Корреляционное устройство

Авторы патента:

G06F17/15 - вычисление корреляционных функций

Владельцы патента RU 2536393:

Жуков Александр Олегович (RU)

Изобретение относится к корреляционному устройству. Технический результат заключается в повышении быстродействия определения времени задержки. Корреляционное устройство содержит два регистра сдвига, блок сравнения, два триггера, счетчик, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, генератор тактовых импульсов и двухканальный трехразрядный мультиплексор. 1 ил.

Изобретение относится к области обработки информации в радиотехнических системах и предназначено для определения времени задержки между двумя псевдослучайными последовательностями с известным знаком задержки.

Известно корреляционное устройство, служащее для определения времени задержки, содержащее два регистра сдвига, блок сравнения (группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ и элемент И), элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два триггера, два счетчика, одновибратор, четыре элемента И и элемент ИЛИ, причем информационный вход первого регистра сдвига является первым информационным входом дискриминатора, вторым информационным входом которого является первый вход первого элемента ИЛИ, тактовым входом дискриминатора служит тактовый вход второго регистра сдвига, разрядные выходы первого и второго регистров сдвига соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока сравнения, выход которого соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с обнуляющими входами регистров сдвига, первого счетчика и первого триггера, второй вход первого элемента И соединен с прямым выходом второго триггера и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с тактовым входом второго регистра сдвига, а выход второго элемента И соединен с тактовым входом первого регистра сдвига и со счетным входом первого счетчика, выход первого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом второго регистра сдвига, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, установочный вход которого соединен с обнуляющим входом второго счетчика и является управляющим входом дискриминатора, счетный вход второго счетчика соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, второй вход четвертого элемента И соединен с тактовым входом дискриминатора, выход переполнения первого счетчика соединен с обнуляющим входом второго триггера и установочным входом первого триггера, второй вход третьего элемента И соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого соединены с соответствующими выходами второго регистра сдвига, разрядные выходы второго счетчика являются выходом дискриминатора [А.с. СССР №1413643. Опубл. в БИ №28, 1988 г.].

Недостатком устройства является относительная сложность реализации и низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности является корреляционное устройство, выбранное в качестве прототипа и содержащее двухканальный одноразрядный мультиплексор, два регистра сдвига, блок сравнения, два триггера, счетчик, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и два элемента И, информационный вход первого регистра сдвига является первым информационным входом дискриминатора, тактовым входом которого служит тактовый вход второго регистра сдвига, разрядные выходы первого и второго регистров сдвига соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока сравнения, входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами второго регистра сдвига согласно правилу формирования псевдослучайной последовательности, тактовый вход первого регистра сдвига соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого объединен с первым входом второго элемента И и подключен к тактовому входу дискриминатора, управляющим входом которого является установочный вход первого триггера, к управляющему входу дискриминатора подключен обнуляющий вход счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, разрядные выходы счетчика являются выходами дискриминатора, выход мультиплексора соединен с информационным входом второго регистра сдвига, первый информационный вход мультиплексора является вторым информационным входом дискриминатора, второй информационный вход мультиплексора соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, адресный вход мультиплексора соединен с выходом второго триггера, D-вход которого соединен с выходом первого триггера, обнуляющий вход которого соединен с выходом блока сравнения, тактовый вход второго триггера соединен с тактовым входом дискриминатора, а инвертирующий выход второго триггера соединен со вторым входом первого элемента И [Пат. РФ №2246133. Опубл. в БИ №4, 2005 г.].

Недостатком прототипа является низкое быстродействие.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в повышении быстродействия определения времени задержки.

Технический результат достигается тем, что в корреляционное устройство, содержащее два регистра сдвига, блок сравнения, два триггера, счетчик, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент И, информационный вход первого регистра сдвига является первым информационным входом устройства, разрядные выходы первого и второго регистров сдвига соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока сравнения, входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами второго регистра сдвига согласно правилу формирования псевдослучайной последовательности, управляющим входом устройства является установочный вход первого триггера, выход которого соединен с D-входом второго триггера, синхровход которого подключен к синхровходу устройства, к управляющему входу устройства подключен обнуляющий вход счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго триггера, разрядные выходы счетчика являются выходами устройства, согласно изобретению, введен генератор тактовых импульсов и двухканальный трехразрядный мультиплексор, первый вход первого разряда которого объединен с первым входом второго разряда и подключен к синхровходу устройства, первый вход третьего разряда мультиплексора является вторым информационным входом устройства, второй вход первого разряда мультиплексора является входом логического нуля, второй вход второго разряда мультиплексора соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй вход третьего разряда мультиплексора соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, адресный вход мультиплексора подключен к выходу второго триггера, второй вход элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход первого разряда мультиплексора соединен с тактовым входом первого регистра, выход второго разряда мультиплексора соединен с тактовым входом второго регистра, информационный вход которого соединен с выходом третьего разряда мультиплексора.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На фигуре показана функциональная схема корреляционного устройства.

