреса и регистр, первый вход блока вычитанияподключен к выходу блока умножения,второй вход соединен с выходомблока выделения максимума и с первым 5 входом регистра, а выход подключен к первому входу второго усреднителя, второй вход которого соединен с выходом регистра, выход усреднителя подклЮчен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен со вторым выходом блока задания погрешностей, а выход блока сравнения подключен к первому входу регулируемого делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с первым входом первого ключа, выход регулируемого делителя частоты подключен к первым входам второго ключа и триггера, вторые входы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторь 1 м выходами триггера, выход второго ключа подключен к управляющему входу второго преобразователя "аналог-код", а выход первого ключа - ко второму входу преобразователя кода в пОследовательность импульсов, выход которого соединен с входом счетчика адреса, первый выход счетчика адреса соединен с вторым входом триггера, а второй выход подключен к адресным входам накопителей и к второму входу регистра.На чертеже представлена "труктур" ная схема предлагаемого адаптивного коррелометра.Адаптивный коррелометр содержит преобразователи "аналог-код" 1 и 2, блок 3 умножения, усреднители 4 и 5, накопители 6 и 7, блок 8 выделения максимума, блок 9 задания погрешностей, блок 10 коррекции, сумматор 11, преобразователь 12 кода в последовательность импульсов, генератор 13 импульсов, регулируемый делитель 14 частоты, ключи 15 и 16, блок 17 вычитания, блок 18 сравнения, счетчик 19 адреса, регистр 20 и триггер 21. Информационные входы преобразователей 1 и 2 Подключены ко входам коррелометра, а выходы " ко входам блока 3 умножения, Выход последнего соединен с первыми входами Усреднител 4 и блока 17 вычитания. Второй вход Усреднителя 4 подключен к выходу н;:копителя 6, к входу блока 8 выделени . максимума и к первому входу блока .0 выработки корректирующего воздействил. Выход усреднителя 4 соединен со входом накопителя 6, Выход блока 8 выделения максимума под" ключен к входу блока 9 задания погрешностей, к первому входу регистра 20 и к второму входу блока 17 вычитания. Первый выход блока 9 задания погрешностей соединен со вторым вхо- . дом блока 10 выработки корректирующего воздействия, а второй выходс вторым входом блока 18 сравнения. -Нервый вход суьиатора 11 подключен к выходу блока 10 выработки корректирующего воздействия, второй входк выходу накопителя / и к первомувходу преобразователя 12 кода, авыход - ко входу накопителя 7. Второй вход преобразователя 12 кодасоединен с выходом ключа 16, а выход - с входом счетчика 19 адресаи с управляющим входом преобразователя 1 аиалог-код" 1. Первый вход,регулируемого 14 делителя частотыподключен к выходу блока 18 сравнения, второй вход - к выходу генератора 13 импульсов и к первомУ входуключа 16, а выход - к первым входамключа 15 и триггера 21, Второйвход ключа 15 соединен с вторым выходом триггера 21, а выход - с управляющим входом преобразователя"аналог-код" 2Первый вход усреднителя 5 подключен к выходу блока17 вычитания, второй вход - к выходурегистра 20, а выход - к первомувходу блока 18 сравненияПервыйвыход счетчика 19 адреса соединенсвторым входом триггера 21, а второй выход - с адресными входами накопителей б и 7 и с вторым входомрегистра 20. Первый выход триггера21 подключен к второму входу ключа16,Адаптивный коррелометр работаетследующим образом.Выборочные значения исследуемыхпроцессов после перемножения в бло"ке 3 усредняются на усреднителе 4и запоминаются в накопителе б. Максимальное значение текущей оценкикорреляционной функции, определяемое в блоке 8 выцеления, поступаетв блок 9 задания погрешностей, вкотором по заданной относительнойпогрешности восстановления формируется ее абсолютное значение. Вблоке 10 выработки корректирующеговоздействия осуществляется определение действительной погрешностивосстановления, ее сравнение с заданной величиной и по результатамсравнения выработка корректирующего воздействия. Этот блок может бытьвыполнен известными способами. Напри.мер, он может содержать экстраполя".тор, блоки определения погрешностии.сравнения или блоки вычитания исравнения, накапливающий сумматори умножитель. В кольце, образованномнакопителем 7 и сумматором 11,осу"ществляется хранение и корректировкааргумента ординат оценки корреляционной Функции. Преобразователь 12 кадаосуществляет преобразование парал"дельного кода аргумента (задержки)в последовательность импульсов,на.пример, приращение кода аргумейтамежду двумя соседними ординатами преобразуется во временной интервалмежду двумя соседними импульсамизапуска преобразователя "аналог-код"1. Таким образом, адаптивная корректировка аргумента осуществляется,как в известном коррелометре. В блоке 17 вычитания образуются разности между выделенным максимумом корреляционной Функци и выходным сигналом блока 3 умножения.В усреднителе 5 осуществляется ,усреднение образованных разностей. .Причем регистр 20 разрешает это усреднение только тогда, когда на входе усреднителя 5 находится разность между выделенным максимумом ь сигналом, подлежащим усреднению в усреднителе 4 и хранению в ячейке накопителя б, в которой находится выдегенный максимум. Указанные операции поясняются выражением (для случая автокорреляционной Функции) 20где о - выход усреднителя 5;М в ,символ операции математического ожидания.