Генератор нестационарных потоков случайных импульсов

Генератор нестационарных потоков случайных импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

iii 976441

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск их

Социалистические

Ресиубли (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 04. 05. 81(2I ) 3282072/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23.11.82>.Бюллетень № 43 (51) М. Кл.

606 9 7/58

ЭкудорстееиимН комитет

СССР ао лелем изобретеиий и откритий (53) УДК681. . 325(088. 8) Дата опубликования описания 23. 11. 8

Э. А. Баканович, Н. A. Волорова, С. А. Гол и М. A. Орлов (72) Авторы изобретения (21) Заявитель

Минский радиотехнический институт (54) ГЕНЕРАТОР HECTAUHOHAPHbIX ПОТОКОВ

СЛУЧАЙНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании систем с учетом влияния случайных внешних возмущений, прк построении стохастических вычислим« . тельных и моделирующих устройств, а также при построении автоматизированных испытательных комплексов.

Ф

Известен генератор случайного потока импульсов, содержащий источник пуассонов,.ского потока импульсов, группу элементов

И, вероятный (1, К) " - полюсник,, элементы ИЛИ и блоки прореживания потоков f 1 .

Известно также устройство для фор мирования случайных временных интервалов, содержащее циклический регистр сдвига, группу схем совпадения, первую и вторую. схемы И, генератор случайных импульсов го и генератор периодических импульсов (2).

Однако указанные устройства не позво . ляют формировать нестационарные потоки временных интервалов вследствие того, 2 что настройка устройств на требуемый закон распределения произйодится вруч ную, что не позволяет изменятьнасгроечные параметры устройства, не прерывая при этом процесс формирования временных интервалов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для формирования случайных временных интервалов, содержащее блок схем И, схему ИЛИ, циклический регистр сдвига, генератор тактовых импульсов, генератор напряжения шума, квантователь уровней, коммутатор.

В этом устройстзе выход генератора тактовых импульсов подключен к цепи сдвига циклического регистра. Выходы каждого разряда циклического регистра сдвига соединены с первыми входами схем совпадения И, выход регистра сдвига соединен (J с входом схемы ИЛИ. Остальные входы схемы ИЛИ подключены к выходам схем совпадения И. Выход сх мы совпадения

ИЛИ, являясь выходом устройства, подключен к входам установки циклического

На фиг. 1 приведена блок-схема генератора; на фиг. 2 — схема блока вероятностного прореживания; на фиг. 3 - схема блока задания закона распределения.

9764 регистра сдвига в О" и 1». Вторые входы схем совпадения И подключены к выходам коммутатора, входы которого соединены с выходами квантователя уровней. Выход генератора напряжения шума подкл очен к входу квантователя уровней 3). днако указанное устройство тоже не позволяет формировать нестационарные потоки случайных импульсов, так как в 1у нем не предусмотрена возможность перестройки устройства не требуемый закон распределения без прерывания процесса формирования потоков случайных импульсов. Кроме того, использованный в дан- д5 ном устройстве принцип настройки на

) воспроизведение заданного закона распре деления временных интервалов затрудня- ет использование этого устройства в автоматизированных испытательных и моде- 2О лирующих комплексах.

Целью изобретения является расшире» ние функциональных возможностей устройства за счет организации программного управления настройки устройства на заданный закон распределения временных интервалов и формирование потоков неста

Ч ционарных случайных импульсов

ply

Для достижения поставленной цели в генератор нестационарных потоков случайных импульсов, содержащий группу элементов И, выходы которых соединены с группой входов элемента ИЛИ соответственно, выход которого является выходом генератора и соединен с установочным

35 входом циклического регистра сдвига, выход которого соединен с входом элемента

ИЛИ, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом сдвиг циклического регистра сдвига, разрядные выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, введены генератор случайных вре: менных интервалов, группа блоков вероят,ностного прореживания, блок памяти„ коммутатор, блок задания закона распре деления," выход генератора случайных временных интервалов соединен с первыми входами блоков вероятностного прореживания групйы,выходы которых соединены с вто рыми входами соответствующих элементов >О.

