Многоканальный знаковый коррелометр

Многоканальный знаковый коррелометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

лч1 нт биби от а 4ЬА

О П

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Сааба Советскик

Социалистических

Республик (11) 538368

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.09 75 (21) 2168946/24 с присоединением заявки №(23) Приоритет(43) Опубликовано 05.12.76Бюллетень № 45 (4б) Дата опубликования описания 31.03.77 (51) М. Кл.о

G 06 F 15/34

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (5Z) УДК 681.32 (088.8) К). Н, Иртегов, А, K. Курмаев, Г. Я. Мирский, Б. П. Турченев, В. М. Чистяков и Г. Ф. Шамин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЗНАКОВЫЙ КОРРЕЛОМЕТР

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники для аппаратурного определения характеристик случайных процессов.

Известны аналоговые знаковые коррелометры, определяющие корреляционные функции по знаковой функции корреляции вида

"знак-знак" с применением вспомогательных сигналов (1). Эти устройства позволяют измерять корреляционные функции широкого 10 класса случайных процессов. Однако в таких коррелометрах из-за утечки интегрирующих конденсаторов осреднения снижена точность.

Наиболее близким к данному изобретению у5 техническим решением является цифровой знаковый коррелометр (2), содержащий два блока сравнения, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам блока накопления через блок go равнозначности и распределения, первый управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов опроса и с управляющим входом второго блока сравнения, генератор случайного равновероятного25 сигнала, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого является первым входом коррелометра.

Недостатком известного коррелометра является большая статистическая погрешность при ограниченном числе выборок.

Целью изобретения является повышение точности работы, т. е. уменьшение статистической погрешности измерения при том же объеме выборок. Поставленная цель достигается тем, что в предложенный коррелометр дополнительно введены блок формирования нулевой ординаты, блок переключения процессов, первый и второй элементы "И" и элемент "ИЛИ". Один выход блока равнозначности и распределения соединен через блок формирования нулевой ординаты и первый элемент И с его вторым управляющим входом. Управляющий выход блока равнозначности и распределения подключен к другому входу первого элемента И, единичному входу триггера управления и через элемент "ИЛИ" к управляющему входу первого блока сравнения, Выход триггера уп538368

Коррелометр может измерять zoppeaa» ционные и взаимные корреляционные функции.

При измерении функций прибор работает определяя оценку математического ожидания произведения знаков одного и второ» го - суммы второго и вспомогательного сигналов.

В исходном состоянии схемы триггер

0 управления 14, находится в нулевом состоянии и элемент "И" 12 заперт. Блок 8 находит ся в состоянии, при котором появление импульса на его первом управляющем входе вызывает формирование импульса на его управляющем выходе.

В этом режиме работа блока переключения процессов 3 не влияет на работу коррелометра, так как на его входы подан один и тот же сигнал > (1). Его функции проявляются только при измерении взаимной корреляционной функции.

Напряжение реализации x (t) центрированного случайного процесса Х (t) подводимое ко входу 1, подается на информационный вход блока сравнения 4 непосредственно, а на информационный вход блока 5— через переключатель, шунтирующий блок 3. (Переключатель на схеме не показан, так как входит в состав блока 3).

С приходом первого импульса опроса от генератора 7 на первый управляющий вход блока 8 на его управляющем выходе появляется импульс, который через элемент

"ИЛИ" 11 поступает на управляющий вход блока сравнения 4. С приходом этого импульса происходит сравнение сигнала )C() с напряжением вспомогательного случайного равновероятного сигнала Ll(t) генератора

6. В результате образуются знаковые сигналы при

Ьь(nZ(t. ) = при равления соединен с управляющим входом блока переключения процессов и через второй элемент " И с другим входом элемента "ИЛИ". Выход генератора импульсов опроса подключен к нулевому входу триггера управления и другому входу второго элемента "И". Входы блока переключения процессов подключены к первому и второму входам коррелометра, а выход соединен с информационным входом второго блока сравнения, второй вход которого подключен к "нулевой шине.

Зто уменьшает статистическую погрешность измерения.

На чертеже приведена структурная схе- !5 ма устройства.

Устройство, имеющее входы 1 и 2, содержит блок переключения процессов 3, первый и второй блоки сравнения 4- и 5, 20 генератор случайного равновероятного сигнала 6, генератор импульсов опроса 7, блок равнозначности и распределения 8, блок накопления 9, блок формирования нулевой ординаты 10, элемент "ИЛИ" 11, 25 первый 12 и второй 13 элементы "И" и триггер управления 14.