Функциональная схема содержит двухканальный трехразрядный мультиплексор 1, генератор 2 тактовых импульсов, регистры 3, 5 сдвига, блок 4 сравнения (компаратор двоичных чисел), триггеры 6, 7, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, элемент И 9 и счетчик 10. Информационный вход регистра 5 является первым информационным входом x(t) устройства, разрядные выходы регистров 3, 5 соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока 4 сравнения, входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 соединены с выходами регистра 3 согласно правилу формирования псевдослучайной последовательности, управляющим входом CO устройства является установочный вход триггера 6, выход которого соединен с D-входом триггера 7, синхровход которого подключен к синхровходу CLK устройства, к управляющему входу СО устройства подключен обнуляющий вход счетчика 10, суммирующий вход которого соединен с выходом элемента И 9, первый вход которого соединен с выходом триггера 7, разрядные выходы счетчика 10 являются выходами устройства, первый вход первого разряда мультиплексора 1 объединен с первым входом второго разряда и подключен к синхровходу CLK устройства, первый вход третьего разряда мультиплексора 1 является вторым информационным входом y(t) устройства, второй вход первого разряда мультиплексора 1 является входом логического нуля, второй вход второго разряда мультиплексора 1 соединен с выходом генератора 2 тактовых импульсов, второй вход третьего разряда мультиплексора 1 соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, адресный вход мультиплексора 1 подключен к выходу триггера 7, второй вход элемента И 9 соединен с выходом генератора 2 тактовых импульсов, выход первого разряда мультиплексора 1 соединен с тактовым входом регистра 5, выход второго разряда мультиплексора 1 соединен с тактовым входом регистра 3, информационный вход которого соединен с выходом третьего разряда мультиплексора 1.

Работает корреляционное устройство следующим образом.

На информационные входы x(t) и y(t) поступают соответственно опережающая и запаздывающая псевдослучайные последовательности с относительной задержкой τ. В исходном состоянии, до подачи на вход СО запускающего импульса, на адресном входе мультиплексора 1 присутствует низкий логический уровень, в результате чего на выходы мультиплексора коммутируются первые каналы разрядов (на схеме имеют обозначение «0»). При этом регистры 3, 5 непрерывно тактируются импульсами, поступающими с синхровхода CLK, и поступающие на их информационные входы символы псевдослучайных последовательностей непрерывно и последовательно заносятся в их ячейки. Таким образом, в любой тактовый момент на разрядных выходах регистров 3, 5 будут представлены сегменты псевдослучайных последовательностей, поступающие на входы x(t), y(t) устройства. Для начала измерений задержки τ на вход СО подают запускающий импульс, в ответ на что триггер 6 переходит в состояние высокого логического уровня, на D-входе триггера 7 также устанавливается высокий логический уровень и по отрицательному фронту тактового импульса со входа CLK триггер 7 меняет свое состояние. Переход триггера 7 в состояние высокого логического уровня приводит к переключению мультиплексора 1, в результате чего на его выходы коммутируются вторые каналы разрядов (на схеме имеют обозначение «1»). Это приводит к остановке тактирования регистра 5, и в результате в нем запоминается один из сегментов опережающей псевдослучайной последовательности, который далее будет выполнять роль опорного. Кроме того, переключение мультиплексора 1 приводит к коммутации на информационный вход регистра 3 выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, а тактирование регистра 3 начинает осуществляться от генератора 2. Регистр 3, охваченный обратной связью, следует рассматривать как генератор псевдослучайной последовательности. Организованный на время измерений генератор начинает потактно формировать сегменты псевдослучайной последовательности в соответствии с правилом, определенным для исследуемых псевдослучайных последовательностей. Исходным сегментом при этом является последний записанный в регистр 3 фрагмент. Через некоторое время на выходах регистра 3 сформируется сегмент, идентичный опорному, хранящемуся в регистре 5.

