Устройство для определения взаимной корреляционной функции

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЗАИМНОЙ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ, содержащее коррелятор, группу элементов И, генератор тактовых импульсов, группу регистров сдвига, счетчик, первый аналого-цифровой преобразователь, второй аналого-цифровой преобразователь, информационные входы которых являются соответственно первым и вторым информационными входами устройства, а выходы подключены к первому и второму информационным входам коррелятора соответственно, управляющие входы аналого-цифровых преобразователей объединены с входом синхронизации коррелятора и подключены к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с управляющим входом счетчика и с управляющими входами регистров сдвига группы, информационный вход первого регистра которой соединен с выходом коррелятора, формирователь импульсов, информационный вход которого соединен с выходом счетчика, а выход соединен с первыми входами элементов И группы, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам регистров сдвига группы, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены три группы сумматоров, щесть групп элементов задержки, элемент задержки и коммутатор, причем выход каждого г-го (/ 1, 3, ..., п-1) элемента И группы соединен с первым входом г-го сумматора первой группы и с первым входом (г+1)го сумматора первой группы , а выход fe-ro (, 4, 6, ..., n) элемента И группы соединен с вторым входом /-госумматора первой группы и через соответствующий элемент задержки первой группы - с вторым входом /г-го сумматора первой группы, выходы г-го и (г+4)-го () сумматора первой группы соединены с первыми входами г-го и (г-4-4)-го сумматоров второй группы и с первыми входами (г+2)-го и (г+6)-го сумматоров второй группы соответственно выходы /г-го и (fe+4)-ro () сумматоров первой группы соединены с первыми входами k-TO и (fe+4)-ro сумматоров второй группы и с первыми входами (/г+2)го и (/г+6)-го сумматоров второй группы соответственно, выходы (г+2)-го и (г-|-б)-го i сумматоров первой группы соединены соответственно с вторыми входами г-го и (/+4) -го (Л сумматоров второй группы и через первый и третий элементы задержки второй группы соответственно с вторыми входами (/+2) го и (г+6)-го сумматоров второй группы, выходы (/г+2)-го и (+6)-го сумматоров первой группы через первый и второй элементы задержки третьей группы соединены соответственно с вторыми входами fe-ro и (k-}-)-ro оо сумматоров второй группы, выход каждого 00 элемента задержки третьей группы через сд второй и четвертый элементы задержки второй группы соответственно соединены с вторыми входами (A-f-2)-ro и (й+6)-го суммаЮ торов второй группы, выход г-го сумматора второй группы соединен с первыми входами /-ГО и (/+4)-го сумматоров третьей группы, выход -го сумматора второй группы соединен с первыми входами k-то и (/г+4)-го сумматоров третьей группы, выход (/+2)-го сумматора второй группы соединен с первыми выходами (/+2)-го и ()-го сумматоров третьей группы, выход (/г-|-2)-го сумматора второй группы соединен с первыми входами (й+2)-го и (fe-f6)-ro сумматоров третьей группы, выход (f+4)-ro сумматора второй группы соединен с вторым входом

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5д4 G 06F 15 336 (21) 3740149/24-24 (22) 04.05.84 (46) 30.10.85. Бюл. № 40 (72) Л. И. Елагина, А. Л. Козлов и Ю. И. Кузьмин (53) 681.333 (088.8) (56) Грибанов Ю. И. и др. Автоматические цифровые корреляторы. М., Энергия, 1971, с. 148 — 151.

Авторское свидетельство СССР № 783799, кл. G 06 F 15/31, 1979. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЗАИМНОЙ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ

ФУНКЦИИ, содержащее коррелятор, группу элементов И, генератор тактовых импульсов, группу регистров сдвига, счетчик, первый аналого-цифровой преобразователь, второй аналого-цифровой преобразователь, информационные входы которых являются соответственно первым и вторым информационными входами устройства, а выходы подключены к первому и второму информационным входам коррелятора соответственно, управляющие входы аналого-цифровых преобразователей объединены с входом синхронизации коррелятора и подключены к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с управляющим входом счетчика и с управляющими входами регистров сдвига группы, информационный вход первого регистра которой соединен с выходом коррелятора. формирователь импульсов, информационный вход которого соединен с выходом счетчика, а выход соединен с первыми входами элементов И группы, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам регистров сдвига группы, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены три группы сумматоров, шесть групп элементов задержки, элемент задержки и коммутатор, причем выход каждого i ãî (i = 1, 3, и — 1) элемента И группы соединен с первым входом i-го сумматора первой группы и с пер„,SUÄÄ 1188752 вым входом (i+1) го сумматора первой группы, а выход/г-го (k=2, 4, 6, ..., n) элемента И группы соединен с вторым входом -го сумматора первой группы и через соответствующий элемент задержки первой группы с вторым входом k-ro сумматора первой группы, выходы i-ro и (i+4)-го (i=1) сумматора первой группы соединены с первыми входами i-го и (i+4)-ro сумматоров второй группы и с первыми входами (i+2)-ro u (i+6) -го сумматоров второй группы соответственно выходы k-го и (1+4)-ro (k=2) сумматоров первой группы соединены с первыми входами k-го и (1+4)-го сумматоров второй группы и с первыми входами (1+2)го и (k+6) -го сумматоров второй группы соответственно, выходы (i+2)-го и (i+6)-го

