Коррелометр — SU 1427387 (original) (raw)
(21) (22) (46) 9,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4216537/24-2427.03.8730.09.88. Бюл. Мф 36(56) Авторское свидетельство СССР У 485464, кл. С 06 С 7/19, 1974.Мирский Г.Я. Характеристики стохастической взаимосвязи и их измерение. М, 1982, с. 166.(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения корреляционной функции сложных сигналов. Цель изобретения - повьппение точности за счет уменьшения искажений автокорреляционной функции от наложения временного окна на входныеданные путем согласования длительности реализации физического процесса с целым числом периодов гармонических компонент, находящихся вовходных данных. В коррелометре имеется возможность согласовывать длительность реализации с целым числом периодов гармонических компонент, входящих в зту реализацию, путем изменения объема данных, содержащихся в блоках памяти при вычислении автокорреляционной функции.Коррелометр содержит счетчики 2-5,триггеры 6, 8, элемент ИЛИ 7, блоки11, 12 памяти, элемент И 14, сумматор 15, перемножитель 16, усреднитель 171 з.п, ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения корреляционной функции сложных сигналов.Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения ис-кажений автокорреляционной функции от наложения временного окна на входные данные путем согласования длительности реализации физического процесса с целым числом периодов гармонических компонент, находящихся во входных данных.На чертеже представлена структур ная схема коррелометра.Схема содержит вход 1 сброса счетчики 2-5, триггер б, элемент ИЛИ 7, триггер 8, счетчик 9, информационный вход 10, блоки 11, 12 памяти, 20 вход 13 синхронизации, элемент И 14, еумматор 15, перемножитель 16, усреднитель 17, выход 18, вход 19 разрешения записи, вход 20 пуска.Коррелятор работает следующим об разом.С входа 1 сброса сигнал поступает на входы счетчиков 2-5, триггер б и через элемент ИЛИ 7 на триггер 8 и счетчик 9. Этот сигнал устанавливает содержимое счетчиков 2-5 равным нулю, триггер б в состояние, разрешающее запись входных данных, поступающих с входа 10 в блоки 11, и 12 памяти, кроме того, устанавливает триггер 8 в состояние, разрешающее прохождение тактовых импульсов с входа 13 синхронизации через элемент И 14 на счетные входы счетчиков 4 и З.Под действием тактовых импульсов содержимое счетчиков 3 и 4 изменяется ина их выходах появляются сигналы двоичного кода.С выхода счетчика 3 они поступают на адресный вход блока 11 памяти, а с выхода счетчика 4 через сумматор45 15 на адресный вход блока 12 памяти, Под действием изменяющегося двоичного кода на адресных входах блоков 11 и 12 памяти происходит перебор всех ячеек блоков 11 и 12 памяти и запись в эти ячейки входных данных.После заполнения входными данными всех ячеек с выхода переполнения счетчика 4 выдается одиночный импульс, который опрокидывает триггер 55 6. Этот же импульс поступает на счетныи вход счетчика 9, однако его содержимое не изменяет ввиду наличия на входе счетчика 9 запрещающего сиг"нала, который поступает через элемент ИЛИ 7 триггера б до его опрокидывания. После опрокидывания триггераб на входе счетчика 9 появляется сигнал, разрешающий изменение содержимого счетчика 9. После перехода блоков11 и 12 памяти иэ режима записи входных данных в режим их считывания изячеек блоков 11 и 12 памяти начинается процесс определения значений автокорреляционной функции. Первыйэтап заключается в определении К точек автокорреляционной функции, приэтом содержимое счетчиков 3-5 можетизменяться от нуля до (К) бит двоичной информации, объеМ ЦЛоков 11 и12 памятй составляет К бит или К словдвоичной информации в зависимости отвида представляемых входных данных.Содержимое счетчиков 2 и 9 может изменяться от нуля до (М) бит двоичной информации и определяется исходя из наличия самого низкого периода, заключенного .в изменении входныхданных. На первом шаге автокорреляционная функция К(Ь) определяетсяпри д =О. В этом случае содержимоесчетчиков 3 и 4 под действием тактовых импульсов начинает изменяться, врезультате с выходов счетчиков 3 и 4на входы блоков 11 и 12 памяти посту-пают текущие значения двоичного кода,в соответствии с которыми осуществляется выборка входных данных изячеек блоков 11 и 12 памяти и выдача1их на выходы блоков 11 и 12 памятис которых они поступают на первыйи второй входы перемножителя 16, свыхода которого перемноженные входные данные при о = 0 поступают черезусреднитель 17 на выход 18. Послевыборки из блоков 11 и 12 памяти воехК значений входных данных на выходепереполнения счетчика 4 появляетсяодиночный импульс, который поступаетна счетчик 9 и изменяет его содержимое на 1 бит двоичной информации, врезультате на выходе счетчика 9 появится двоичный код, соответствующий происшедшим изменениям в содер-жимом счетчика 9. Если, например, висходном состоянии код соответство-.вал положению 0000,.0 (СЭР), гдеСЗР - старший знаковый разряд двоичного кода, то после изменения содержимого счетчика 9 на 1 бит двоичнойинформации этот код будет соответст14273 25 вовать значению 10000 (СЭР). Этот двоичный код поступает на вход сумматора 15. Теперь на втором шаге измерение автокорреляционной функции будет происходить в точке К (й), где 6 - сдвиг входных данных в блоке 12 памяти относительно входных данных в блоке 11 памяти. Это достигается за счет того, что выборка 10 входных данных из блока 11 памяти .начинается с первой ячейки, а выборка входных данных из блока 12 памяти - с второй ячейки, так как содержимое счетчика 4 складывается на сум маторе 15 с содержимым счетчика 9. Так, например, послепервого шага вычисления автокорреляционной функции содержимое счетчиков 3 и 4 опять станет равным нулю и на их выходах появятся двоичные коды 0000, однако, если на адресном входе блока 11 памяти двоичный код будет равен 0000, то на адресном входе блока 12 появится двоичный код 1000, так как он будет являться суммой двоичного кода 000О счетчика 9 и двоичного кода 1000 счетчика 4, Таким образом, выборка входных данных из блоков 11 и 12 памяти будет происходить -30 одновременно из двух ячеек, но сдвинутых одна относительно другой на одну ячейку.