Автокоррелятор — SU 1617447 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 С 06 Г 13/33 Т О ЕТЕН ЕЛЬСТВУ УС Т юст ы блок 3 еры 11,Пероки чал амяти,четющиеегистод 2 памяти, тристры 18 0 обнуле и счетчиках и накапливы. В 1-х 7 занесен регры 2 ики умма ах 1 огарифмирования теме счисления,предназначенн я тройство. Длления это к ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Куйбьппевский политехнический институт им,В.В.Куйбышева (72) В.Н.Белолипецкий и В.В.Сбродов (53) 681.3(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР и 9688 19, кл. С 06 Г 15/336, 1981. (54) АВТОКОРРЕЛЯТОР(57) Изобретение относится к технике измерения характеристик случайных. процессов и предназначено для определения автокорреляционных функций Изобретение относится к технике измерения характеристик случайных процессов и предназначено для определения автокорреляционных функций текущих стационарных процессов.Цель изобретения - повышение точНа чертеже приведена схема предлагаемого автокоррелятора.Автокоррелятор содержит генератор 1 импульсов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2,блок 3 памяти на 3 ячеек, первый 4 и второй 5 формйрователи импульсов, п элементов И 6 первой и и элементов И 7 второй групп, и элементов ИЛИ 8, (и) счетчиков 9, делитель 10 частоты на три, и триггеров 11, и блоков 12 памяти группы, и сумматоров 13, (и+1 блоков 14 умножения, (и+1) блоков 15 вычитания, (п+1) регистров 16 второй 80161 44(АКФ) текущих стационарных процессов;Целью изобретения является повышение точности. В автокорреляторе реализуется алгоритм оценки АКФ с экспоненциальным сглаживанием. Автокоррелятор содержит генератор импульсов, аналого-цифровой преобразователь, блоки памяти, формирователиимпульсов, элементы И, элементы ИЛИ,счетчики, делитель частоты на три,триггеры 11, сумматоры, блоки умножения, блоки вычитания, регистры,элементы задержки, накапливающиесумматоры. 1 ил. группы, (и+1) дополнительных счетчиков 17, (и+1) регистров 18 первой группы, (и+1) элементов 19 задержки и (и+1) накапливающих сумматоров 20.Лвтокоррелятор реализует алгоритм оценивания корреляционной функции (КФ) с экспоненциальным логарифмическим сглаживанием. Вид алгоритма определяется функциональным преобразованием над отсчетами сигнала,Устройство работает следующим обисла импульсов в си которой работает у воичной системы счи1111, тле е - разрядность регнстров 16. В нулевом регистре 16 - код 111 О. АЦЦ 2 осуществляет Лнскре 5 тиэацию во времени входного сигнала или его знака по передним фронтам прямоугольных счнхросигналов тактовой частоты генератора 1 импульсов, по которым осуществляется прием дискретизированного входного сигнала в первую ячейку блока 3 памяти и сдвиг содержимого ячеек блока 3 памяти. формирователи 4 и 5 импульсов формируют короткие импульсы по передним Арон там каждого второго тактового синхроимпульса начиная соответственно с первого и второго тактового синхросигнала, Таким образом осуществляется выработка серий коротких синхро импульсов половинной частоты тактового синхросигнала, сдвинутых друг относительно друга на 180 . С приходдом первого переднего фронта первого синхросигнала генератора 1 импульсов 25 происходит прием первого дискретизированного сигнала в первую ячейку блока 3 памяти, и начинает работать первый блок 14 умножения, первый блок 15 вычитания, первый регистр 18 и первый накапливающий сумматор 20, в которых происходит накопление суммы квадратов отсчетов входного сигнала1 пС (1 о 8 1)3)(1)где К)0)О.Если используется вариант алгоритма оценки Кф релейный, полярный и др,.е то соответствующее функциональное преобразование может быть выполнено перед умножением в блоке 14.