Искомое время τ* отсчитывается счетчиком 10 по количеству тактовых импульсов, необходимых для формирования сегмента псевдослучайной последовательности, идентичного опорному. При полном побитном равенстве сегментов, подаваемых на входы блока 4 сравнения, на выходе указанного блока сформируется перепад напряжений, приводящий к обнулению триггера 6. Далее по отрицательному фронту первого после обнуления триггера 6 тактового импульса триггер 7 также устанавливает на своем выходе низкий логический уровень, и подача тактовых импульсов на суммирующий вход счетчика 10 прекращается, а на его разрядных выходах фиксируется код задержки n_τ. По известному периоду следования тактовых импульсов Т₀, которые вырабатывает генератор 2, вычисляют время τ*=T₀n_τ.

По сравнению с прототипом время, затрачиваемое на нахождение значения τ*, определяется не частотой смены символов псевдослучайной последовательности, а частотой генератора 2 тактовых импульсов, который на время измерений используется для тактирования синтезированного генератора псевдослучайных последовательностей на основе регистра 3. Таким образом, отсутствие привязки к синхроимпульсам, сопровождающим псевдослучайные последовательности, и возможность произвольного выбора периода Т₀ позволяют увеличить быстродействие устройства за счет увеличения частоты тактирования регистра 3, находящегося в режиме формирования псевдослучайной последовательности.

С подачей следующего запускающего импульса СО счетчик 10 обнуляется и цикл измерений повторяется.

Особенностью дискриминатора, также как и прототипа, является необходимость априорного знания правила формирования исследуемых псевдослучайных последовательностей, задаваемого для k-разрядных регистров 3, 5 характеристическим многочленом k-й степени

Ф(х)=a ₀x^k+a ₁x^k-1+…+a _k-1x+a _k,

где а ₀, …, ak - коэффициенты многочлена, принимающие значения 0 или 1.

Значения коэффициентов многочлена определяют точки подключения обратных связей к разрядам регистра 3, также как и требуемое количество входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 [Аванесян Г.Р., Селезнев А.С. Генератор идентичных последовательностей, сдвинутых во времени. - Приборы и техника эксперимента, 1989, №1, стр.104-106]. Поэтому в общем случае элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 может иметь не два входа, как показано на фигуре, а больше в зависимости от вида характеристического многочлена (количество входов равно количеству коэффициентов а, равных единице).

Корреляционное устройство, содержащий два регистра сдвига, блок сравнения, два триггера, счетчик, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент И, информационный вход первого регистра сдвига является первым информационным входом устройства, разрядные выходы первого и второго регистров сдвига соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока сравнения, входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами второго регистра сдвига согласно правилу формирования псевдослучайной последовательности, управляющим входом устройства является установочный вход первого триггера, выход которого соединен с D-входом второго триггера, синхровход которого подключен к синхровходу устройства, к управляющему входу устройства подключен обнуляющий вход счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго триггера, разрядные выходы счетчика являются выходами устройства, отличающееся тем, что в него введен генератор тактовых импульсов и двухканальный трехразрядный мультиплексор, первый вход первого разряда которого объединен с первым входом второго разряда и подключен к синхровходу устройства, первый вход третьего разряда мультиплексора является вторым информационным входом устройства, второй вход первого разряда мультиплексора является входом логического нуля, второй вход второго разряда мультиплексора соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй вход третьего разряда мультиплексора соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, адресный вход мультиплексора подключен к выходу второго триггера, второй вход элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход первого разряда мультиплексора соединен с тактовым входом первого регистра, выход второго разряда мультиплексора соединен с тактовым входом второго регистра, информационный вход которого соединен с выходом третьего разряда мультиплексора.

Изобретение относится к способу, устройству и машиночитаемому носителю данных, используемых при построении геологической модели нефтяного или иного месторождения.

Способ определения положения координат глубин маркера при построении геологической модели месторождения // 2530324

Изобретение относится к способу, устройству и машиночитаемому носителю данных, предназначенным для построения геологической модели нефтяного или иного месторождения, в частности, для определения коэффициентов корреляции для комплекса кривых ГИС и нахождения положений глубин маркера, для которых значение коэффициента корреляции является максимальным.

