Устройство для определения корреляционной функции

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (и) 525958 (61) Дополнительное K авт. свил-ву¹474014 (22) Заявлено 02.01.75 (2l) 2091333/24 (51) М. Кл.

G- 06F 15/34 с присоединением заявки РГ (23} Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 25-08. 76.Бюллетень № 31 (45) Дата опубликования описания17.02.77 (53) УДК 681.323:

: 51 9.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. С. Певзнер, М. Б. Цодиков и А. В. Кадрии (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ

2 дам блока управления, информационные входы соединены с соответствующими дополнительными выходами блока формирования интервалов, дополнительные входь; которого подключены соответственно к выходам блока коррекции и блока вариационного преобразования.

Изобретение относится к cpepcòààì. электроизмерительной техники и предназначено для измерений корреляционных матриц нестационарвых оргодических случайных процессов, представляющих собой аддитивную сумму неслучайной неизвестной функции времени реализации стационарного случайного процесса.

В основном авт.св. № 474014 описано устройство для определения корреляционной функции, содержащее блок образований разностей, коррелсметр, блок временной развертки, задатчик ошибки, блоки усреднения и формирования интервалов и блока устройства. д

Цель изобретения — расширение. функциональных возможностей при определении матриц корреляционных нестационарных случайных процессов.

Достигается это благодаря тому, что уста ройство по авт.св. № 4-74014 дополнительно содержит блок коррекции и блок вариационного преобразования, взаимосвязаннъ|е между собой, управляющие входы этих блоков подключены. к соответствующим. выхоВ описываемом устройстве коррелометр выполнен матричным, а блоки образования разности, усреднения и формирования интервала — многоканальными.

Описываемое устройство позволяет oneDBTHBHo определять матрицы корреляционных функций нестационарных процессов при отсутствии информации о характере их спектров за счет адаптивного выбора интервалОв 4с и шагов д (, и ОптимальнОгО Рас пределения интервалов1 „ 8 и шагов Г (Х при адаптивном измерении матрицы корреляционных функций (Кф) л Я . И аппара( турой с ограниченными возможностями.

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства для определения корреляционной функции.

525958

Реализации X„(t) подаются в многоканальный блок образования разностей 1, с выхода которого формируются ординаты вспомогательных процессов (1 A (4 .) по) ка(к)

ai

5 налам, которые параллельно поступают в матричный коррелометр 2 и многоканальный блок усреднения 3. Многоканальные блоки усреднения и формирования интервалов 4 и задатчик ошибки 5 по командам. с блока управления 6 позволяют определять длительности адаптивных интервалов tn< и 3 / адаптивных шагов1 „. - по алгоритмам., аналогично примененным в устройстве поавт. св. М 474014.

Многоканальный блок формирования интер-5 валов 4 совместно с блоком вариационного преобразования 7 формируют вариационные ряды адаптивных интервалов 1С,;8 и шагов а(Н .

6 локи коррекции интервалов 8 и вариационного преобразования 7 совместно с многоканальным. блоком формирования интервалов 4 корректируют вариационные ряды. адаптивных интервалов и шагов для получения кратных адаптивных интервалов и шагов. Мат- щ ричный коррелометр 2 позволяет определить

КФ матрицы JJН j (С) JJ с адаптивными шагами еc.(j Sp< или с начальными шагами.+oij ординат вспомагательных процессов ь Х < И „. ) . (К)

Блок управления 6 осуществляет формирование 30 команд управления всеми узлами и блоками.

Принцип работы описываемого устройства для определения корреляционной функции будет рассмотрен в предположении, что число анализируемых реализаций х; (4 ) равно 4, 35 начальные оценки интервалов{-о; и шагов

7 „ выбраны на основании априорной информации о спектре исследуемых сигналов или в соответствии с нижней и верхней границами рабочих диапазонов интервалов и ша- 40 гов (a случае отсутствия априорной информации) °

По командам с блока управления 6 реализации входных сигналов по четырем, каналам поступают в многоканальный блок обра- 45 зования разностей 1 (чаще всего 2-го порядка), который формирует на выходе выборку ординат вспомогательных процессов вида:

Уф)=ь к;И7 =Е И) с, к;(Т + (2-0)ta„) 1) где С вЂ” весовой коэффициент 4 -го поряд1

2 х С4 +(2 - )k .3-9 выборка с интерК OL валом Фо„ по б -му каналу, 2 — порядок разности.

Вспомогательные процессы л((.Е ) nocl тупают в матричный коррелометр 2 и в многоканальный блок усреднения 3 по четырем каналам, 4

Матричный коррелометр 2 измеряет „„

2 ординат Кф матрицы JIЯ(JJ по мультиплика). тивному алгоритму R - (pent "1=

o j (2) (2)

= 4/иr а Х,.(1„) и Х,.(,к- „;), ®

Здесь и номера каналов, а ц — объем. выборки для исчисления КФ.