Цикл работы при этом повторяется с приходом каждого последующего син хроимпульса. С приходом переднего фронта третьего синхроимпульса первый раз срабатывает делитель 10 частоты на три и его выходной сигнал через первый элемент И 7 второй группы, открытый единичным сигналом с инверсного выхода первого триггера 11, и через первый элемент ИЛИ 8 поступает на вход записи второго блока 12 памяти, который осуществляет прием трех отсчетов процесса или их знаков, находящихся в его первых ячейках. Этот же сигнал с выхода пе;.вого элемента ИЛИ 8 переключает триггер 11 в единичное состояние, запирая первый элемент И 7 второй группы и открывая первый элемент И 6 первой группы. Так как на прохождение синхроимпульса через элемент И 7 и элемент ИЛИ 8 и срабатывание триггера 11 требуется определенное время, то короткий импульс с выхода первого формирователя 4 импульсов, сформированный по переднему фронту третьего синхросигнала генератора 1 импульсовр не успевает пройти через первый элемент И 6 первой группы, Следующий короткий импульс Аормируется через два синхроимпульса генератора 1 импульсов.За это время в первом сумматоре 13 формируется суммай(х,) + Й(х 5) р (2) в первом блоке 14 - произведениехр) + 1(х 1 Г(ха)з (3) в блоке 15 вычитания - разность х, ) + хз)1( (х,) - з (1), (А) где К(1) = 0 (в начальный момент работы устройства).Первый синхроимпульс, пришедший с выхода первого элемента И 6 первой группы, разрешает запись содержимого второго блока 15 вычитания в регистр 18. Через время задержки, достаточное для срабатывания регистров 18 и 16 и счетчика 17, этот же синхроимпульс разрешает накопление содержимого регистра 16 в накапливающем сумматоре 20. Сигнал с выхода первого элемента И 6 первой группы поступает также через первый элемент ИЛИ 8 на вход записи блока 12 буйерной памяти, разрешаг, прием следующих отсчетов в этот блок 12 буферной памяти. Цикл работы первого канала коррелятора повторяется через каждые два синхроимпульса генератора 1 импульсов.С приходом переднего Аронта 3-го синхросигнала тактовой частоты 1-й раз срабатывает делитель 10 частоты на три и его выходной сигнал через 1-й элемент И 7 второй группы, открытый единичный сигналом с инверсного выхода 1-го триггера 11, и через 1-й элемент ИЛИ 8 поступает на счетный вход соответствующего счетчика 9 с коэффициентом пересчета Так как до этого на вход этого счет1 б 17447 орегистра 16 в 1-накапливающем суи.,торе 20С приходом каждого д-го сццхроимпульса (1 =- 1+1) с выхода 1-го элемента И 6 первой группы в )-и накапливающий сумматор 20 заносится промежуточное преобразование в соответствии с выражением:1 О чика 9 пришло (1 - 1) импульсов, топосле прихода 1-го импульса на выходе переполнения этого счетчика 9вырабатывается сигнал, который поступает на вход записи 1-го блока 12памяти, который осуществляет прием3 отсчетов процесса или их знаков,находящихся в первых 3) ячейках блока 3 памяти, Этот же сигнал с выходапереполнения счетчика 9 с коэЫ)ициентом пересчета 1 переключает 1-йтриггер 11 в единичное состояние, запирая 1-й элемент И 7 второй группыи открывая 3-й элемент И 6 первойгруппы. Если 3 - нечетное число, топервый вход 3-го элемента И 6 первойгруппы подключен к выходу первогоформирователя 4 импульсов. В этомслучае с приходом 31-го сицхросцгнала на первый вход 1-го элемента И 7второй группы на первый вход 3-гоэлемента И 6 первой группы приходит(33+1)/2-й импульс первого формирователя 4 импульсов. Однако, так какна прохождение 33-го синхроимлульсачерез 1-й элемент И 7 второй группыи 3-й элемент ИЛИ 8 и срабатывание3-го управляющего триггера 11 требуется определенное время, короткий(33+1)/2-й импульс с выхода первогоформирователя 4 импульсов не успевает пройти через 1-й элемент И 6 первой группы. Следующий короткий импульс на выходе первого формирователя4 импульсов вырабатывается через дватактовых синхросигнала,За это время в 3-м сумматоре 13формируется суммаГ(х,) + Е(х), (5)в 1-м блоке 14 - произведение к2(8) 15 Г (х, ) + й (х+, )Г (х,), (6) в 3-м блоке 15 вычитания - раз- ность к(х,) + к(х, )е(х)-кц),п),огде К), (1 ) = 0 (в начальный моментвремени работы устройства).