И группы, вторые входы блоков вероятностного прореживания группы подключены к выходу блока памяти, первый вход которо го является информационным входом гене-. ратора, а второй вход блока памяти "55 подключен к выходу коммутатора, первый вход которого является адресным входом генератора, а второй вход

41 4 коммутатора подключен к первому выхс.ду блока задания закона распределения, второй выход которого соединен -е трет I ими входами блоков вероятностного прореж вания группы, тратий выход блока задания закона распределенйя соединен с третьими входами коммутатора и блока памяти, первый вход блока задания закона распределения является управляющим входсм генератора, выход первого разряда циклического регистра сдвига соеди» нен с вторым входом блока задания закона распределения, третий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов.

Кроме того, каждый блок вероятностного прореживания содержит регистр памяти, схему сравнения, элемент И и генератор равномерно распределенных случайных чисел, вход которого является первым входом блока и соединен с первым входом элемента И, выход которого является выходом блока, выход генератора равномерно распределенных случайных чисел соединен с первым входом схемы сравнения, выход которой соединен с вторым входом элемента И, второй вход схемы сравнения подключен к выходу регистра памяти, первый и второй входы которого являются соответственно вторым и третьим входами блока.

Кроме того, блок задания закона распределения содержит два триггера, элемент ЗАПРЕТ, элемент И, дешифратор и счетчик, выходы которого являются первым выходом блока и соединены с соответствующими входами дешифратора, группа выходов которого образует второй выход блока, первым входом которого является единичный вход первого триггера, нулевой вход которого объединен с нулевым входом второго триггера и подключен к выходу дешифратора, выход первого триггера соединен с прямым входом еле мента ЗАПРЕТ, инверсный вход которого является вторым входом блока, третьим входом которого является первый вход элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, установоч ный вход которого соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ и с единичным входом второго триггера, выход которого являет си третьим входом блока и соединен с -т вторым входом элемента И. подключен к третьему входу коммутатора

8 и к третьему входу блока 7 памяти.

Первый вход блока 9 является управляющим входом устройства. Второй вход блока 9 соединен с выходом первого раэ ряда циклического регистра 3 сдвига, а третий вход подключен к цепи сдвига циклического регистра.

Блок вероятностного прореживания пото ка содержит генератор 10 равномернопас-. пределенных случайных чисел, предназначенный для формирования равномерно распределенных случайных чисел по сигналам, поступающим на вход генератора., регистр 11,памяти, предназначенный для приема и хранения коэффициента прореяамвания, схему 12 сравнения, представляющую собой g-входовой сумматор (рразрядность коэффициента прореживания), и, элемент И 13.

Вход генератора 10 равномерно распределенных случайный чисел соединен с первым входом элемента И 13 и является

Г первым входом блока 6 вероятностного прореживания. Выход генератора 10 случай» ных чисел подключен к первому входу схемы 12 сравнения, второй вход которой соединен с выходом регистра 11.

Первый и второй входы регистра 11 яв

; ляются соотв етственно вторым и третьим входом блоков 6 вероятностного прореживания. Выход схемы 12 сравнения подключен к . вторбму входу элемента И 13, выход которого является выходом блока 6 вероятностного прореживания.

Блок 9 задания закона распределения содержит триггер 14, элемент ЗАПРЕТ 15, триггер 16, элемент И 17, счетчик

18 и дешифратор 19.

Первый вход блока 9 подключен к входу Установка в "1 первого триггера 14.

Выход триггера 14 соединен с прямым ! входом элемента ЗАПРЕТ 15, инверсный вход которого является вторым входом блока 9. Выход элемента ЗАПРЕТ И 15 содеинен с входом "Установка в 1 второго триггера 16 и с входом Установка в 0» счетчика 18. Выход второго триггера 16 подключен к первому входу элемента И 17 и является третьим выходом блока 9. Второй вход элемента

И 17 является третьим входом блока 9Яы-. ход элемента И 17 соединен со счетным входом счетчика 1 8,âûêoäû которого, явля

icb первыми выходами блока 9, соединенью входами дешифратора 19. Первые М выходов дешифратора 19 являются вторыми выходами блока 9, аЩ+1 выход соединен

