Цифровой коррелятор

)5 6 06 Р 153 8 2 ЕЛЬСТВ СКОМУ СВ А тель- быть измеритель- и может быть функции взамя случайны- ными один п ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(53) 683(088.8)156) Авторское свидетельство СССРМ 1201846, кл. 6 06 Е 15/336, 1989,(57) Изобретение относится к измерной и вычислительной технике и може Изобретение относится ной и вычислительной техни использовано для измерени имной корреляции между д ми процессами, задерж относительно другого. Целью изобретения является повышение быстродействия.На фиг. 1 показана структурная схема коррелятора на фиг, 2 - структурная схема блока накопления; на фиг. 3 - структурная схема элемента накопления.. Коррелятор (фиг. 1) содержит первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП);1, второй аналого-цифровой преобразователь 2, регистр сдвига 3, делитель 4 частоты, счетчик 5, элемент задержки 6, дешифратор 7, блок 8 элементов И, группу 9 перемножителей, блок 10 делителей частоты, триггер 11, элемент И 12, генератор 13 тактовых , импульсов, группу 14 блоков накопителей, элемент ИЛИ 15, первый информационный вход 16, второй информационный в)1 од 17 и вход "Пуск". использовано для измерения функции взаимной корреляции междудвумя случайными процессами, задержанными один относительно другого, Цель иэобретения - повышение быстродействия. Коррелятор содержит аналого-цифровые преобразователи, делитель частоты, генератор тактовых импульсов, триггер, элемент И 2, регистр сдвига, группу перемножителей и группу блоков накопителей, блок делителей, счетчик, элемент задержки, дешифратор, элемент ИЛИ, блок элементов И, 3 ил,Блок накопителей 14 (фиг. 2) содержитМ элементов накопления 18, где М - . числоканалов обзора по частоте Доплера.Элемент накопления 18 (фиг. 3) можетсодержать первый 19 и второй 20 элементыИЛИ, блок накопительного сумматора 21,дешифратор 22, счетчик 23, первую группуэлементов И 24 и вторую группу элементовИ 25, делитель 26, второй счетчик 27 и второй дешифратор 28,Цифровой коррелятор работает следующим образом.аеюЪВ исходном состоянии триггер 11 обнулен, Элемент И 12 в этом состоянии триггера 11 закрыт, На выходе генератора 13вырабатываются импульсы, частота следо-вания которых в и раз превышает частоту,выбранную в соответствии с теоремой Ко- - фтел ьн икова.Процесс вычисления вэаимйой корреляционной функции начинается с приходомзапускающего импульса на вход "Пуск". Поэтому импульсу производится обнулениеделителя 4; блока делителей 10, импульсроходит через элемент ИЛИ 15 и обнуляетсчетчик 5, а также устанавливает триггер 11 в единичное состояние. Установление триггера 11 в единичное состояние разрешает работу элемента И 12, Импульсы с выхода генератора 13 проходят через элемент И 12 и поступают на синхровход АЦП 2, на входы счетчика 5, элемента задержки 6 и делителя 4. Импульсы, поступающий на синхровход АЦП 2, осуществляют преобразование входных аналоговых сигналов в цифровой код с частотой в и раз превышающей частоту, выбранную по правилу Котельникова. Коэффициент деления делителя 4 выбирается равным и. Следовательно на выходе делителя 4 частота следования синхроимпульсов соответствует частоте, выбранной по правилу Котельникова. Импульсы с выхода делителя 4 поступают на синхровход АЦП 1, в котором осуществляется преобразование входных аналоговых сигналов, поступающих на первый вход 15 коррелятора, в цифровой код. Цифровые коды с выхода АЦП 1 сдвигаются по импульсам делителя 4 в регистре 3, т.е. осуществляется размножение сигналов по времени запаздывания. Импульсы с выхода делителя 4 проходят через элемент ИЛИ 15 и производят обнуление . счетчика 5. Таким образом, на выходе счетчика 5 код изменяется от 0 до и. Выходной код счетчика 5 поступает на дешифратор 7, с выхода которого снимается последовательность импульсов, В элементе задержки 6, величина задержки которого выбирается равной времени срабатывания перемножителя 9, тактовые импульсы задерживаются и в дальнейшем проходят через соответствующий элемент И блока 8, Таким образом, на выходе блока элементов И 8 появляются серия из и последовательных импульсов.