Анализатор случайных процессов

Анализатор случайных процессов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соцналнстнчесинв

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ БИЛЬСТВУ

<«1>809204 (6г) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 22 ° 01 - >9 (23) 2745085/18-24 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Опубликовано 280281.Ьюллетеиь 89 8 (5ЦМ. Кл.З.

G Об F 15/Зб

Госуяврсгеенвмй коингег

СССР яо ямам нзоорегенмй я огкрмгмй (53) УД К 681.3

{088.8) Дата опубликования описания 28. 02. 81

В. Г. Корчагин, A Ñ. Мартыненко, Ю.Б. Садомов, Л.М. Хохлов, T.Ë. Цветкова и A.Ï. Шевяков (72) Авторы изобретения

Государственное союзное конструкторско-технологическое бюро по проектированию счетных машин (73) Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, предназна чено для статистической обработки информации в реальном времени и может быть использовано во многих областях науки и техники, где исследуемые процессы носят случайный характер.

Известно устройство для вычисления статистических характеристик случайных процессов, в частности характеристик выбросов случайных процессов (1) .

Недостатками известного устройства являются его узкая функциональная специализация, ограниченная определением только параметров выбросов случайных процессов. Кроме того, его сложность, узкий класс исследуемых случайных процессов, а также недостаточная точность огределения вероятностных характеристик выбросов ограничивают область применения устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является вероятностный спектрокоррелометр, предназначенный для вычисления корреляционной функции, математического ожидания и спектральной плотности мощности с использованием вероятностного принципа кодирования цифровой информации, содержащее блок центрирования, первый вход которого соединен со входом устройства,.а выход через блок в— роятностного округления — со входом сдвигакщих регистров, выход которых подключен к своему входу, а также через регистр числа к первому входу первого блока сравнения и через первый блок вентилей к первому входу второго блока сравнения, второй вход последнего соединен = выходами генератора псевдослучайных чисел и генератора гармонических функций соответственно, блок управления, соединенный по выходу со входами блоков центрирования, сдвигаюцих регистров, блоков вентилей, блоков генераторов и блока памяти, первый вход которого соединен с выходом блока умножения, соединен«" го по входу с выходами блоков сравнения, а « ходы — один через блок масштабирования соединен с первым блоком вентилей, другой соединен непосредственно со входом блока центрирования (21.

Основным недостатком известного вероятностнс -.о спектрокоррелометра является невозможность определения

809204 вероятностных характеристик выбросон исследуемого случайного процесса.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства эа счет вычисления статистических характеристик выбросов случайного процесса.

Поставленная цель достигается тем, что н анализатор случайных процессов, содержащий арифметический блок, блок вероятностного умножения, блок сдвигающих регистров, выход которого соединен через регистр числа с перным входом первого блока сравнения и Не" посредственно с первым входом первого блока элементов И, со своим входом и выходом блока вероятностного округления, .первый вход которого соединен с выходом блока памяти, а второй вход - c выходом блока центрирования„ информационный вход которого 20 . является первым входом анализатора, а управляющий вход соединен с первым выходом блока управления, второй и третий выходы которого, подключены, соответственно, к управляющим входам 35 блока сдвигающих регистров и блока генераторов, первый выход которого соединен с третьим входом блока вероятностного округления и первым входом второго блока элементов И, второй р0 и третий выходы блока генераторов подключены, соответственно, к первым входам первого блока элементов И и нторого блока сравнения, второй вход котррого соединен с выходом первого блока элементов И, а выход подключен к первому входу блока вероятностного умножения, второй вход ко" торого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход соединен с первым входом блока памяти, введены дешифратор, счетчик, триггер, третий блок элементов И и регистр, вход которого является вторым входом анализатора, а выход соединен со вторым входом второго блока элементов И, выход которого подключен ко второму входу первого блока сравнения, первый и второй дополнительные выходы которого соединены со счетным и установочным входами счетчика и единичным у и нулевым входами триггера соответственно, выход счетчика через дешифратор и третий блок элементон И соединен с группой входов блока памяти, второй вход которого соединен с выходом триггера, а третий вход и выход блока памяти подключены, соответственно, к ныходу и входу арифметического блока.

На чертеже изображена структурная схема анализатора случайных процес- 0 сов.