Автоматическое выделение поверхностей для построения геолого-гидродинамической модели нефтегазового месторождения по сейсмическим данным // 2515081

Изобретение относится к области моделирования нефтегазовых месторождений. Сущность: определяют решетку модели с заданным шагом и предельно допустимой величиной на координатной сетке (1).

Корреляционный измеритель временных сдвигов случайных сигналов // 2502128

Изобретение относится к специализированным устройствам извлечения информации и служит для измерения временных сдвигов между случайными аналоговыми сигналами. Техническим результатом является структурное упрощение корреляционного измерителя.

Корреляционный измеритель временных сдвигов случайных сигналов // 2500025

Изобретение относится к специализированным устройствам извлечения информации и служит для измерения временных сдвигов между случайными аналоговыми сигналами. Техническим результатом является структурное упрощение и повышение надежности корреляционного измерителя.

Способ и устройство для обработки сигнала и машиночитаемый носитель информации // 2495483

Изобретения относятся к области обработки сигналов и могут быть использованы для определения взаимной корреляции между двумя сигналами. Техническим результатом является уменьшение шумов.

Способ корреляционной обработки смеси гармонического сигнала с шумом // 2490701

Изобретение относится к области обработки данных и может быть использовано для выделения гармонического сигнала на фоне помех и измерения его частоты. .

Способ передачи информационных сигналов и устройство для его осуществления // 2460211

Изобретение относится к способам кодирования, декодирования и преобразования кода для обнаружения и исправления ошибок. .

Корреляционный измеритель временных сдвигов // 2445690

Изобретение относится к специализированным средствам обработки сигналов и может быть использовано при построении систем извлечения координатно-временной информации, принцип действия которых основан на определении временного сдвига между принимаемыми сигналами.

Способ оценки частотных искажений и устройство для его осуществления // 2420798

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для интегральной оценки частотных искажений, вносимых четырехполюсниками в исходный случайный сигнал с нормальным распределением.

Мультиплексирующий цифровой коррелятор // 2540833

Изобретение относится к технике цифровой связи и может быть использовано для синхронизации канала управления динамического мультиплексора с временным или кодовым разделением каналов. Техническим результатом является сокращение интервала времени входа в синхронизм канала управления динамического мультиплексора с временным или кодовым разделением каналов за счет параллельного обнаружения команд канала управления, а именно синхрослова, команд включения и выключения каналов, команд активности каналов, при динамическом изменении длины цикла синхронизации канала управления. Устройство содержит схемы ИЛИ, триггер, регистры, регистры сдвига, генератор тактовой частоты, схемы сложения по модулю два, программируемый счетчик, контроллер, счетчики. 2 ил.

Способ определения границ природных очагов биогельминтозов // 2545707

Изобретение относится к области медицины, в частности эпидемиологии, и предназначено для определения границ природных очагов биогельминтозов с использованием генетических маркеров. На обследуемых территориях отлавливают рыбу из различных районов речного бассейна. Из выловленной рыбы производят забор мышечной ткани в области спинного плавника. Мышечную ткань гомогенезируют до получения однородной массы, отбирают супернатант, проводят разделение белков методом вертикального электрофореза и выявляют полиморфные белковые фракции. По каждой выявленной полиморфной белковой фракции проводят расчет популяционно-генетических параметров и определяют генетический маркер и показатель индекса генетического подобия (или сходства Нея), одновременно в исследуемых особях выявляют наличие гельминтов, а также определяют уровень инвазии. По сходству и различию популяционно-генетических параметров в пределах обследуемых территорий отслеживают возможные границы природных очагов биогильментозов. Изобретение позволяет эффективно определять границы природных очагов биогельминтозов и осуществлять противоэпидемические мероприятия среди населения. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.