5 976441

Генератор содержит группу элементов

И 1, предназначенную для коммутации выходов блоков вероятностного прорежива ния, к входам элемента ИЛИ 2, служащего д1П ббъединения сигналов, образующих S выходной поток щи пульсов, циклический регистр 3 сдвига, предназначенный для управления элементами И и развертывания процесса во времени, генератор 4 тактовых импульсов, определяющий скорость продвижения единицы по циклическому регистру сдвига, генератор 5 случайных временных интервалов, который формирует пуассоновский поток случайных импульсов. 15

Кроме того, в состав генератора входят группа блоков 6, служащих для изменения интенсивности входного потока в соответствии с заданным коэффициентом прореживания, блок 7 памяти, предназна- 20 ченный для хранения информации о требуемом законе распределения временных интервалов, коммутатор 8, осуществляк» щий коммутацию на адресный вход запоми, нающего устройства информации либо от Ю внешнего источника информации, либо с выхода блока управления записью, блок

9 задания закона распределения, на. который возложена функция выработки сиг-. налов записи информации в блоки веро- 30 ятностного прореживания.

Выход генератора 4 тактовых импульсов подключен к цепи сдвига циклического регистра 3. Выходы каждого разряда циклического регистра 3 соединены с первыми входами элементов И l. Выход регистра 3 сдвига соединен с входом элемента ИЛИ 2, остальные входы которого соединены с выходами элементов И

1. Выход элемента ИЛИ 2, являющийся g0 выходом устройства, подключен к входам. ,Установка в 0 и 1" циклического регистр ра .3 сдвига, Выход генератора 5 случайных импульсов подключен к первым входам бпоков 6 вероятностного прореживания "выходы которых подключены к вторым входам элементов И 1. Вторые входы блоков 6 вероятностного прореживанйя сое-, . динены с выходом блока 7, памяти, первый вход которого является информационным входом устройства, Второй вход блока 7 памяти поцключець к выходу коммутатора 8,,первый вход которого является адреснымвходом устройства. Второй вход коммутатора 8 подключен к первому выходу блока 9 задания закона распределения.

Второ11 выход блока 9 соединен с третьЪ

4ми входами блоков 6 вероятностного йроре живаиия, третий выход блока 9 управления

441

" .вания появляется сигнал, то он, пройдя через элемент И 1 и элемент ИЛИ 2, по- ступает на выход устройства и устанавливает циклический регистр 3 в исходное состояние. Если этого не происходит, то под действием сигнала с выхода генератора.

4 единица в циклическом регйстре сдвига

3 переписывается в следующий разряд, и процесс формирования временного ин:гер вила продолжается.

Для изменения воспроизводимого зако на распределения временных интервалов необходимо изменить информацию, xpamrмую в регистрах 11 блоков 6 вероятност ного прореживания. Для обеспечения непре рб1вности формируемого процесса необ-ходи мо ор гани зов ать пе реза пись информации в g-й регистр 11 в тот промежуток времени, когда этот регистр не участвует в формировании временного интервала уд,„. выходе устройства, а именно, когда в q-ом разряде циклического регистра 3 сдвига записан 0", С этой целью информация о законе распределения предварительно записывает ся в блок 7 памяти. При этом блок 9 не вырабатывает сигнала записи и на адресные входы блока 7 памяти через коммутатор 8 поступают адреса от внеш- него источника информации. Этот же сигнал, поступая на третий вход блока

7 памяти, разрешает прием информации, поступакнцей на информационный вход устройства по адресам, вырабатываемым коммутатором 8, При перезаписи информации на управляющий вход устройства поступает сигнал, поступающий на пер»вый вход блока 9. Этот сигнал устанавливает первый триггер 14 в единичное состояние. Единичный сигнал с выхода первого триггера 14 открывает элемент

ЗАПРЕТ 15 по прямому входу. Инверсный вход элемента ЗАПРЕТ 15, являясь

)вторым входом блока управления записью, соединен с выходом первого разряда ре гистра 3 сдвига.