Входы коррелометра 1 и 2 подключены соответственно ко входам блока переключения процессов 3. Вход 1 соединен с 30 сигнальным входом первого блока сравнения 4, вспомогательный вход которого связан с генератором случайного равновероятного сигнала 6. Выход блока 3 подключен к сигнальному входу второго блока сравнения 5, вспомогательный вход которого соединен с "нулевой" шиной. Выходы блоков сравнения подсоединены к соответствующим сигнальным входам блока равнозначности и распределения 8, сит @ нальные выходы которого подключены к блоку накопления 9, а дополнительный выход через блок формирования нулевой ординаты 10 - ко второму входу элемента "И" 13.

Выход генератора 7 связан с управляющим входом блока сравнения 5, с первым управляющим входом блока 8, нулевым входом триггера управления 14 и вторым входом элемента "И" 12, выход которого ф через элемент "ИЛИ" 11 подключен к управляющему входу блока сравнения 4.

Второй вход элемента "ИЛИ соединен с управляющим выходом блока 8, единичным входом триггера управления 14 и 55 первым входом элемента "И" 13, выход которого связан со вторым входом блока

8. Выход триггера управления 14 подключен к первому входу элемента "И 12 и к управляющему входу блока 3. 60 которые поступают на первый сигнальный вход блока 8

В этот же момент времени 1 импульс

1 с управляющего выхода блока 8 переводит триггер управления 14 в единичное состояние, в результате чего открывается элемент

"И" 12. Кроме того, сигнал Х Щсравниваетвается с нулевым потенциалом в блоке сравнения 5, который в этот момент времени опрашивается импульсом с генератора

7. На выходе блока сравнения 5 появляется напряжение, соответствующее знаку входного сигнала x(4 ) . Оно подается на второй сигнальный вход блока 8, где эти знаковые сигналы перемножаются и их произведение направляется через дополнитель538368 алый выход в блок формирования нулевой ординаты 10.

В момент времени, отличающийся от на период опроса Г=" <,второй имто> пульс генератора 7 проходит через открытый элемент "И" 12 и элемент "ИЛИ" 11 на управляющий вход блока сравнения 4, на выходе которого появляется напряжение Sag n 1 (t ). Одновременно этот им2. пульс опроса переводит триггер управления !0

14 в нулевое состояние. В результате запирается элемент "И" 12. Напряжение реализации Х(4) сравнивается с нулевым потенциалом в блоке 5 и преобразуется в знаковую функцию Sign x(t ) . Оба сит нала знаковых функций подаются на соответствующие входы блока 8, где перемножаются и их произведение направляется в первый канал блока накопления 9.

С приходом третьего импульса в момент 0 времени t опрашивается только блок сравнения 5 ° На вход блока 8 с выхода блока сравнения 4 по-прежнему поступает сигнал S<.gn Z (t ), ас выхода блока сравнения 5 — сигнал Х (t ). На выходе блока

8 появляется произведение Sign2H )SiPnx(t ), которое направляется во второй канал блока накопления 9. Поскольку период следования импульсов опроса генератора 7 постоянен и равен Г, произведение можЗО но записать в форме

Sip n Z(t ) si f n x(t Т).

С появлением следующего импульса опроса, в момент времени 1 вновь опрашивается блок сравнения 5, и в третий канал блока накопления 9 проходит произведение

S ig n Z(t,) -Si,gn X (t + И Э и т. д.

При (n + 1)-ом импульсе опроса в и -й канал блока накопления 9 проходит произведение

Sign Х(Ь ) SignxLK +(n-1)С."1, где n — число одновременно вычисляемых ординат корреляционной функции и число 50 каналов в блоке накопления 9.

На этом заканчивается первый цикл вычисления корреляционной функции, и коррелометр приходит в исходное состояние. 55

Очередной (n + 2)-й импульс проходит чере з блок 8 и элемент "ИЛИ " 1 1 на управляющий вход блока сравнения 4, вновь опрашивает его и на его выходе снова формируется сигнал Sign Z (t „) . Од- 60 новременно импульс с управляющего выхода блока 8 вновь приводит триггер управления 14 в единичное состояние и отпирает элемент "И" 12.

Произведение сигналов 8<.Ц и (п ) а х сфпХ(6<„) снова поступает в блок 10 и суммируется.