Способ обработки функции автокорреляции для измерения основного тона речевого сигнала // 2559710

Изобретение относится к средствам обработки функции автокорреляции для измерения основного тона речевого сигнала и может быть использовано в области обработки сигналов, в системах распознавания речи. Технический результат заключается в повышении надежности измерения частоты основного тона речевого сигнала. Подчеркивают главный пик в автокорреляционной функции с помощью вычитания из автокорреляционной функции, полученной для сегмента сигнала, меньшей по амплитуде сглаженной функции автокорреляции для модуля сигнала на том же сегменте и обнуления отрицательных разностей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Вычислитель доплеровской фазы пассивных помех // 2559750

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для вычисления на основе корреляционного принципа доплеровских сдвигов фазы пассивных помех; может быть использовано в адаптивных устройствах режектирования пассивных помех для вычисления тригонометрических функций текущих значений доплеровской фазы многочастотных пассивных помех. Достигаемый технический результат - повышение точности измерения текущего значения доплеровской фазы многочастотных пассивных помех. Вычислитель доплеровской фазы пассивных помех содержит блок оценивания фазы, блок комплексного умножения, блок задержки, синхрогенератор, первый умножитель, первый функциональный преобразователь, второй умножитель, второй функциональный преобразователь, первый блок памяти, комплексный сумматор, дополнительный вычислитель фазы, второй блок памяти, дополнительный блок оценивания фазы, третий и четвертый функциональные преобразователи, дополнительный блок комплексного умножения, дополнительный блок задержки. 9 ил.

Вычислитель для адаптивного режектирования помех // 2582871

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных когерентно-импульсных системах для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при вобуляции периода повторения зондирующих импульсов. Техническим результатом является повышение эффективности режектирования пассивной помехи и выделения сигналов движущихся целей. Устройство содержит блоки задержки, комплексные перемножители, блок измерения фазы, весовые блоки, блок весовых коэффициентов, сумматоры, синхрогенератор, коммутатор. 15 ил.

Вычислитель радиальной скорости движущегося объекта // 2613037

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для вычисления на основе корреляционного принципа радиальной скорости движущегося объекта; может использоваться в автоматизированных системах управления воздушным движением для обнаружения и измерения скорости летательных аппаратов. Достигаемый технический результат - повышение точности измерения скорости за счет меньшего числа функциональных преобразований и расширение диапазона однозначно измеряемой радиальной скорости при сохранении однозначного измерения дальности. Указанный результат достигается за счет того, что вычислитель радиальной скорости движущегося объекта содержит блок задержки, блок комплексного сопряжения, блок комплексного умножения, блок усреднения, блок вычисления фазы, блок коррекции пределов измерения, умножитель, ключ, блок вычисления модуля, первый блок памяти, блок управления, пороговый блок, второй блок памяти, синхрогенератор, первый и второй двухканальные ключи, дополнительный блок усреднения, дополнительный блок задержки, дополнительный блок комплексного сопряжения и дополнительный блок комплексного умножения, соединенные определенным образом и осуществляющие межпериодную корреляционную обработку исходных отсчетов. 11 ил.

Коррелятор // 2618941

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано в системах передачи информации для определения идентичности кода принимаемого от передатчика сигнала коду, хранящемуся в памяти приемника. Техническим результатом является построение коррелятора для квазигармонических импульсов. Устройство содержит входную информационную шину входного сигнала, содержащего смесь полезного сигнала, помех и шума с квазигармонической формой импульса, АЦП, процессор сравнения, счетчик совпадений, регистр сдвига, ПЗУ, синхронизатор, схему разрешения. 2 ил.

Вычислитель доплеровской скорости движения объекта // 2629642

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении точности измерения скорости за счет меньшего числа функциональных преобразований и расширении диапазона однозначно измеряемой доплеровской скорости. Вычислитель доплеровской скорости движения объекта содержит блок задержки, блок комплексного сопряжения, блок комплексного умножения, блок усреднения, блок вычисления фазы, блок коррекции пределов измерения, умножитель, ключ, блок вычисления модуля, первый блок памяти, блок управления, пороговый блок, второй блок памяти, синхрогенератор, первый и второй двухканальные ключи, дополнительный блок усреднения, дополнительный блок задержки, дополнительный блок комплексного сопряжения и дополнительный блок комплексного умножения, соединенные определенным образом и осуществляющие межпериодную корреляционную обработку исходных отсчетов. 11 ил.

Вычислитель для режекторной фильтрации помех // 2646330

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при групповой перестройке несущей частоты зондирующих импульсов. Техническим результатом является повышение эффективности выделения сигналов движущихся целей. Устройство содержит первый, второй и третий блоки задержки, блок весовых коэффициентов, первый и второй комплексные перемножители, весовой блок, комплексный сумматор, синхрогенератор, блок комплексного сопряжения, блок переключения, блок точности, блок коммутации и двухканальный коммутатор. 11 ил.