Цифровой коррелометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ((() 467355

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 17.12.73 (21) 1977709/18-24 с присоединением заявки № (51) M. Кл. б 061 15/34 (53) УДК 681,332.519.2 (088.8) Опубликовано 15.04.75. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 06.08.75 по лелам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Т. Г. Белова и Э. П. Тихонов (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛОМЕТР

Изобретение относится к специализированным средствам цифровой вычислительной техники и может быть использовано для определения корреляционной функции.

Известен цифровой мультипликативный коррелометр, в котором измерение последующих значений корреляционной функции осуществляется по приращениям за счет использования накопленной информации от измерения предыдущих значений. Структурная схема этого коррелометра состоит из аналого-цифровых преобразователей, блока управления, блока умножения ординат сигналов, сумматора-вычитателя накапливающего типа, схем перезаписи, реверсивного счетчика для измерения и хранения числа, пропорционального значению корреляционной функции, и триггера знака.

Недостатком известного устройства является то, что значение ординаты корреляционной функции корректируется каждый раз только после и циклов измерения, необходимых для усреднения (суммирования) произведения и значений входного сигнала x(t) и g(t+kht).

Целью изобретения является повышение быстродействия при сохранении погрешности измерения.

Описываемое устройство отличается тем, что содержит регистр памяти, первую и вторую группы схем считывания, первая группа

Государственный комитет (32) Приоритет

Совета Министров СССР схем считывания соединена входами с выходами регистра, а выходами — с входами младших разрядов сумматора-вычитателя, которые соединены с выходами второй группы схем, подключенных к выходам вычитателя, соединенного входами с блоком умножения и с выходами схем перезаписи и со старшими разрядами реверсивного счетчика.

На чертеже приведена функциональная схе10 ма предложенного устройства.

Она содержит аналого-цифровые преобразователи сигналов 1, 2; блок управления 3; блок

4 умножения ординат сигналов; сумматор-вычитатель 5 накапливающего типа; схему счп15 тывания 6; вычитатель 7; схемы перезаписи 8; регистр памяти 9; схемы считывания 10; реверсивный счетчик 11 для измерения и хранения числа, пропорционального значению корреляционной функции; выходной регистр

20 12; ключ 13 записи в реверсивный счетчик; триггер 14 знака вычитателя.

Устройство работает следующим образом, Входные сигналы x(t) и y(t) преобразуются аналого-цифровыми преобразователями 1, 25 2 с необходимой временной задержкой kit, формируемой блоком управления 3. Преобразованные значения входных сигналов х(/) и

p(t+kht) в виде параллельного двоичного кода поступают в блок 4 умножения ординат точно

30 так же, как это делается в прототипе. Каждое

467355

15

25 полученное значение произведения поступает в сумматор 5 через схему считывания 6 и вычитатель 7, связанный непосредственно с выходом блока умножения 4. Так как произведение поступает в младшие разряды сумматорра 5, то оно оказывается умноженным на величину я и в сумматоре 5 формируется код согласно равенству

z„(1 — а) + ах ((n + 1) t J у ((e + 1) X

Х t+r t) = Z.+i, (1) где z (1 — а) — значение кода, хранящегося в сумматоре 5 и полученного в предыдущем такте усреднения (в начальный момент при а=1, „=0); а — коэффициент, учитывающий постоянную экспоненциального сглаживания; х((а+1) t) у((п+1)1+Я вЂ” значение произведений ординат входных сигналов в текущем такте измерений; „н — значение кода, полученного в сумматоре 5 в текущем такте усреднения.

Таким образом, в сумматоре 5 происходит грубое экспоненциальное усреднение согласно приведенному равенству. Полученное значение кода z со старших разрядов сумматора 5 через схему перезаписи 8 поступает в регистр памяти 9 и одновременно в вычитатель 7. По очередному сигналу с устройства управления

3 происходит одновременно вычитание значения кода z„„ >, находящегося в регистре памяти 9 через схему считывания 10 из содержимого младших разрядов сумматора 5 и вычитание содержимого реверсивного счетчика 11 из значения кода z„„+ ; находящегося в вычитателе 7. В результате в сумматоре 5 получается значение кода (1 — а) z i, необходимое для вычисления z q согласно равенству (1) в следующем такте экспоненциального усреднения.

По знаку результата, полученного в вычитателе 7, производится корректировка содержимого реверсивного счетчика 11. По сигналу с устройства управления 3 и потенциалу на выходе триггера знака 14 формируется сигнал на одной из выходных шин ключа 13 записи в реверсивный счетчик. Итерационное усреднение кода, находящегося в реверсивном счетчике 11, происходит согласно равенству

Z„+ ЛЛз1дп(2„ — Z„) = Z„+> (2 где z„„— значение кода, хранящегося в реверсивном счетчике 11 и полученного в предыдущем такте усреднения (в начальный момент при п=1, z =0);

hz — шаг итерационного усреднения;

z — значение кода, хранящегося в сумматоре 5 и полученного в текущем такте усреднения; г — значение кода, полученного в реверсивном счетчике 11 в текущем такте усреднения.

4

Содержимое реверсивного счетчика 11 изменяется на величину +Лг или — Лг в зависимости от того, на какой из выходных шин ключа 13 записи в реверсивный счетчик появился сигнал. Далее описанный цикл измерения повторяется до тех пор, пока с устройства управления 3 не поступит сигнал на измерение последующей ординаты и считывание результата измерения на выходной регистр 12. Повышение быстродействия достигается корректировкой измеряемого значения ординаты после каждого цикла измерения, что становится возможным благодаря введению предварительного грубого экспоненциального сглаживания (усреднения) произведений ординат входного сигнала x(t) и у(1+МУ).

Таким образом, выполняется параллельно как бы два усреднения: грубое экспоненциальное и более точное итерационное приближение. Быстродействие определяется преимущественно грубым усреднением, а точность определяется шаговым приближением с малой величиной шага. Погрешность измерения сохраняется за счет того, что величина постоянной экспоненциального усреднения выбирается такой, чтобы закон распределения вероятности погрешности экспоненциального усреднения приближался к нормальному. При этом среднее значение и медиана, которая измеряется в результате шагового приближения, незначительно отличаются друг от друга.

Объем выборки N, необходимый для измерения приращений корреляционной функции при переходе от предыдущего значения к последующему, уменьшается в и раз, т. е. на число циклов, затрачиваемых в прототипе на грубое усреднение.

Предмет изобретения

Цифровой коррелометр, содержащий аналого-цифровые преобразователи, соединенные с блоком умножения и с блоком управления, подключенным к сумматору-вычитателю, соединенному со схемой перезаписи, реверсивный счетчик, соединенный управляющими шинами с ключом, а выходами старших разрядов — с выходным регистром, вычитатель со знаковым триггером, подключенным к устройству управления, к ключу и к блоку умножения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит регистр памяти, первую и вторую группы схем считывания, первая группа схем считывания соединена входами с выходами регистра, а выходами — с входами младших разрядов сумматора-вычитателя, которые соединены с выходами второй группы схем считывания, подключенных к выходам вычитателя, соединенного входами с блоком умножения с выходами схем перезаписи и со старшими раз. рядами реверсивного счетчика, 467355

Составитель В. новинский

Техред Т. Миронова Корректор Л. Орлова

Редактор Б. Нанкина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1810i6 Изд. М 1364 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5