На третьем шаге измерение автокорреляционной функции будет происходить в точке К(2 Ьт), т.е. считывание входных данных из блоков 11 и 12 памяти относительно друг друга будет производиться со сдвигом в две ячейки. Все последующие шаги вычисления автокорреляционной функции будут происходить аналогичным образом, Одиночные импульсы, поступающие с выхода счетчика 4 на счетный вход счетчика 5, изменяют его содержимое. После вычисления последней тачки К (К- -1)ьс автокорреляционной функции содержимое счетчика 5 изменится от нуля до значения К, после чего на выходе счетчика 5 появится одиночный импульс, который опрокинет триггер 8,50 с его выхода на вход элемента И 14 поступит сигнал, запрещающий прохождение тактовых импульсов с входа 13 синхронизации через элемент И 14 на счетные входы счетчиков 3 и 4.Кроме того, одиночный импульс с выхода переполнения счетчика 5 поступит на счетный вход счетчика 2 и 874изменит его содержимое на один бит двоичной информации, Б результате на выходе счетчика 5 появится соответствующий двоичный код, который поступит на входы установки начального состояния счетчиков 3-5. Например, после первого цикла вычисления автокорреляционной функции двоичный код будет соответствовать значению 100О, где самый первый слева символ является младшим знаковым разрядом. После первого цикла вычислений К точек автокорреляционной функции приступают к второму циклу вычисления автокорреляционной функции. Для этого подают на вход 19 разрешения записи импульс, который поступает на входы счетчиков 3-5 и которым производится загрузка двоичного кода, при - сутствующего на входах счетчиков 3-5, в эти счетчики. Второй цикл вычисления автокорреляционной функции начинается с подачи на вход 20 пуска импульса, которым опрокидывается триггер 8. При этом с его выхода на вто-. рой вход элемента И 14 поступит сигнал, разрешающий прохождение с первого входа элемента И 14 на выход тактовых импульсов, приходящих с входа 13 синхронизации. Дальнейшая работа коррелометра повторяется по алгоритму, описанному для вычисления точек автокорреляционной функции первого цикла. Но при этом вычисляется не К точек автокорреляционной функции, а К. Третий цикл включает вычисление Кточек автокорреляционной функции и т.д. до тех пор, пока в авто- корреляционной функции не исчезнет огибающая треугольной формы.Исчезновение огибающей треугольной формы свидетельствует о том, что в блоках 11 и 12 памяти уложилось целое число периодов входных данных.На этом цикле прекращают измерение автокорреляционной функции входных данных.Полученный результат объясняется следующим, известно, что автокорреляционная функция периодического сигнала равнаЮ = Т 1.1 т/т-тугЕсли входные данные представить сигналом Б(с)=У совы,с, то автокар" реляционная функция этого сигнала на произвольном временном отрезке Т будет иметь следующий вид:Формула изобретения но входом синхронизации и входомпуска коррелометра. Составитель В.ОрловРедактор О.Спесивых Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко Заказ 4854/46 Тираж 704 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Полученное значение автокорреляционной Функции отличается от авто- корреляционной функции физического процесса бесконечной длительности10 наличием в вычисленном значении автокорреляционной функции двух дополнительных слагаемых: которые искажают автокорреляционную Функцию и вносят погрешности. Если принять что на длительности Т укладывается целое число периодов Т сиго нала, то эти члены становятся равными нулю. Таким образом, практически убираются искажения в автокорреляционной функции, вызываемые наложением временного окна на входные данные. ЗОКоррелометр, содержащий два блока памяти, перемножитель, усредни- тель, причем информационный вход первого блока памяти соединен с информационным входом второго блока памяти и является информационным входом35 коррелометра, выходы первого и второго блоков памяти соединены соответственно с первым и вторым входами перемкожителя, выход которого соединен40 с входом усреднителя, выход которого является выходом коррелометра, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены пять счетчиков, два триггера,387 6элемент И, элемент ИЛИ, сумматор, причем вход установки в "0" первого триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ, с входами установки в "0" с первого по четвертый счетчиков и является входом сброса коррелятора, информационный выход первого счетчика соединен с входами установки начального состояния с второго по четвертый счетчиков, выход переполнения четвертого счетчика соединен с входом установки в "0" второго триггера, со счетным входом первого счетчика, выход второго триггера соединен с первым входом элемента И вы-У ход которого соединен со счетными входами второго счетчика и третьего счетчика, выход переполнения которого соединен с счетными входами четвертого и пятого счетчиков и входом установки в " 1" первого триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, с входами разрешения записи первого и второго блоков памяти, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в "1" второго триггера и входом разрешения работы пятого счетчика, информационный выход которого соединен с первым входом суммат ра,. второй вход и выход которого соединены соответственно с инФормационным выходом третьего счетчика и адресным входом второго блока памяти, адресный вход первого блока памяти соединен с информационным выходом второго счетчика, вход разрешения счета которого соединен с входами разрешения счета третьего и четвертого счетчиков и является входом разрешения записи коррелометра, второй вход элемента И и третий вход элемента ИЛИ являются соответствен