При использовании конкретного уср 5 реднителя, например реализующегодискретное экспоненциальное сглаживание, выбранной величине постояннойсглаживания соответствует определен-ное значение статистичеекой погрешности Д при условии, что усредняемая последовательность некоррелироваиа. В предлагаемом устрэйстве этообстоятельство используется следующим образом. В блоке 1 сравненияопределяется знак разности междузаданной погрешностью усреднения Р 3(в блоке 9 задания погрешностей) идействительной Р В случае, еслиУдРз , то вырабатывается сигналкоррекции частоты выборки преобра зователя "аналог-код" 2, Период выборки увеличивается до достижения заданной точности, т.е. до моментад .с 8.Ввиду того, что в предлагаемом 45 устройстве используется адаптацияпо двум критериям (погрешностьусреднения и погрешность восстановления корреляционной Функции),оказывается необходижм координироватьсовместную работу устройств, участвующих в адаптивной коррекцииаргумента и в адаптивной коррекциишага выборки. Для этого триггер 21открывает попеременно ключи 15 и16, причем в начальный момент ключ15 открыт,а ключ 16 закрыт, первыйимпульс с регулируемого делителя14 частоты запускает преобразовательналог-кодф 2, затем опрокидываеттриггер 21, ра решая преобразова ние кода на преобразователе 12. После преобразования, кода аргументав последние координаты счетчик 19адреса переводит триггер 21 в исходное состояние. Таким образом, сле дующий запуск преобразователя "ана 7 809196лог-код" 2 произойдет не раньше обработки всех ординат корреляционной функция. Коррелометр работает циклически, причем конец его работы можно фиксировать по отсутствию корректирующих воздействий на выходах блока 10 выработки корректирующего воздействия и блока 18 сравнения.Адаптивная коррекция аргумента позволяет определять корреляционную Функцию с заданной погрешностью восстановления, а адаптивный выбор шага дискретизации преобразователя "аналог-код", осуществляя декорре" ляцию выборки, обеспечивает опре" деление ординат корреляционной Функция с заданной погрешностью. Благодаря этому обеспечивается высокая степень автоматизации работы коррелометра в условиях априорной неопределенности относительно частоТ- ных свойств исследуемых процессов.Введение дополнительных элементов позволяет повысить точность работы при уменьшении обьема необходимой априорной информации об исследуемых процессах.Формула изобретенияАдаптивный коррелометр, содержащий генератор импульсов, первый и второй преобразователи "аналог-кодф, входы которых являются соответственно пер-ф вым и вторым входами коррелометра, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам блока умножения, выход которого соединен с первым входом усреднителя, выход которого подключен к первому входу первого накопителя, второй вход усреднителя подключен к выходу перво" го накопителя, соединенному с первым входом блока коррекции аргумента корреляционной Функции и со входом блока выделения максимума, выход которого подключен ко входу блока за. дания погрешностей, первый выход которого подключен ко второму входу блока коррекции аргумента корреляционной Функции, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго накопителя,соеди" ненным с первым входом преобразователя кода в последовательность импульсов, а выход сумматора подключенк первому входу второго накопителя,выход преобразователя кода в последовательность импульсов подключенк управляющему входу первого преобразователя "аналог-код", о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения Точности вычисления кор 1 О реляционной Функции пря недостаткеаприорной информации, в корреляторвведены блок вычитания, второй усреднитель, блок сравнения, регулируемыйделитель частоты, два ключа, триггер,счетчик адреса и регистр, первый входЗ блока вычитания подключен к выходублока умножения, второй вход соединен с выходом блока выделения максимума и с первым входом регистра,а выход подключен к первому входуЮ второго усреднителя, второй входкоторого соединен с выходом регистра,выход усреднителя подключен к первому входу блока сравнения, второйвход которого соединен со вторым выру ходом блока задания погрешностей,а выход блока сравнения подключенк первому входу регулируемого делителя частоты, второй вход которогосоединен с выходом генератора импульсов и с первым входом первогоключа, выход регулируемого делителя частоты подключен к первым входам второго ключа и триггера, вторые входы первого я второгоключей соединены соответственно спервым и вторым выходами триггера,выход второго ключа подключен куправляющему входу второго преобразователя "аналог-код", а выход первого ключа - ко второму входу преоб 40 раэователя кода в последовательностьимпульсов, выход которого соединенс входом счетчика адреса, первыйвыход которого соединен с вторымвходом триггера, а второй выход4 подключен к адресным входам накопи-телей и второму входу регистра,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 562836, кл. С 06 Г 15/34,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2501736/18-24, 26 06 Г 15/34, .977 (прототип).809196 Составитель Техред Н.Ба ский Коррект ур Назаро Буша дак тираж 756 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 413/60 За Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная