Корреляционное устройство для определения времени задержки

 

Союз Советскнд

Социалистических

Респ

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОНУ СВИ ВТЕЛЬСТЭУ

<1>883914 (61) Дополммтельмое к ввт. свмд-ву(22) Заявлено 080280 (21) 2905943/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) ПрмормтетОпублмковано 2Ы1.81. Бюллетень № 43

Дата опублмкования описания 2311.81 (51}М. Кл.з

G 06 F 15/336

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681. 323 (088. 8) (72) Авторы мэобретеммя

Н.М. Кедо, В.В. Кедо и В.A. Ульянов (71) Заявитель (54) КОРРЕЛЯЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ

Изобретение относится к области специализированных средств цифровой вычислительной техники и может быть использовано для измерения задержки между исходным и опорным сигналами в корреляционных измерителях скорости и дальномерах.

Известно устройство, состоящее иэ двух усилителей-ограничителей, двух регистров сдвига, двух схем совпадения и вычитания, двух схем

ИЛИ, интергратора и генератора так-. товых импульсов ° устройство за счет изменения тактовой частоты в широких пределах позволяет осуществлять 15 измерения времени задержки в широком диапазоне при сравнительно небольшом объеме оборудования t1).

Однако в области больших задержек устройство обеспечивает невысо- 20 кую точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является корреляционное устройство для определения времени задержки, содержащее первый регистр сдвига, вход первого регистра соединен с первым входом устройства, мультиплексор; входы мультиплексора соединены с выходами ячеек первого регистра, а выход мультиплексора соединен с входом ло- 30 гического блока преобразования "сигнал-частота" и входом второго регистра сдвига, выход которого соединен с другим входом логического блока; третий вход логического блока преобразования "сигнал-частота" соединен со вторым входом устройства; выходы логического блока соединены со счетными входами реверсивного счетчика, выходы группы младших разрядов счетчика соединены с управляющими входами делителя частоты; вход делителя частоты соединен с выходом тактового генератора, а, выход — с управляющими входами первого и второго регистров и со входом блока индикации. значения задержки. Другие входы блока индикации соединены с выходами старших разрядов счетчика, которые соединены также с управляющими входами мультиплексора (21 .

Применение генератора тактовых импульсов с переменной частотой следования в сочетании с мультиплексором позволяет получить в широком диапазоне измеряемых задержек малоиэменяющийся дискрет, т.е. обеспечить высокую точность. измерения.

Однако эта точность снижается

t в случае, если форма корреляцион883914 ной кривой имеет колебательный характер, т. е. имеет несколько экстремумов . Для определения времени з адержки необходимо отыскание максимального экстремума корреляционной функции.

Недостаток данного устройства нозможность определения времени задержки по неосновному экстремуму, соответственно, невысокая точность измерения, если на исследуемом участке имеется несколько выбросов корреля- ° ционной функции.

Цель изобретения — повышение точности определения времени задержки.

Поставленная цель достигается тем, что н корреляционное устройство для измерения задержки, содержащее первый регистр сднига, информационный вход которого является первым входом устройства, а выходы первого регистра сдвига подключены к соответствующим информационным входам первого мультиплексора, тактовый генератор, выход которого подключен к. счетному входу делителя частоты, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго регистров сдвига и с тактовым входом первого блока индикации, преобразователь напряжение-частота, первый нход которого является вторым входом устройства, второй вход подключен к выходу мультиплексора и входу второго регистра сдвига, третий вход преобразователя напряжение-частота соединен с выходом второго регистра сдвига, управляющий вход мультиплексора соединен с выходом реверсивного счетчика, первый и второй выходы преобразователя напряжениечастота соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика, выходы старших разрядов которого подключены к соответствующим информационным входам блока индикации, а ныходы младших разрядов соединены с управляющими входами делителя частоты, введены третий и четверткй регистры сдвига, второй мультиплексор, второй преобразователь напряжение-частот,, второй реверсивный счетчик,- второй делитель частоты, второй блок индикации, компаратор, дна интегратора, два элемента И, блок сравнения, входы которого подключены соотнетстненно к выходам первого и второго ренерсивных счетчиков, выход блока сравнения соединен с первыми входами первого и второго элементов

И, выход первого элемента И подключен к входу сложения первого реверсивного счетчика, выход второго элемента

И вЂ” к входу вычитания второго реверсивного счетчика, вторые входы элементов И подключены соответственно к первому и второму выходам компаратора, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго интеграторов, вход первого интегратора соединен со вторым. выходом первого преобразователя напряжениечастота, вход второго интегратора подключен к первому выходу второго преобразователя напряжение-частота, первый вход которого соединен со вторым входом устройства, вход третьегорегистра сдвига подключен к первому входу устройства, выходы третьего регистра соединены с соответствующими информационными входами второго мультиплексора, управляющий вход второго мультиплексора подключен к выходу второго реверсивного счетчика, выходы младших разрядов которого подключены к установочным входам второго делителя частоты, информационный вход которого подключен к выходу тактозого генератора, а выход — подключен к тактовому входу второго блока индикации и к управляющим входам

20 третьего и четвертого регистров сдвига, выход второго мультиплексора соединен со входом четвертого регистра сдвига и со вторым входом второго преобразователя напряжение-частота, третий вход которого подключен к выходу четвертого регистра сдвига, первый и второй выходы преобразователя напряжение-частота подключены соответственно к управляющим входам реверсивного счетчика.

На фиг. 1 — схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — зависимость тактовой частоты F> и частоты индикации Fgqg от значения задержки; на фиг. 3 — форма корреляционной кривой

R(t) и последовательность работы устройства при движении к максимальному экстремуму.

Устройство содержит первый и второй канал 1 и 2 определения экстре40 мума корреляционной функции, первый и третий регистры 3 сдвига, мультиплексоры 4, преобразователи 5 напряжение-частота, второй и четвертый регистры б сдвига, ренерсивные счетчики.7, младшие разряды 8 счетчиков, старшие разряды 9 счетчиков, делители 10 частоты, тактовый генератор

11 блок 12 индикации, блок 13 сравнения. элементы И 14 и 15,интеграторы 16 и 17, компаратор 18.

В предлагаемом устройстве первый вход соединен с первым входом канала 1 определения экстремума и первым входом канала 2 .определения экстремума, второй вход устройства соединен соответственно со вторыми входами каналов 1 и 2.

Первый вход в каждом канале определения экстремума (цепь опорного сигнала) соединен со входом регист40 ра сдвига 3, выход каждой ячейки регистра сдвига 3, кроме последней, соединен со входом следующей ячейки, выход каждой ячейки соединен также со входом мультиплексора 4, причем

65 N =2N< <, где N< — число Разрядов

883914 между входом регистра 3 и выходом ,ячейки с номером "К"; N < q — число разрядов между входом регистра и выходом предыдущей ячейки; выход мультиплексора 4 соединен со входом преобразователя и регистра сдвига 6, выход которого соединен с другим входом преобразователя 5, третий выход которого соединен со вторым входом канала, выходы преобразователя

5 соединены со счетными входаьы реверсивного счетчика 7, выход последнего разряда из группы младших разрядов 8 соединен со счетными входами группы старших разрядов 9 реверсивного счетчика, выходы младших разрядов 8 счетчика 7 соединены с 15 установочными входами делителя частоты 10, вход которого соединен с выходом тактового генератора 11, а выход — с управляющими входами регистров сдвига 3 и 6 и входом блока Щ индикации 12, выходы старших разрядов 9 реверсивного счетчика 7 соединены с блоком индикации 12 и управляющими входами мультиплексора 4, кроме того, выходы старших разрядов реверсивных счетчиков 7 каждого из каналов соединены с соответствующими входами блока 13 сравнения, выход которого соединен с первыми входами элементов И 14 и 15, первый выход преобразователя 5 канала 1 через интегратор 16, а второй выход преобразователя 5 канала 2 через интегратор 17 подключены к соответствующим входами компаратора 18, один выход . которого соединен с входом элемента И 14, а второй — с входом элемента И 15, выход элемента H 14 соединен с первым входом (входом сложения) реверсивного счетчика 7 канала 1, а выход элемента И 15 — со вто- 40 рым входом (входом вычитания) реверсивного счетчика 7 канала 2.

Устройство работает следующим образом.

С включением в работу производит- 4 ся начальная установка реверсивного счетчика 7 канала 1, соответствующая минимально возможному значению задержки, число, записанное в старших разрядах 9 реверсивного счетчика 7, коммутирует с .регистра 3 соответствующую ячейку, аналогичным образом в канале 2 устанавливается максималь- но возможное значение задержки.

На входы регистров 3 обоих каналов и преобразователей 5 подаются соответственно опорный и исходный сигналы. При этом на выходах преобразователя 5 в каждом канале формируются сигналы, частоты которых пропорциональны, значениям вэаимокор- gp реляционной функции опорного и исходного сигналов в двух точках, соответствующйх двум мало отличающимся значениям задержки опорного сигнала (определяемым числом разрядов 6 регистра сдвига 6). Разность этих частот сигналов определяет направление движения к точке экстремума и равна нулю, когда задержка соответствует положению экстремума. При рассогласовании состояние счетчика меняется, вызывая изменение частоты на выходе делителя 10. Если все младшие разряды 8 счетчиков 7 оказываются заполненными, что соответствует максимальному коэффициенту деления частоты генератора 11, то следующий импульс на входе реверсивного счетчика 7 сбрасывает младшие разряды счетчика и изменяет на единицу состояние старших разрядов 9. Это, в свою очередь приводит к тому, что коэффициент деления делителя 10 становится минимальным; с помощью мультиплексора 4 включается следующая ячейка регистра сдвига 3, и чис ло включенных разрядов увеличивается таким образом в два раза. Если продолжается.движение к экстремуму в том же направлении, то процесс повторяется. Если движение происходит в обратном направлении, то последовательность событий соответственно изменяется.

Параллельно анализу корреляционных функций преобразователя напряжение-частота 5 производится интегрирование ординат корреляционной: функции в крайних исследуемых точках интеграторами 16 и 17. В компараторе 18 производится сравнение результатов интегрирования, на соответствующем его выходе вырабатывается сигнал управления, проходящий через соответствующии элемент И 14 или 15 и реверсивный счетчик 7 на вход сложения в первом канале или на вход вычитания во втором канале, тем самым инициируя сближение временных точек, анализируемых в первом и втором каналах. Элементы И 14 и 15 открыты для прохождения сигналов с компаратора до тех пор, пока не наступит равенство результатов в старших разрядах 9 реверсивных счетчиков

7 обоих каналов, после чего оба канала переходят в режим автономной работы по ог ределению максимума корреляционной функции.

В блоке индикации (фиг. 2 вырабатывается частота, пропорциональная значению задержки, в то время как частота тактировки регистра 3, равная частоте на выходе делителя 10, изменяется всего в два раза, оставаясь высокой при любых значениях измеряемой задержки.

Последовательность работы устройства при движении к максимуму корреляционной функции (максимальному экстремуму)отражена на фиг. 3.

Начало анализа соответствует моменту, когда первый канал анализиру ет экстремум в точке Aq, а второй

883914 канал-экстремум в точке В . Так как экстремум в точке В„ меньше экстремума в точке A „, сигнал управления с компаратора 18 через элемент И 15 поступает в реверсивный счетчик второго канала, вызывая смещение анализируемого участка влево (1 шаг) .

Так как компаратор 18 вырабатывает сигнал управления по значениям функции в крайних точках A и В „, на первом шаге показано, соответствен1 iI но, перемещение точки В . В точке В1 значение корреляционной функции

I равно значению функции в точке А, с этого момента компаратор прекращает выдавать сигнал управления на элемент И 15, соответственно второй канал переходит в режим автономного поиска экстремума, постепенно переходя в точку В з. Как только второй канал переходит к анализу левее точки В1, значение корреляционной 2О функции становится выше, чем фиксируемое интегратором 16, соответственно компаратор 18 переключает сигнал управления на другой выход, сдвигая точку анализа первого канала из экс- 25 тремума А вправо. Таким образом, на втором шаге происходит одновременное смещение анализируемых точек в обоих каналах навстречу друг другу, пока второй канал не остановится на фиксации экстремума в точке В .

Второй канал буДет зафиксирован на экстремуме в точке В, пока число в интеграторе 16 не достигнет числа, хранимого в интеграторе 17 (точка Л, . С этого момента начинается

А. третий шаг, превый канал переходит в режим автономного поиска максимума, а второй принудительно перемещается навстречу.

B момент равенства чисел (одиа 40 и та же ячейка в регистрах 3 первого и второго каналов) в старших разрядах 9 счетчиков 7 обоих каналов блок сравнения 13 вырабатывает сИгнал, закрывающий элементы И 14 и 15, оба канала переходят в режим автономного поиска максимума корреляционной функции.

Известное устройство при анализе корреляционной функции (фиг. 3) может остановиться на любом из экстремумов, соответственно выдать ошибочный результат

Предлагаемое двухканальное устройство с дополнительными элементами И, схемой сравнения и компаратором позволяет "стягивать" канал с анализа промежуточного экстремума, когда соседний канал перейцет к анализу участка, в котором значение корреляционной функции превышает величинуф этого промежуточного экстремума.

Таким образом, исключаются ошибки определения времени задержки, связанные с фиксацией промежуточных экстремумов, так как можно сделать зак- 65 лючение, что устройство обладает положительным эффектом.

Формула изобретения

Корреляционное устройство для определения времени задержки, содержащее первый регистр сдвига, информационный вход которого является первым входом устройства, выходы первого регистра сдвига подключены к соответствующим информационным входам первого мультиплексора, тактовый генератор, выход которого подключен к счетному входу делителя частоты, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго регистров сдвига и с тактовым входом первого блока индикации, преобразователь напряжение-частота, первый вход которого является вторым входом устройства, второй вход подключен к выходу мультиплексора и ко входу второго регистра сдвига, третий вход преоб-. разователя напряжение-частота соеди-. нен с выходом второго регистра сдвига, управляющий вход первого мультиплексора соединен с выходом первого реверсивного счетчика, первый и второй выходы преобразователя напряжение-частота соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика, выходы старших разрядов которого подключены к соответствующим информационным входам первого блока индикации, а выходы мпадших разрядов соединены с управляющими входами делителя частоты, о т л и ч аю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности определения времени задержки, в корреляционное устройство введены третий и четвертый регистры сдвига, второй мультиплексор, второй преобразователь напряжениечастота, второй реверсивный счетчик, второй делитель частоты, второй блок индикации, компаратор,. два интегратора, два элемента И и блок сравнения, входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго реверсивных счетчиков, выход блока сравнения соединен с первыми входами первого и второго элементов

И, выход первого элемента И подключен к входу сложения первого реверсивного счетчика, а выход второго элемента И вЂ” к входу вычитания второго реверсивного счетчика, вторые входы элементов,И подключены соответственно к первому и второму выходам компаратора, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго интеграторов, вход ,первого интегратора соединен со вторым выходом первого преобразователя напряжение-частота, вход второго интегратора подключен а первому выходу второго .преобразователя нап883914

1О ряжение-частота, первый вход которого соединен со вторым входом устройства, вход третьего регистра сдвига подключен к первому входу устройства, выходы третьего регистра соединены с соответствующими информационными входами второго мультиплексора, управляющий вход второго мультиплексора подключен к выходу второго реверсивного счетчика, выходы младших разрядов которого подключены к установочным входам второго делителя частоты, информационный вход которого подключен к выходу тактового генератора,а выход - подключен к тактовому входу второго блока индикации и к управляющим входам третьего и четвер15 того регистров сдвига, выход второго мультиплексора соединен со входом четвертого регистра сдвига и со вторым входом второго преобразователя напряжение-частота, третий вход которого подключен к выходу четвертого регистра сдвига, первый и второй выходы преобразователя напряжениечастота подключены к управляющим входам реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 466453, кл. G 06 F 15/336, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 636617, кл. G 06 F 15/336, 1976 (прототип).

883914

Составитель В. Жовинский

Редактор В. Еремеева Техред C.Ìèãóíîâà Корректор Н. Швыдкая

Заказ 10233/74 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r..Óæãîðîä, ул. Проектная, 4

Корреляционное устройство для определения времени задержки Корреляционное устройство для определения времени задержки Корреляционное устройство для определения времени задержки Корреляционное устройство для определения времени задержки Корреляционное устройство для определения времени задержки Корреляционное устройство для определения времени задержки 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в динамических системах, имеющих взаимно однозначные нелинейности

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки сигналов в радионавигационных системах

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах радиолокации

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в измерительных системах

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах, предназначенных для анализа характеристик стохастической взаимосвязи случайных процессов

Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам, предназначенным для определения корреляционных функций случайных процессов

Изобретение относится к устройствам цифровой обработки сигнала

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для анализа случайных процессов
Наверх