Первый синхроимлульс, прошедшийс выхода 1-го элемента И 6 первойгруппы разрешает запись содержимого3-го блока 15 вычитания в 3-й регистр18. Через время задержки, достаточноедля срабатывания регистра 18 и 16 исчетчика 17, этот же синхроимпульсразрешает накопление содержимого 1-го 1 икл работы 1-го канала автокоррелятора повторяется через 1 синхроимпульсов, пришедших с выхода первого формирователя 4 импульсов через1-й элемент Иб первой группы. Послеэтого (с приходом (1+1)-го синхроимпульса с выхода 1-го элемента И 6первой группы в 3-й блок 12 памятипринимаются следующие 33 отсчетоввходного процесса, сдвинутых тактовыми синхросигналами в блоке 3 памяти ца 23 ячеек памяти, С приходом1-го тактового сцнхросигнала на выходе 1-го накапливающего сумматора 2030формируется оценка КФ входного процесса,В случае, если 3 - четное, работа)-го канала автокоррелятора аналогична рассмотренному с той разницей,35 что на первый вход элемента И 6 первой группы приходят с выхода второ"го формирователя 5 импульсов.Вспомогательные 1- е регистр 16 исчетчик 17 осуществляют логарифмиро 40 ванне числа импульсов, приходящих свыхода 1-го элемента И 6 первой группы, соответствующих числу усредняемых пар произведений отсчетов процессов по основанию 8(р = 2) ц сдвиг45 содержимого 1-го регистра 18 на величину дп(1 ор 2 М ) . Это происходитследующим образом. Перед началом работы в 1-х регистре 16 ц счетчике 17находится код 1111. С приходом50 первого синхроимпульса на счетныйвхец 1-го счетчика 17, соответствующего моменту формирования лары сомножителей (6), на его выходе переполнения появляется сигнал, который55 сдвигает содержимое 1-го регистра 18на один разряд вправо (что соответствует делению выражения (7) на два),Этот же сигнал поступает ца вход за 1617447писи этого же счетчика 17 и записывает в него содерюмое 1-го регистра 16, т.е. код 1110, а потом сдвигает содержимое этого регистра 165 на один разряд влево, образуя код 1110. С приходом второго синхроимпульса на вход 1-го счетчика 17 он снова формирует сигнал на своем выходе переполнения, сдвигает содержимое 1-го регистра 18 вправо на один разряд (что соответствует делению на 4), принимает код 1110 из )-го регистра 16 и сдвигает содержимое этого регистра 16, образуя код 11100, И тай. далее до конца работы.Первые вспомогательные регистр 16 и счетчик 17 работают аналогично с той разницей, что счетчик 17 пересчитывает каждый тактовый импульс ге нератора 1 импульсов.С приходом последнего И-го тактового синхроимпульса на выходах накапливающих сумматоров 20 сформированы оценки авто-КФ входного процесФ 6 са. Причем при Г(х,)в 1 япх т.е, знаковой функции отсчета процесса, на выходе образуются оценКи полярной авто-КФ. В этом случае принципиальная схема существенно упрощается.Кроме этого, в отличие от прототипа предлагаемый автокоррелятор позволяет устранить методическую погрешность усреднения оценки КФ входного процесса особенно при большом числе ординат КФ.