Коррелометр

 

Сеюз Советских

Социалистических

Республик

ОП NCAHNE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< и 881762 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3аявлено 2301.80 (21) 2873459/18-24 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 15,1181,Бюллетень Hо 42

Дата опубликования описания 151181 (51)М. Кл З

G 06 F 15/336

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.323 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И.Я.Билинский, А.В.Краузе и A. (1

Институт электроники и вычислительной: техники: !

АН Латвийской CCP

) (71) Заявитель (54) KOPPEJIOMETP

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройст- вам для обработки информации специального назначения, и может быть использовано в различных областях науки и техники.

Известен многоканальный знаковый коррелометр, который содержит блок переключения процессов, два блока сравнения, генератор случайного сигнала, генератор импульсов опроса, блок равнозначности и распределения, блок накопления, блок формирования нулевой ординаты, элемент ИЛИ, два элемента И и триггер управления. Кроме того, Он содержит два блока сравнения (блоки компараторов), генератор случайного сигнала, генератор импульсов опроса (генератор тактовых импульсов), блок распределения и накопления (их функции в предлагаемом коррелометре выполняет регистрирующее устройство $1) .

Коррелометр обладает высоким быстродействием, но имеет низкую точность вследствие больших статических погрешностей, определяемых принципом квантования входных сигналов.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой знаковый коррелятор, который имеет два канала, каждый из которых содержит входной усилитель, компаратор, цифроаналоговый преобразователь, а также включает генератор псевдослучайных чисел, коммутатор, регистр сдвига, умножители, генератор тактовых импульсов, накопители, схему считывания и регистри".

1О рующее устройство. Работа этого коррелометра состоит в сравнении исследуемых напряжения со вспомогательным сигналом и последующим перемножением результатов сравнения — логических уровней $2j.

Из-за того, что результатом квантования входных сигналов является только один логический уровень, коррелометр имеет значительную статическую погрешность измерения.

Одноуровневое квантование и поостая цифровая обработка результатов квантования позволяет получить оценки корреляционной функции с высокой скоростью. Кроме того, устройство содержит два канала, каждый из которых имеет входной усилитель, компаратор (блок компараторов) и цифроаналоговый преобразователь, а также регистр сдвига (блок задержки), генератор тактовых импульсов и регистрирующее

881762 устройство. Наличие одного генерато ра псевдослучайных чисел и компаратора в известном коррелометре эквивалентно одному генератору псевдослучайных чисел в каждом канале.

Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в коррелятор, содержащий блок накопления, два блока согласования, входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелометра, выход каждого блока согласования соединен с первым входом соответствующего блока компараторов, второй вход которого подключен через соответствующий цифроаналоговый преобразо-!5 ватель к выходу соответствующего генератора случайных чисел, выход первого блока компаратора через блок задержки соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход ко- 2О торого подключен к выходу второго блока компараторов, тактирующие входы первого и второго блоков компараторов и блока задержки подключены к выходу тактового генератора, введены третий генератор случайного числа, блок постоянной памяти, три сумматора, второй и третий блоки умножения, первые входы которых подключены к выходам первого и второго сумматоров соответственно, вторые входы второго 30 и третьего блоков умножения подключены соответственно к выходам второго блОка компараторов и блока задержки, первые входы первого и второго сумматоров соединены с выходом блока 35 постоянной памяти, а вторые входы подключены соответственно к выходам третьего и второго генераторов случайных чисел, выходы блоков умножения подключены к соответствующим входам третьего сумматора, выход которого подключен к входу блока накопления.

Вновь введенные узлы и связи позволяют реализовать новый алгоритм вычисления значений корреляционной д функции, в котором используется информация о величине случайного сигнала, позволяющая определить каждое значение корреляционной функции с более высокой точностью, чем в известном устройстве.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого коррелометра.

Коррелометр содержит два канала, в каждом из которых блок 1 согласования соединен с первым входом блока

2 компараторов, ко второму входу которого через цифроаналоговый преобразователь 3 подключен выход генератора 4 случайных чисел. Выход блока 2 компараторов первого канала через 60 блок 5 задержки, а выход блока компараторов второго канала непосредственно соединен с соответствующими входами блока 6 умножения. Выход дополнительного генератора 7 псевдослучайных чи- 5 сел 7 в первом канале и выход генератора 4 случайных чисел во втором канале соединены с первыми входами соответствующих сумматоров 8, вторые входы которых подключены к выходу блока 9 постоянной памяти. Выходы сумматоров 8 обоих каналов соединены с первыми входами соответствующих блоков 10 умножения, при этом второй вход блока 10 умножения первого канала подключен к выходу блока 2 компаратора второго канала, а второй вход блока 10 умножения второго канала соединен с выходом блока 5 задержки.

Выходы блоков б и 10 подключены к соответствующим входам сумматора 11, выход которого соединен со входом блока 12 накопления. Выход генератора

13 тактовых импульсов подключен к тактовым входам блоков 2 компараторов и блока 5 задержки. и Коррелометр оценку каждой точки

К„ (гй ьт) корреляционной функции

К„, (с) сигналов х(t) и у(t) определяет по следующему алгоритму где g — половина диапазона изменения сигналов x(t) и у(t), т.е.