Выходные цифровые коды с АЦП 2 и с соответствующих выходов регистра 3 перемножаются в перемножителях 9 и результаты перемножения поступают на информационные входы соответствующих блоков накопителей 14. В блоках накопителей 14 осуществляется вычисление взаимной корреляционной функции с обзором по времени запаздывания т.е. номер блока накопления соответствует соответствующей временной задержке и на фиг. 1 показано, что обзор осуществляется как по времени запаздывания, так и с обзором по частоте Доплера, в каждом из каналов. С выходов блока делителей .10 снимаются импульсы для управления блоком накопления при обзоре по частоте Доплера. Коэффициент деления первого из делителей блока 10 выбирается равным й, где й - обьем выборки. При появлении импульса на выходе этого делителя триггер 11:устанавливается в нулевое состо Ыд до 21 д и т.д. Принцип работы каждогоэлемента пояснен на принципе обзора по 50 частоте Доплера и заключается в том, что вначале осуществляется накопление первого результата перемножения, а затем, при появлении импульса на втором синхровходе блока, осуществляется переключение эле мента (соответствующего) на накоплениеследующего результата перемножения.Каждый второй синхровход определяет работу соответствующего элемента накопления, Для управления работой элемента накопления 181 импульс с второго синхров 5 1015 20253040 45 яние. Этим заканчивается процесс вычисления, взаимной корреляционной функции, ординаты которой с обзором как по времени запаздывания, так и с обзором по частоте Доплера выдаются на выход коррелятора. В дальнейшем работа цифрового коррелятора аналогична,Принцип обзора по частоте Доплера вытекает из следующих соображений. Наличие частоты Доплера приводит к "сжатию"или "растяжению" входных сигналов. При вычислении же взаимной корреляционной функции это приводит.к тому, что корреляционная точка движется и скорость этого движения определяется частотой Доплера.Для нулевого канала обзора частоте Доплера в процессе накопления накапливаются результаты перемножения одноименного канала во всем интервале накопления. Для других же каналов обзора по частоте Доплера впроцессе накопления вначале накапливаются. результаты перемножения одноименного канала, а затем; в зависимости от номера этого канала, а также от требуемойточности вычисления взаимной корреляцианной функции начинают накапливаться результаты перемножения смежного канала и т, д. Переключение процессом накопления осуществляет импульс с соответствующегоделителя блока 10, Для повышения точности вычислений, т.е. интервалов, через которые осуществляется накопление, частота дискретизации АЦП 2 и выбрана в и раз выше по сравнению с частотой Котельникова. Значение п полностью определяется требуемой точностью дискретности вычисления взаимной корреляционной функции при обзоре по частоте Доплера.Рассмотрим работу блока накопителей14 (фиг. 2).Блок накопителей 14 содержит М элементов накопления 18. Каждый элемент накопления 18 осуществляет вычисление взаимной корреляционной функции в конкретном диапазоне доплеровских частот, т,е. первый элемент накопления 181 осуществляет обзор от 0 до Юд, второй элемент - от10 20 30 35 50 хода не нужен, так как этот элемент осуществляет обзор нулевой доплеровской частоты, Этот импульс определяет конец накопления и может использоваться для перезаписи ординат взаимной корреляцион-. 5 ной функции в выходные регистры.Элемент накопления 18 (фиг. 3) работает следующим образом,Для пояснения работы элемент накопления приведен для М канала. При поступлении импульса запуска на вход коррелятора этот импульс производит обнуление делителя 26 и счетчиков 23 и 27 элемента накопления (на фиг, 1 связь запуска блока накопления не показана). На информационные входы элемента поступают результаты перемножения. Сразу после прихода импульса запуска счетчика 23 и 27 находятся в нулевом состоянии, При таком состоянии счетчиков на первых выходах дешифраторов 22 и 28 высокий потенциал, что вызывает открывание элементов И 251 и 241, Необходимо отметить, что импульс запуска обнуляет также и накопительный сумматор 21. В этом состоянии на информационный вход накопительного сумматора 21 постуг,ает результат перемножения с первого входа через открытый элемент И 241 и элемент ИЛИ 19, а