Многоканальные блоки усреднения 3 и формирования интервалов 4 совместно с задатчиком ошибки 5 цо командам. с блокауправления 6 реализуют определение адаптивных интервалов Ф, по алгоритму вида .-at sign{IE ь " (m;(t))!-3 f(3) м гдето„ ;, 6п, — оценки интервалов выборки по i -му каналу ординат вспомогательного процесса „. (4 ) в и +1 и и -ом циклах интерационного усреднения на интервале 2 1„,„суммы выборок вспомогательно2 (2)

ro npoueccaT. Ь N ()3, М -шаг коррекции;

Р=1

За N циклов работы в матричном. коррелометре 2 и многоканальном блоке формирования интервалов 4, соответственно будут определены. ординаты матрицы II R (С) Il К Р 1 и выборка адаптивных интервалов tai no четырем каналам, В зависимости от спектров аддитивных составляющих rn (4 ) по J каналам адаптивL ные интервалы, ; могут сильно отличаться друг от друга по величине и быть накрытыми. Поэтому с целью оптимизации их распределения по каналам, введение блока вариационного преобразования 7 и коррекции интервалов 8 совместно с многоканальным блоком. формирования интервалов 4 соответственно, формируют вариационный ряд адаптивных интервалов t© < и корректируя члены вариационного ряда адаптивных интервалов, обеспечивают кратность любого следующего, например 1С,,+ В к, предыдущим

В,, -1 Ь, адаптивным интервалам после коррекции за и 1 циклов (К1 + М).

Для этого адаптивные интервалы с выхода многоканального блока формирования интервалов 4 поступают в блок вариационного преобразования 7, который формирует вариационный ряд адаптивных интервалов 1 „В, члены которого перезаписываются в порядке возрастания в многоканальный блок формирования интервалов 4.

Блок коррекции интервалов 8 за л) 2 циклов (N2<(N ) совместно с многоканальным блоком формирования интервалов 4 и блоком вариационного преобразования 7 кор525958

5 ректируют QpGTITHBHbIe интервалы до достижения кратности, например, .„; В„интервала по i =1 каналу интервалам Е В аз к

В

) и а> к (в предложении, что a B< ) 4 и К

О 2 Вк ), соответственно, по 3 и 2 — му каналам. "Округление" адаптивных интервалов1 х; В выполняется в сторону завышения адаптивных интервалов 1О„Я, после коррекции.

После завершения процедуры оптимального распределения адаптивных интервалов

1 „(В они перезаписываются в порядке воза к растания в регистры многоканального блока усреднения интервалов 4 (на места а ) 1х

= выхода которого информация об "очередности" и величинах оценок. а Вк поступает в устройство управления 6, многоканальный блок образования разностей 1 и матричный коррелометр 2 для подготовки к новым изме-)0 рениям.

Получение ta< Вк позволяет в описываемом устройстве для определения корреляционной функции упростить ряд его сложных узлов, так как при этом многоканальный блок обра- р5 зования 1 разностей состоит из коммутатора на J каналов и одного блока образования разностей, и многоканальный блок кодирования (на чертеже не показан) матричного коррелометра 2 состоит из одного кодирующего g) преобразователя и выходного коммутатора на J каналов (вместо з канальных) многоканального блока образования разностей и многоканального блока кодирования матричного коррелометра в случае использования выборки t „.„В . Таким образом оптимальное распределение адаптивных интервалов позволяет существенно упростить важные узлы предложенного устройства для определения коррелчционной функции. 40

Блок вариационного преобразования 7 может быть выполнен, например, на основе двух сравнивающих устройств, регистров памяти текущих минимального и максималЬного членов адаптивных интервалов и логичес-45 ( ких схем.

Блок коррекции интервалов 8 представляет собой логический дешифратор, соединенный по входам.и выходам с узлами многоканального блока формирования интервалов и блоком вариационного преобразования.

Из описания видно, что алгоритм коррекции адаптивных интервалов практически аналогичен алгоритму 3 и сводится к процедуре постепенного, циклического уменьшения корректируемой оценки адаптивного интервала на величину аФ до тех пор, пока не наступит условие кратности искомой сценки адаптивного интервала предыдущим, адаптивным. интервалом после коррекции, например, ® В„должен быть кратен 4 В и 1 В

as к аа. к

Вк В Н В аЧ К а> К аЗ к аа

B случае, если многоканальный блок образования разностей 1 и матричный коррелометр 2 реализованы в виде идентичных каналов, то можно отключить блок коррекции интервалов и вместо а В„использовать последовательность t В, члены которой будут кратны только шагу коррекции t . При этом многоканальный блок формирования интервалов 4 также должен состоять из J идентичных формирователей интервалов.