На выходе элемента ЗАПРЕТ 15 появляется сигнал, устанавливающий второй триггер 16 в единичное состояние в том б случае, когда в первом разряде регист» ра записан 0 . Этот сигнал появляется на третьем выходе блока 9 и поступает на управляющий вход блока 7 памяти, разрешая считывание информации. Этот же сигнал поступает на третий вход коммутатора 8, обеспечивая прохождение на его выход адресов, вырабатываемых бло-. ком 9. Выход. счетчика 19 подключен к второму входу коммутатора 8 и к вхо7 976 с входами "Установка в "0 первого 14 и второго 16 триггеров.

Устройство работает следующим обра" зом.

Пусть в регистрах 11 блоков 6 вероятностного прореживания записаны коды коэффициентов пересчета Р, Р, ..., Р„

Блок 9 не вырабатывает сигнала записи.

Поток случайных импульсов, с интенсивностью ) о, вырабатываемый генератором 10

5, постуйает на первые входы блоков 6

-вероятйостного прореживания, r,å. на вход генератора 10 равномерно распределенных чисел и на первый вход элемента И 13, По приходу каждого импульса генера- Ю тор 10 равномерно распределенных случай ных чисел вырабатывает число, которое поступает на первый вход схемы 12 сравнения, на второй вход которой поступает: код, хранимый в регистре 11. На выходе 20 схемы 12 сравнения появляется сигнал, открывающий элемент И 13 по второму входу в том случае, если код, хранимый в регистре 12 больше, чем сформирован ное генератором 10 число. Это событие, 2S происходит с вероятностью Р, пропорцио1 нальной коду Р„, хранимому в регистре 11, На выходе элемента И 13 появлется после довательность случайных импульсов с ингенсивностью Х." ff .Вырабатываемые ЭЕ блоком 6 схем вероятностного прореживания последовательности случайных импуль - б .сов синтенсивностями ., (j=1,2, ÄIII) од» нозначно определяют воспроизводимый закон распределения временных интерва33 лов, формируемых устройством. Таким образом, при помощи блоков 6 вероятностного прореживания организовано програм мное (цифровое) управление интенсивностями импульсных потоков, поступающих на вторые входы элементов H 1.

Для развертывания процесса во времени служит циклический регистр 3 сдвига, к цепи сдвига которого подключен выход тактового генератора 4. Выходы всех разрядов регистра 3 подключены к первым ,входам соответствующих элементов И 1, В начальный момент времени в регистре . 13 единица находится в первом разряде (в остальных разрядах нули). Единица, хранящаяся в первом .разряде регистра 8, открывает соответствующий элемент И 1 по первому входу на интервал времени

Ф4 определяемый частотой тактовых импульсов, вырабатываемых генератором 4.

Второй вход элемента И соединен с выхоS дом первого бюка 6 вероятностного про; реживания. Если в течении времени на выходе блока вероятностного прорежи4l

9 9764 дам дешифратора 19. Выходы дешифрато; ра 19.являются вторыми выходами блока ,9.На выходе цешифратора 19,подключен- .нного к третьему входу блока 6 вероятностного прореживания, появляется сиг нал записи. Таким образом, в регистр первой схемы 6 вероятностного прореживания информация записана. Увеличение адреса происходит при поступлении сигнала or тактового генератора 4. При 30 этом элемент И 17 блока 9 открыт по рдному из входов сигналом, поступающим от второго триггера 16 блока 9.

Сигналы тактового генератора 4 через элемент И 17 поступают на счетный 15 вход счетчика 18. Объединение цепей сдвига циклического регистра 3 и счет ного входа счетчика 18 обеспечивает перезапись информации в те регистры блоков 6 прореживания, которые не 20 участвуют в формировании выходного процесса в данный момент времени.

При достижении счетчиком 18 значвния, на единицу превышающего значение максимального адреса, на ц 1 выходе 2ю дешифратора появляется сигнал, указывающий на окончание записи. Этот сигнал поступает на первые входы, Установка в

"О» первого 14 и второго 16 триггеров и устанавливает их в исходное (нулевое) состояние.

Таким образом, в регистрах блоков

6 вероятностного прореживания записана информация о новом законе распределения временных интервалов, причем переза35 пись информации не сопровождается прерыванием процесса формирования временных интервалов.