Анализатор содержит блок 1 центрирования, регистр 2, блок 3 вероятностного округления, блок 4 сдвигающих регистров, регистр 5 числа, блок Я

6 управления, блоки 7 и 8 сравнения, блок 9 вероятностного умножения, блок 10 памяти, триггер 11, блок 12 генераторов { гармонических функций и псендослучайных чисел), счетчик 13, блоки первый 14, второй 15, третий 1б элементов И, дешифратор 17 и ариф 1метический блок 18, состоящий из сумматора и комбинационной схемы (не показ аны)

Анализатор обеспечивает работу в режимах вычисления корреляционной функции, спектральной плотности мощности, а также определения характеристик выбросов случайных процессов.

Вычисление корреляционной функции осуществляется по формуле

4=1 где Н " длина выборки случайного процесса, а e - количество вычисляемых ординат корреляционной функции .

При вычислении вероятностных характеристик выбросов случайных процессов предлагаемый анализатор определяет плотность распределения вероятности длительностей выбросов или импульсов эа заданный уровень A-1-ый подрежим, плотность распределения вероятности межимпульсных I.íòåðâàлон - 2-ой подрежим, среднюю длительность интервала между выбросами во 2-ом подрежиме, среднюю длительность выбросов за заданный уровень

A в 1-ом подрежиме, общее число выбросов эа заданный уровень A в каждом из подрежимов.

В режиме вычисления вероятностных характеристик выбросов случайных процессон в регистр 2 заносится значение уровня А, относительно К0торого производится отсчет числа и длительностей выбросов.

На вход блока 1 центрирования поступают дискретные значения, случайного процесса К() - х;, i=T,Я.

Далее нецентрированные ординаты входного случайного процесса подаются через блок 3 вероятностного округления в блок 4 сдвигающих регистров. После заполнения m регистров блока 4 ординаты случайного процесса последовательно сравниваются на блоке 7 сравнения с числом А, передаваемым с регистра 2 через второй блок 15 элементов И на второй вход блока 7 сравнения.

В 1-ом подрежиме реализуется соотношение

1, если х„> A

О, если х . . А

Если при первом сравнении окажется, что текущее значение х. больше

А, то с первого дополнительного выхода блока 7 на счетный вход счетчика 13 и единичный вход триггера

11 поступает код "1". При этом триггер 11 устанавливается в единич809204 ное положение, а счетчик 13 добавляет к своему содержимому единицу.Если и далее при последующих сравнениях окажется, что Х„,„) А, то описанный процесс повторяется. Появление на втором дополнительном выходе блока 7 сравнения кода "1" (при этом на первом дополнительном выходе этого блока код "1" пропадает, и появляется код "0") определяется условием х- «< А. В этом случае триггер 11 переводится по сигналу, действующему на его нулевом входе, в нулевое состояние. На выходе триггера. 11 при его переходе из одного состояния в другое (например при переходе иэ единичного состояния в нулевое) формируется сигнал, который подается на счетный вход первого регистра (не показан) блока 10 памяти, в котором в каждом подрежиме формируется число выбросов или импульсов эа заданный уровень A. Одновременно по условию х„ g A содержимое счетчи" ка 13 гередается параллельным кодом в дешифратор 17, затем счетчик 13 устанавливается в нулевое состояние.

Двоичный код на входе дешифратора 17 преобразуется в единичный сигнал на выходной шине, который через первый блок 16 элементов И постугает на соответствующий счетный вход блока

10 памяти. Для исключения переполнения счетчика 13 в анализаторе предусмотрено изменение его коэффициента пересчета путем подачи соответствующего установочного импульса с блока б управления.