Я сумматоров первой группы соединены соответственно с вторыми входами i-го и (i+4) -го g+ сумматоров второй группы и через первый и третий элементы задержки второй группы ( соответственно с вторыми входами (i+2) -го и (i+6)-го сумматоров второй группы, выходы (1+2)-ro и (k+6)-го сумматоров первой группы через первый и второй элементы ь задержки третьей группы соединены соответ- >а ственно с вторыми входами k-го и (k+4)-го р) сумматоров второй группы, выход каждого элемента задержки третьей группы через второй и четвертый элементы задержки вто- 4 рой группы соответственно соединены с вто- Щ рыми входами (1+2)-го и (1+6)-го сумма- Я торов второй группы, выход i-го сумматора второй группы соединен с первыми входами

i-го и (+4) -го сумматоров третьей группы, выход k-го сумматора второй группы соединен с первыми входами k-го и (1+4)-ro сумматоров третьей группы, выход (i+2) -го фв сумматора второй группы соединен с первыми выходами (i+2)-го и (i+6)-го сумматоров третьей группы, выход (1+2)-го сумматора второй группы соединен с первыми входами (k+2)-ro и (k+6)-го сумматоров третьей группы, выход (i+4)-ro сумматора второй группы соединен с вторым входом

1188752 т(—

>. в

i-го сумматора третьей группы и через первый элемент задержки четвертой группы — с вторым входом (i+4) -го сумматора третьей группы, выход (k+4) -го сумматора второй группы через первый элемент задержки пятой группы соединен с вторым входом k-го сумматора третьей группы и через второй элемент задержки четвертой группы соединен с вторым входом (1+4) -го сумматора третьей группы, выход (i+6)-го сумматора второй группы соединен с входом первого элемента задержки шестой группы, выход которого через второй элемент задержкй пятой группы соединен с вторым входом (i+2)-го сумматора третьей группы и через третий элемент

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения аргумента и значения функции взаимной корреляции (ВКФ) между двумя случайными процессами, подвергнутыми разным S временным искажениям.

Цель изобретения — повышение быстродействия и упрощение устройства для определения ВКФ.

В предлагаемом устройстве исходный массив, содержащий и частных коррелограмм, разбивается на меньшие массивы, содержащие по 2, 4, 8, 16 и т. д. коррелограмм. Устройство параллельно моделирует различные варианты смещений отсчетов частных коррелограмм по оси т, т. е. одновременно строит несколько моделей компенсации линейного изменения задержки между входными сигналами. Процесс суммирования отсчетов частных коррелограмм продолжается до момента, когда на выходе устройства в одной из результирующих коррелограмм будет наблюдаться устойчивый глобальный максимум.

На чертеже изображена структурная схема устройства, предназначенного для вычисления восьми результирующих коррелограмм, соответствующих восьми моделям изменения задержки между двумя входными сигналами х (t) и y(t) для случая, когда исходный массив состоит из восьми последовательно во времени вычисленных коррелограмм с ограниченным фактором усреднения N. 30

Устройство содержит первый аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 1, второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

2, коррелятор 3, генератор тактовых импульсов 4, группу регистров сдвига 5, счетчик 6, формирователь импульсов 7, группу элемен- 35 тов И 8, первую группу сумматоров 9i — 9s, вторую группу сумматоров 10 — 108, третью группу сумматоров 11 — 118, первую группу элементов задержки 12, третью группу элементов задержки 13 — 13г, вторую группу задержки четвертой группы — с вторым входом (i+6)-го сумматора третьей группы, выход (1+6) -го сумматора второй группы через элемент задержки соединен с входом второго элемента задержки шестой группы, выход которого через третий элемент задержки пятой группы соединен с вторым входом (1+2) -го сумматора третьей группы и с входом четвертого элемента задержки четвертой группы, выход которого соединен с вторым входом (k+6) -го сумматора третьей группы, выходы сумматоров третьей группы подключены к соответствующим входам коммутатора, выход которого является выходом устройства.