После завершения процедуры. оптимального распределения адаптивных интервалов

tai8< по командам. с блока управления 6 последовательность КФ матрицы /Я;.1/ с выхода матричного коррелометра 2 через блок временной развертки 9 поступает в многоканальный блок образования разностей 1, на выходе которого формируются ординаты всцо= могательных процессов д ) р, (g) y (g) 1

2 т . „,, =т, -st sip n tz z(t)t- Õ„j где т,. г .. — — оценки адаптиваi n+, aij n ных шагов вспомогательного процесса

R . ° (t) С Н и (О П Ь и Л циклах птерациб Jr ц n i онного усреднения на интервале 2Еа,. а суммы выборок вспомогательного процесса

2 (2)

2 ь tR.. (Г)t, \И ции; B< — ошибка восстановления ординат

КФ R< (t )), заданная в задатчике ошибки.

После определения адаптивных шагов проьзводится процедура отбора существенных ординат матрицы // и ((т) It> аргумент которых кратен соответствующим адаптивным шагам Г

ы — шаг коррекс соответствующими начальными шагами

Т, ° . Причем при анализе реализации входоij ных сигналов, имеющих симметричную матрицу

// // Кф, вместо обработки 3, КФ при определении адаптивнь х шагов Тая можно обработать только 3 /2 КФ матрицы // Rцj //, например тех, которые "выше" диагонали" матрицы

Ординаты вспомогательных процессов с выхода многоканального блока образования разностей 1 поступают в многоканальный блок усреднения 3, который совместно с многоканальными блоком формирования интервалов 4 и задатчиком. ошибок 5 реализуют процедуру определения У / адаптивных шагов 2, д.ц по алгоритму вида:

525958

После завершения процедуры отбора существенных ординат матрицы Кф//В((Т)// последние с соответствующими шагами

Т „выводятся из матричного коррелометра 2 на регистрацию в блок представления (на чертеже не показан), а затем производится оптимальное распределение адаптивных шагов с помощью блоков вариационного преобразования 7, коррекции интервалов 8 и многоканального блока формирова- 10 ния интервалов 4, аналогично описанной выше процедуре получения из адаптивных интервалов 1С „ адаптивных оптимальных распределенных интервалов tai Sg .

После завершения процедуры оптимального распределения адаптивньк шагов полученные оценки ГаЛ Ьк записываются в порядке их возрастания на месте оценок ал в многоканальный блок формиро- 20 вания интервалов4, с выхода которого информация об "очередности" и величинах оценок

Т „ В„ поступает в блок управления 6 и матричный коррелометр 2 для подготовки к новым, измерениям, 25

Процедура измерения матрицы КФ//В; (Т)// на следующем участке производится в соответствии с адаптивными оптимально распределенными интервалами 4 (Вк и шагами

Т«>8< аналогично рассмотренной выше

30 процедуре измерения матрицы КФ на предыдущем (в данном. случае) первом. участке.

Контроль за отсутствием. наложения сосо тавляюших Х (t) a Ni(t) реализаций входных сигналов по J каналам производится

35 по адаптивным шагам, аналогично процедуре контроля, описанной в устройстве по авт.св.

% 474014, и сводится к определению удвоенных сумм. адаптивных шагов для всех Я участков разбиения Кф матрицы//R„>(l >//

При этом, момент "затухания" самой продолжительной корреляционной функции матрицы до уровня 8 при значении аргумента (=Т„ определяет границу снизу величин адап45 тивных интервалов. Таким. образом., введение блока коррекции интервалов 8 и блока вариационного преобразования 7 позволяет значительно расширить возможности оперативного измерения матриц КФ постационарных процессов при отсутствии информации о характере их спектров и ограниченных возможностях аппаратуры эа счет оптимального распределения адаптивных интервалов и шагов образования ординат вспомогательных процессов и измерений Кф матрицы а также создания возможности применения одноканальных блоков образования разности и кодирования с коммутаторами для выполнения функций и задач, решаемых в существующих устройствах многоканальными блоками образования разностей и кодирования, содержащим. большое число идентичных блоков образования разности и кодирования.

Оперативное измерение матриц КФ в предлагаемом. адаптивном. матричном коррелометре подразумевает повышение точности и быстродействия оперативного измерения матриц КФ без существенного усложнения устройства. формула изобретения

Устройство для определения корреляционной функции по авт.св. % 474014, о т— л и ч а ю щ е е с я тем,, что, с целью расширения функциональных возможностей при определении матриц корреляционных функций нестациочарных случайных процессов, устройство содержит блок коррекции и блок вариационного преобразования, взаимосвязанные между собой, управляющие входы этих блоков подключены к соответствуюшим. выходам блока управления, информационные входы соединены с соответствующими дополнительными выходами блока формирования интервалов, дополнительные входы которого подключены соответственно к выходам. блока коррекции и блока вариационного преобэазования.

525858

Составитель B. Жовинская

Техред М. Лцкович Корректор H. Бугакова

Редактор E. Гончар филиал ПГ Л "Патент", ". Ужгород, ул. проектная, Заказ 5137/487 Тираж 86- Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров CCCF по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рауи:скан наб., д. 4/5