В следующий момент времени t импульс опроса переводит триггер управления

14 в нулевое состояние и вновь закрывает элемент "И 12. При этом на соответствующие входы блока 8 поступают сигналы ь Уn Z(t„+ )H signx(4 ), которые перемножаются и направляются в первый канал блока накопления 9, где суммируются.

Таким образом, цикл повторяется.

После того, как в блоке 10 накопится заранее заданное число, например 10, на выходе блока появляется сигнал, который ототпирает элемент "И 13 . По окончании текущего И = 20 цикла импульс, вырабатываемый на управляющем выходе блока 8, через открытый элемент "И" 13 поступает на второй управляющий вход этого блока, запрещая прохождение сигналов в блок накопления 9.

Коррелометр переводится в режим вывода результатов измерения на индикатор.

В результате в каналах накопления 9 образуются суммы, соответствующие ординатам нормированной корреляционной функции.

При вычислении нормированных взаим- ных корреляционных функций переключатель, шунтирующий блок 3, отключен и на сигнальный вход блока сравнения 5 поступает то сигнал Х (т. ), подаваемый на вход 1, то сигнал у (<) подаваемый на вход 2, в зависимости от состояния блока 3.

При этом сигнал Х(1) поступает на вход блока сравнения 5 только в интервале времени между моментами t „и т, +„

,+1 в каждом i -ом цикле, так как только в этот промежуток времени триггер управления 14 находится в единичном состоянии . В это же время блок 8 пропускает получаемое произведение сигналов Sign7(t<) из блока сравнения 4 íà Sign х (4,) из блока сравнения 5 через дополнительный выход на блок 10. Все остальное время в течение каждого цикла блок 3 подает сигнал у(И на вход блока сравнения 5, и работа устройства полностью соответствует работе при вычислении корреляционной функции, В результате в блоке формирования нулевой ординаты 10 накапливаются произведения сигналов, соответствующие произ5383

7 ведению знаковых функций несдвинутых ар гументов, а в блоке накопления 9 - произ ведения сигналов, соответствующие произведению знаковых функций, аргументы которых отличаются на время задержки. 6

После того как в блоке 10 накопится число, равное 10+, в каналах блока накопления 9 образуются суммы, соответствующие ординатам нормированной взаимной корреляционной функции при условии, что )р законы распределения вероятностей одинаковы для обоих случайных процессов.

Введение новых несложных элементов выгодно отличает описанный коррелометр от прототипа, так как, сохраняя преиму- 16 щества прототипа-простоту устройства, позволяет существенно уменьшить статистическую погрешность измерения. Это дает воэможность при измерении корреляционной функции с заданной погрешностью 20 значительно уменьшить продолжительность анализа, т. е. длительность реализации исследуемого случайного процесса, что особенно важно в тех ситуациях, когда длительности строго ограничены.

26

Так, например, для гауссовых случайных процессов требования к длительностям реализаций случайных процессов снижается более чем в пять раэ.

Зо формула изобретения

Многоканальный знаковый коррелометр, содержащий два блока сравнения, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам блока накопления через блок равнозначности и распределения первый управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов опро68

8 са и с управляющим входом второго блока сравнения, генератор случайного равновероятного сигнала, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого является первым входом коррелометра, и триггер управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, коррелометр содержит блок формирования нулевой ординаты, блок переключения процессов, первый и второй элементы И" и элемент ИЛИ, причем один из выходов блока равнозначности и распределения соединен через блок формирования нулевой ординаты и первый элемент И" со своим вторым управляющим входом, управляющий выход блока равнозначности и распределения подключен к другому входу первого элемента "И, единичному входу триггера управления и через элемент ИЛИ к управляющему входу первого блока сравнения, выход триггера управления соединен с управляющим входом блока переключения процессов и через второй элемент И - с другим входом элемента ИЛИ, выход генератора импульсов опроса подключен к нулевому входу триггера управления и другому входу второго элемента "И", выходы блока переключения процессов подключены к первому и второму входам коррелометра, а выход соединен с информационным входом второго блока сравнения, второй вход которого подключен к нулевой" шине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

I. В. Н. Жовинский, В. Ф. Арховский, Корреляционные устройства, Энергия, 1974.ã., стр. 1 53.

П . Авт. свид. СССР № 304583 М Кл.

506 15/34- 1971 г.

538368

Составитель В. Жовинский

Редактор Л. Утехина Техре, р дуговая Корректор И. Гоксич

Заказ 5721/29 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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