В зависимости от длины выброса эа заданный уровень A блок 7 сравнения формирует соответствующее число условий х ° y A, по каждому из ко1 торых в счетчик 13 записываются единицы. Таким образом, данной длине выброса ставится в однозначное соответствие количество выполненных условий х ° > A и номер регистра бло1 ка 10 памяти, куда заносится единица. Указанный процесс повторяется для всех дискретных значений реализации, по окончании обработки котс>рой в блоке памяти оказывается гистограмма распределения длительностей выбросов (8, где 6 — число выбросов или импульс длины 5; S

К 64, К вЂ” коэффициент пересчета; и общее число выбросов или импульсов

В

Процесс вычисления ординат гистограммы длительностей межимпульсных интервалов аналогичен описанному выше, за исключением того, что блок

7 сравнения формирует код "1" по пер вому дополнительному выходу при условии Х ) 1, а при Х. (1 — по второму дополнительному выходу (т— число межимпульсных Интервалов длительности Т, Т = 1, К ° 64, К вЂ” коэффициент пересчета). Далее по командам с блока управления информация с блока 10 памяти последовательна подается на входы арифметического блока 18, так что значения ординат гистограммы ЕЗ или g>); S, Т

1, К 64 делятся на значение количества выбросов В, полученного для данной реализации . Результаты заносятся в соответствующие регистры блока 10 памяти и, таким образом, в результате всех вычислений.в блоке 10 памяти оказываются значения плотностей распределения вероятности

1 длительностей импульсов (или межимпульсных интервалов) и количество выбросов, полученное по одной реализации.

Вычисление оценок средней длите-.ьности выбросов„ или импульсов ю интервалов. между выбросами, или импульсов Ill для каждого из подре20 жимов осуществляется последующим

Формулам соответственно:

+ 1 б+

Е„s е;

25 % 1 К64

= — тр т В,т т где В5 — общее число выбросов;

 — число межимпулЬсных интерват щ лов; S — длительность выброса; число импульсов или выбросов длительности 5; Т вЂ” дл .тельность межимпульсного интервала; E — число межимпульсных инте, залов длительности Т.

Реализация указанных выражений в данном анализаторе осуществляется последовательной подачей и накоплением значений ординат плотности распределения длительностей (выбросов или интервалов между выбросами) из блока 10 памяти в арифметическом блоке 18. Полученный результат выдается в блок 10 памяти для дальнейшего использования.

45 Введение новых элементов (де- . шифратора, счетчика, триггера, арифметического блока и регистра) позволяет измерять вероятностные характеристики выбросов по заданной реали50 зации, вследствие чего расширяются функциональные возможности устройства, что обеспечивает более полное статистическое исследование случайных процессов. Кроме того, элементы, введенные в анализатор, являются элементами дискретной техники, поэтому они легко согласуются с узлами и блоками анализат ðà и могут выполняться конструктивно на одной ти ювой унифицированной

ЬО плате . формула изобретения

Анализатор случайных процессов, Ь5 содержащий а,арифметический блок, 809204

Составитель Э. Сечина

Редактор A. Лежнина Техред Т.Маточка Корректор А. Гриценко, 1 ираж 756 Подписное вНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 413/60

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 блок вероятностного умножения, блок сдвигающих регистров, выход которого соединен через регистр числа с первым входом первого блока сравнения и непосредственно с первым входом первого блока элементов И, со своим входом и вьаходом блока вероятностного округления, первый вход которого соединен с выходом блока памяти, а второй вход -. с выходом блока центрирования, информационный вход котОрого является первым входом анализатора, а управляющий вход соединен с первым выходом блока управления, второй и третий выходы которого подключены, соответственно. к управляющим входам блока сдвигающих регистров и блока гене1 раторов, первый выход которого соединен с третьим входом блока вероятностного округления и первым входом второго блока элементов И, второй И и третий выходы блока генераторов подключены, соответственно, к первым входам первого блока элементов И и второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом 25 первого блока элементов И, а выход подключен к первому входу блока вероятностного умножения, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход соединен с первым входом блока памяти, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей анализатора за счет вычисления статистических характеристик выбросов случайных процессов, в него введены дешифратор, счетчик, триггер, третий блок элементов И н регистр, вход которого является вторым входом анализатора, а выход соединен со вторым входом второго блока элементов И, выход которого подключен ко второму входу первого блока сравнения, первый и второй дополнительные выходы которого соединены со счетным и установочным входами счетчика и единичным и нулевым входами триггера соответственно, выход счетчика через дешифратор и третий блок элементов И соединен с группой входов блока памяти, второй вход которого соединен с выходом триггера, а третий вход и выход блока памяти подключены, соответственно,к выходу и входу арйфметического блока

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 491953, кл. G Об F 15/34, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2428338/24, кл. G Об F 15/36, 1976 (прототип),