Элементы входящие в состав устройства

:для формирования нестационарных потоков

40 случайных импульсов, реализуются с ис,пользованием цифровой и аналоговой ин тегральной элементной базы, что позволяет обеспечить высокую надежность .устройства и минимизировать аппаратные затраты при его построении.

Технико-экономическая, эффективность предлагаемого устройства для формирования нестационарных потоков случайных импульсов определяется возможностью использования его совместно с ЭВМ в составе вычислительно-модулирующих комплексов. Кроме того устройство ориен тировано на формирование нэстационар1 ных случайных rrpoueccoa, имитация кото-. рых программными средствами, как пра-! аппо> вызывает серьезные затруднения.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволит проводить исследование сложных систем в условиях воздействия нестационарных случайных факторов, будет способствовать улучшению характеристик вычислительно-моделирующих систем и обеспечит высокое качества формируемых случайных процессов.

Формула изобретения

1. Генератор нестационарных потоков случайных импульсов, содержащий группу элементов И, выходы которых соединены с группой входов элемента ИЛИ соответственно, выход которого является выходом генератора и соединен с установочным входом цилиндрического регистра сдвига, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом Сдвиг циклического регистра сдвига, разрядные выходы которого соединены с первыми входами соотвествующих элементов И группы, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем задания требуемого закона распределений вероятностей, он содержит генератор случайных временных интервалов, группу блоков вероятностного прореживания,блок памяти, коммутатор, блок задания закона распределения, выход генератора случайных временных интервалов соединен с первыми входами блоков вероятностного прореживания группы, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих элеме тов И группы, вторые входы бло ков вероятностного прореживания группы подключены к выходу блока памяти, первый вход которого является информаш « онным входом генератора, а второй вход блока памяти подключен к выходу коммутатора, первый вход которого является адресным входом генератора, а второй вход коммутатора подключен к первому выходу блока задания закона распределения, второй выход которого соединен с третьими входами блоков вероятностного прореживания группы, третий выход блока задания закона распределения соединен. с третьими входами коммутатора и блока памяти, первый вход блока задания закона . распределения является управляющим входом генератора, выход первого разряда циклического регистра сдвига соединен с; вторым входом блока задирая закона распределения, третий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов.

2. Генератор по и. 1, о .т л и ч аю шийся тем, что каждый блок ве11 976441 1 2 роатиостного прореживання содержит ре- которого является единичный вход первого гистр памятм, схему сравнения, элемент . триггера, нулевой вход которого обьеди» . Й и генератор равномернораспределенных нен с нулевым входом второго триггера .случайных чисел, вход которого является . и подключен к выходу дешифратора, выход первым входом блока и соединен с первым g первого триггера соединен с прямым входом элемента И, выход которого яв входом элемента ЗАПРЕТ, инверсный ляется выходом блока, выход генератора вход которого является вторым входом равномерно распределенных случайных блока, трегьим входом которого являетчисел соединен с первым входом схемы ся первый вход элемента И, выход кото рравнения, выход которой соединен с 30 рого соединен со счетным входом сче вторым входом элемента И, второй вход чика, установочный вход которого соединен схемы сравнения подключен к выходу pe» с выходом элемента ЗАПРЕТ и с едигистра памяти, первый и второй входы ничным входом второго триггера, выход которого являются соответственно вторым которого является третьим выходом блок третьим входами блока. р ка и соединен с вторым входом элемента

И.

3. Генератор по п. 1, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что блок задания за кона распределения содержит два тригге ра, элемент ЗАПРЕТ, элемент И, дешиф ратор и счетчик, выходы которого являются первым выходом блока и соединены с соответствующими входами дешифратора, группа выходов которого образует второй выход блока, первым входом

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР щ % 504196, кл,,606 t= 7/58 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

% 511579, кл. 606 F 7/58, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР.% 278167, кл. 606 F 7/58, 1968 гу (прототип).

976441

Составитель А. Карасов

Редактор Т. Кугрышева Техред 3. Палий Корректор Н. БурякЗаказ 9004/75 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4