2 элементов задержки 14 †1, элемент задержки 15, шестую группу элементов задержки 16 — 162, пятую группу элементов задержки 17 — 17з, четвертую группу элементов задержки 18> — 184, коммутатор 19.

Предлагаемое устройство для определения ВКФ работает следующим образом.

Сигнал x(t) поступает на вход АЦП 1 и в момент поступления импульсов с первого выхода генератора тактовых им пул ьсов 4, преобразуется в соответствующий m-разрядный двоичный код, который поступает на первый информационный вход коррелятора 3.

На второй информационный вход коррелятора 3 подаются отсчеты входного сигнала у(1) от АЦП 2, который формирует коды отсчетов по импульсам, поступающим с первого выхода генератора тактовых импульсов 4. Коррелятор 3 определяет элементарные произведения x(t)-y(t+iAt) и суммирует очередное элементарное произведение с уже накопленными результатами с выбранным фактором усреднения N. На выходе коррелятора 3 взаимокорреляционная функция, названная частной коррелограммой представлена и отсчетами. Время анализа одной частной коррелограммы выбирается из сототношения где f — верхняя частота входных сигналов;

v, — скорость изменения задержки.

В этом случае величина фактора усреднения N находится из выражения " Х

Т

At vTmax At ТВ где v,„„» — максимально ожидаемая скорость изменения задержки.

Полученная частотная коррелограмма с выхода коррелятора 3 поступает на информационный вход группы регистров сдвига 5 и по импульсу с второго выхода генератора

1188752 тактовых импульсов 4, поступающему на управляющий вход, заносится в группу регистров сдвига 5 и с каждым импульсом происходит сдвиг информации в следующий регистр. Тактовые импульсы на втором выходе генератора тактовых импульсов 4 формируются через интервалы времени, необходимые для вычисления одной частной коррелограммы.

На счетный вход счетчика 6 поступают импульсы с второго выхода генератора тактовых импульсов 4. Емкость счетчика 6 равна количеству частных коррелограмм, которые необходимо занести в регистры сдвига. Сигнал переполнения счетчика 6 на выходе формирователя импульсов 7 открывает схемы

И 8, и частные коррелограммы, записанные в группу регистров сдвига 5, поступают на соответствующие входы первой группы сумматоров 9i — 9s.

Три группы сумматоров 9i — 9s 10 — 108, l l i — l la, шесть групп элементов задержки 12, 13 — 13, 14 — 144, 16 — 16, 17! — 17з, 18i—

184 и элемент задержки 15 составляют блок вычисления результирующих коррелограмм.

Рассмотрим работу этого блока для случая, когда скорость изменения задержки является неизвестной, но постоянной. В группу регистров 5 записаны восемь коррелограмм, полученных последовательно во времени, которые через схемы И 8 по импульсу с выхода формирователя импульсов 7 поступают на входы блока вычисления результирующих коррелограмм, время работы которого меньше периода тактовых импульсов 4, т. е. отсчеты девятой частной коррелограммы появятся на входе группы регистров сдвига 5 и запишутся в нее после того, как закончится процесс суммирования и передачи через коммутатор 19 всех результирующих коррелограмм. Весь исходный массив входных частных коррелограмм разбит на группы по две частные коррелограммы в каждой, которые суммируются друг с другом, причем в любой группе сумматоров 9>—

98 первой группы в первом сумматоре происходит сложение отсчетов частных коррелограмм с одинаковым аргументом, а во втором сумматоре происходит сложение. отсчетов

10 частных коррелограмм, аргументы которых отличаются на один интервал Лт, осуществляемое при помощи задержки первой группы 12.

Таким образом, частные оценки коррелограмм, полученные на выходах суммато15 ров 9i — 9s первои группы моделируют изменение задержки входного сигнала на ноль или один отсчет. В сумматорах 10 — 108 второй группы происходит сложение результатов, полученных на выходах сумматоров

9i — 98 первой группы, причем результаты суммирования моделируют изменение задержки между входными сигналами на ноль, один, два и три отсчета ВКФ, что достигается при помощи элементов задержки 14 —

144 и 13 — 13 . В сумматорах l i — 11я происходит сложение результатов, полученных на выходах су мматоров 10 i — 10ц. Результирующие коррелограммы, полученные на выходах сумматоров 10 — 108, моделируют изменение задержки между входными сигналами за общее время измерения на ноль, 30 один, два, три, четыре, пять, шесть и семь отсчетов, что достигается с помощью элементов задержки 161 — 16, 17 — 17з и 18 —

18 . Результирующие коррелограммы с выходов сумматоров l li — 11 через коммутатор

19 поступают на выход устройства.

1188752

Составитель Е. Ефимова

Редактор В. Ковтун Техред И. Верес Корректор Е. Рошко

Заказ 6747/52 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 I3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4