-g

N — количество циклов измерения каждой точки, взаимно независимые, равномерно распределенные в интервале (0,1) случайные или псевдослучайные числа, соответствующие опорному уровню напряжения, поступившему в данном такте измерения на соответствующий блок компараторов, в — количество тактов задержки одного сигнала относительно другого; и,и — результат сравнения входных кх 9К сигналов X (t ) и у (й) е сооТ ветствующим уровнем.

Квантование проводится одновременно в диапазонах )-д,О) и $0,g), т.е. блок квантования содержит. два компаратора. Положительные значения сигналов х(t) и у(t) сравниваются с опорными уровнями 9 О, и д соответственх но, а отрицательные значения тех же сигналов - с уровнями g(P $) и g(- ) соответственно, следовательно.

1, n„„= О, если -g(х, g (f -1 ) — 1 если х ; 4 . 9 ( аналогично определяется и и .

Исследуемые сигналы центрируются, приводятся к требуемому масштабу

t-g g J в блоки (согласования) и поступают на первые входы соответствующих блоков 2 компараторов, на вторые входы которых с выходов соответствующих циф881762 роаналоговых преобразователей 3 подаются случайные опорные напряжения. Результаты сравнения и„„ и и„„ с выходов блоков 2 компараторов поступают на входы блоков 6 умножения. При этом сигнал и„„ предварительно проходит через блок 5 задержки, выполненного на основе регистра сдвига, где задерживается на m тактов относительно сигнала и„ . Таким образом, в зависимости от числа m возможно определить соответствующие точки корреляционной функции K„< (m b;l ) с шаroM b C . При данном методе квантования для определения результата квантования используется и цифровой эквивалент опорного уровня — псевдослу15 чайные числа и и, которые с выходов генераторов 4 подаются на соот. ветствующие цифроаналоговые преобразователи 3. Согласно алгоритму (1)в первом канале в к-ом такте измерения . О используется число, которое на

m тактов отстает от йастоящего значения . Так как выполнить блок задержк ки на m тактов для многоразрядного числа технически невыгодно, в первом канале коррелометра используется дополнительный генератор 7 чисел, по структуре одинаковый с генератором

4 первого канала, но цикл генерироBBHHH MHCe31 KoTOpoI"o HB m TBKTOB 30 отстает от цикла генератора 4 первого канала.

Таким образом, на первый вход сумматора 8 первого канала с выхода дополнительного генератора 7 поступает число, а на первый вход сумматора 8 второго канала с выхода генератора 4 второго канала — число

В сумматорах 8 эти числа суммируются с постоянным числом вЂ,код которого с выхода блока 9 памяти пос- 40 тупает на вторые входы обоих сумматоров 8. С выходов сумматоров 8 коды чисел (- — ) и (g — †) поступают .1 на первые входы соответствующих блоков 10 умножения, где умножаются 45 на значения и „ и и„ „ соответственно. Результаты умйожений с выходов блоков 6 и 10 подаются на входы сумматора 11, на выходе которого в каждом такте измерения получаем оценку значения одной ординаты корреляционной функции. Эти значения поступают в блок 12 накопителя, где накапливаются и усредняются. После окончания всего цикла измерения в регистрирующем устройстве 12 находятся усредненные оценки дискретных ординат Кy (m ° ця.)корреляционной функции К„„ (т-) сигналов x(t) и y(t).

Теоретический анализ принципа работы и расчет методологической погрешности коррелометра показывает, что вновь введенные узлы и связи позволяют реализовать новый алгоритм измерения . корреляционной функции.

В алгоритме использована информация о величине конкретной реализации вспомогательного процесса, которая позволяет определить корреляционную функцию с меньшими погрешностями, чем в известном устройстве.

Формула изобретения

Коррелометр, содержащий блок накопления, два блока согласования, входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелометра, выход каждого блока согласования соединен с первым входом соответствующего блока компараторов, второй вход которого подключен через соответствующий цифроаналоговой преобразователь к выходу соответствующего генератора случайных чисел, выход первого блока компаратора через блок задержки соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока компараторов, тактирующие Вхо ды первого и второго блоков компараторов и блока задержки подключены к выходу тактового генератора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в коррелометр введены третий генератор случайного числа, блок постоянной памяти, три сумматора, второй и третий блоки умножения, первые входы которых подключены к выходам первого и второго сумматоров соответственно, вторые входы второго и третьего блоков умножения подключены соотственно к выходам второго блока компараторов и блока задержки, первые входы первого и второгосумматоров соединены с выходом блока постоянной памяти, а вторые входы подключены соответственно к выходам третьего и второго генераторов случайных чисел, выходы блоков умножения подключены к соответствующим входам третьего сумматора, выход которого подключен ко входу блока накопления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 538368, кл. G 06 F 15/336, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 421011, кл. С 06 Е 15/336, 1972 (прототип).

881762

Составитель В.Жовинский

Редактор Н,Ромжа Техред М.Рейвес Корректор М.Шароши

Заказ 9975/74 Тираж 748 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4