синхроимпульс - с первого входа первых синхровходов через открытый элемент И 251 и элемент ИЛИ 20. В накопительном сумматоре 21 происходит накопление результата перемножения. При поступлении импульса на второй сийхровход счетчик 23 переключается во второе состояние и высокий потенциал появляется на втором выходе дешифратора 22, что вызывает открывание элемента И 252. В результате этого на синхровход накопительного сумматора 21 проходят, импульсы с второго входа первых синхровходов, Это приводит к тому, что накапливаться начинает результат перемножения второго синхроимпульса, т,е, код первого АЦП 1 с кодом второго АЦП 2, кото. рый синхронизирован вторым синхроимпульсом в серии, Так продолжается до следующего прихода импульса на второй синхровход, что приводит к очередному переключению счетчика 23 и как, следствие к переключению синхроимпульса, поступающего на синхровход накопительного сумматора 21, Т.е, в дальнейшем работа элемента накопления аналогична вышеописанному, Коэффициент деления делителя 26 равен и. При появлении импульса на выходе делителя 26 счетчик 27 переключается в следующее состояние, что приводит к тому, что высокий потенциал появляется на втором выходе дешифратора 28, что приводит к открыванию элемента И 242, Все это указывает на то, что на накопление начинаюг пере даваться результаты перемножения следу.ющего канала обработки. Все это указывае 1 на то, что время движения корреляционной точки превысило интервал квантования. Б дальнейшем при появлении импульсов на выходе делителя 26 счетчик 27 переключается в следующее положение и все это приводит к переключению выходного высокого потенциала дешифратора 28 и как следствие к открыванию очередных элементов И 24, В дальнейшем работа элемента накопления аналогична.Формула изобретения Цифровой коррелятор, содержащий два аналого-цифровых преобразователя, делитель частоты, регистр сдвига, группу пере- множителей, блок накопителей, элементы И, элементы ИЛИ, счетчик, блок элементов И, генератор тактовых импульсов, триггер, причем информационные входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей являются соответствующими информационными входами коррелятора, вход установки в единицу триггера является входом запуска коррелятора, выход триггера соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с счетным входом счетчика, выход делителя частоты соединен с сдвиговым входом регистра сдвига и синхровходом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с информационным входом регистра сдвига, выходы группы которого соединены с первыми входами соответствующих .перемножителей группы, вторыЕ входы которых соединены с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены блок делителей частоты, элемент задержки, дешифратор, К - 1(К - число каналов обзора по задержке) блоков накопителей, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с информационным входом делителя частоты, с синхровходом второго аналого-цифрового преобразователя и через элемент задержки с управляющим входом блока элементов И, группа информационных входов которого соединена с группой выходов дешифратора, группа входов которого соединена с группой разрядных выходов счетчика, вход обнуления которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с информационным входом блока делителей частоты и выходом делителя частоты, вход установки которого соединен.с входом установки блока делителей частоты, с вторымвходом элемента ИЛИ и подключен к входу запуска коррелятооа, информационные входы группы 1-го (1=1) блока накопителей соединены с выходами соответствующих перемножителей группы, группы синхровходов 1-го блока накопителей соединены с группой выходов блока элементов И, группы тактовых входов блока накопителей соединены с группой выходов блока делителей частоты, первый выход которого соединен с входом установки в ноль триггера, группы Б выходов блоков накопителей являются группами выходов одинаковой доплеровской частоты коррелятора,1727132 Составитель В,ОрловРедактор Н.Каменская Техред М.Моргентал Корректо чакова изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго Гагари Заказ 1279 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5