Формула изобретенияАвтокоррелятор, содержащий аналогоцифровой преобразователь, информационный вход которого является информационным входом автокоррелятора, генератор импульсов, блок памяти, группу из п (и - число отсчетов корреляцион- .45 ной функции) блоков памяти, и сумматоров исчетчиков, п триггеров, и элементов ИЛИ,п элементов И первой группы, и элементов И второй группы, и+1 блоков умножения, и+1 накапливающих сумматоров, делитель частоты на три, первый формирователь импульсов, причем информационный вход блока памяти соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 1-й информа 95 ционный вход ( =13)1-го Ц = 1п) блока памяти группы соединен с 1-м выходом блока памяти, первый выход которого соединен с первым и вторым входами первого блока умножения, вход разрешения записи первого блока памяти группы и информационный вход первого триггера соединены с выходом первого элемента ИЛИ, выходы 1-х элементов И первой и второй групп соединены соответственно с первым и вторым входами 1-го элемента ИЛИ, выход генератора импульсов подключен к тактовым входам ан,". - лого-цифрового преобразователя и блока памяти, через первый формирователь импульсов к первому входу (21-1)-гои+1 .,,Ь = 1,2," элемента И первойгруппы и через делитель частоты на три - к первым входам элементов И второй группы, выход 1-го (1 = 2 п) элемента ИЛИ соединен со счетным входом (1-1)-го счетчика, выход переполнения которого соединен с входом разрешения записи 1-го блока памяти группы и информационным входом 1-го триггера, прямой и инверсный выходы 1-го триггера соединены с вторыми входами 1-го элемента И соответственно первой и второй групп, вход управления считыванием 1-го блока памяти группы соединен с выходом 1-го элемента И первой группы, первый, (21+1)-й и (+1)-й выходы 1-го блока памяти группы соединены соответственно с первым, вторым входами 1-го сумматора и первым входом 1-го блока умножения, второй вход которого, соединен с выходом 1-го сумматора, выход ш-го (щ = 1,и+1) накапливающего сумматора является ш-м выходом автокоррелятора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точ ности, в него дополнительно введены второй формирователь импульсов,и+1 регистров первой группы, п+1 дополнительных счетчиков, и+1 блоков вычитания, п+1 регистров второй группы и и+1 элементов задержки, причем выход генератора импульсов соединен со счетным входом первого дополнительного счетчика, входом разрешения записи регистра первой группы, через первый элемент задержки - с синхровходом первого накапливающего сумматора, а через второй формирователь импульсов - с первым входом 2 Е-го элемента И первой группы, выход 1-го элемента И первой группы подключен к счетному входу (1+1)-го дополнительного счетчика, входу разрешения записи (1+1)оставитель В,Орл Техред Л. Олиинык Корректор Л.Пилипенк Редактор Л.Пчолинска 567 Заказ 4119 ВНИИПИ Гос Т дписноеоткрытиям при ГКНТ СССд. 4/5 изобретениям Раушская на рственного комитета 113035, Москва, Ж ательский комбннаг "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарин Производствена 9 161 го регистра первой группы и через (1+ 1)-й элемент задержки - к синхровходу 1+1)-го накапливающего сумматора, выход щ-га накапливающего сумматора соединен с входом вычитаемпго щ-го блока вычитания, вход уменьшаемого которого соединен с выходом щ-го блока умножения, а выход - с информационным входом щ-го регистра первой группы, сдвиговый вход которого соединен со сдвиговым входом щ-го 7447 1 Орегистра второй группы, входом разрешения начальной установки щ-го до полнительного счетчика и выходом переполнения щ-го дополнительного 5счетчика, вход задания начальногосостояния которого соединен с выходомщ-го регистра второй группы, информационный вход щ-го накапливающегосумматора соединен с выходом щ-го регистра первой группы.