Устройство для вычисления структурной и интервальной функций

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ И ИНТЕРВАЛЬНОЙ ФУНК1ЩЙ, содержащее п блоков коммутации, управляющие входы которых объединены и являются первым входом синхронизации устройства, одноименные выходы первой группы m выходов п блоков коммутации объединены и подключены соответственно к входам m сумматоров первой группы, одноименные выходы второй группы m выходов И блоков коммутации объединены н подключены соответственно к входам m счетчиков, выходы которых соединены соответственно с первыми входами гп блоков деления, вторые входы которых подключены соответственно к выходам m сумматоров первой группы , выходы № блоков деления и m счетчиков являются группой выходов устройства, отличающеес я тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены вторая И третья группы из п сумматоров, П квадраторов и распределитель им пульсов, вход которого является вторым входом синхронизации устройства , выходы распределителя импульсов .соединены соответственно с входами сброса П сумматоров . группы и с первыми входами п сумматоров третьей группы, вторые входы (Л которых объединены и являются первым информационным входом устройства , выходы п сумматоров третьей группы соответственно соединены с первыми информационными входами П блоков коммутации, вторые информационные входы которых соответстО ) венно подключены к выходам t квадра торов, входы которых соответственно подключены к выходам П сумматосо ел ров второй группы, информационные входы которых объединены и являются вторым информационным входом устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

135 A (! 9) (l l ) 4(s() С 06 F 15/336

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3693028/24-24; 3694521/24-24 (22) 24. 01. 84 (46) 07.07.85. Бюл. В 25 (72) С.А. Прохоров, С.Г. Иванов и В.Н. Балолипецкий (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбьппева (53) 621.3(088.8) (56) 1. Романенко А.Ф., Сергеев Г.А.

Вопросы прикладного анализа случайных процессов, М., "Советское радио", 1968, с. 189.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3402977/24, 05.08.82 (прототип). .(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

СТРУКТУРНОЙ И ИНТЕРВАЛЬНОЙ ФУНКЦИЙ, содержащее И блоков коммутации, управляющие входы которых объединены и являются первым входом синхронизации устройства, одноименные выходы первой группы m выходов п блоков коммутации объединены и под ключены соответственно к входам (и сумматоров первой группы, одноименные выходы второй группы tn выходов

l1 блоков коммутации объединены и. подключены соответственно к входам

Al с ч еeтTч иHкKоoв, выходы которых соединены соответственно с первыми входами в блоков деления, вторые входы которых подключены соответственно к выходам m сумматоров первой группы, выходы В блоков деления и tn счетчиков являются группой выходов устройства, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены вторая и третья группы из и сумматоров, A квадраторов и распределитель им пульсов, вход которого является вторым входом синхронизации,устройства, выходы распределителя импульсов.соединены соответственно с входами сброса rl сумматоров второй. группы и с первыми входами и сумма-, торов третьей группы, вторые входы которых объединены и являются пер вым информационным входом устройства, выходы rl сумматоров третьей группы соответственно соединены с первыми информационными входами

tl блоков коммутации, вторые информационные входы которых соответственно подключены к выходам ll квадраторов, входы которых соответственно подключены к выходам ll сумматоров второй группы, информационные входы которых объединены и являются вторым информационным входом устройства.

1 11661

Изобретение относится к измерению характеристик случайных процессов и предназначено для определе.ния в реальном масштабе времени структурных функций, а также интервальных корреляционных функций текущих стационарных случайных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами, и случайных потоков. 10

Известно устройство для определения структурной функции (1) .

Недостаток устрбйства связан с трудностями создания блока задержки, что ведет к усложнению 15 .устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, первый вход которого подключен к входу первого блока памяти, состоящего из п последовательно соединенных ячеек, выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков умножения, общее число которых равно П

Второй вход устройства подключен к входу второго блока памяти, состоящего из 1 последовательно соединенных ячеек, выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков вычитания, начиная с дополнительного, общее число которых равно и . Третий вход устройства подключен к вторым входам вычитания. Четвертый вход устройства подключен к вторым входам блоков умножения, начиная с дополнительного. Выходы блоков умножения и выходы блоков вычитания, начиная с дополнительного, подключены соответственно к первым и вторым входам соответствующих блоков коммутации, начиная с дополнительного, общее число которых равно

Пятый вход устройства подключен к третьим входам блоков коммутации, начиная с дополнительного. Выходы первой группы блока коммутации подключены к входам соответствующих сумматоров, общее число которых равно гп, Соответствующие выходы второй группы блоков коммутации объединены и подключены к входам соответствующих счетчиков, общее число которых равно Ф, выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков деления, общее число которых равно tn . .К вто20

35 рым входам блоков деления подключены выходы соответствующих сумматоров уП (2).

Недостатком известного устройства является то, что оно достаточно сложно для реализации и предназначено для корреляционного анализа. Непосредственное использование известного устройства для структурного анализа невозможно без дополнительных услоЖняющих переделок. Для вычисления временных задержек требуется большая разрядность ячеек второго блока памяти и блоков вычитания, так как на второй вход устройства подается абсолютное значение времени входного процесса. Кроме того, блоки памяти известного устройства должны обеспечивать параллельные сдвиги содержимого ячеек, что усложняет конструкцию блоков памяти, а наличие блока умножения, второго блока памяти и блоков вычитания усложняет корреля тор.

Цель изобретения — Упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для вычисления структурной и интервальной функций, содержащее П блоков коммутации, управляющие входы которых объединены и являются первым входом синхронизации устройства, одноименные выходы первой группы In выходов g блоков коммутации объединены и подключены соответственно к входам 1tl сумматоров первой группы, одноименные выходы второй группы rll выходов

rl блоков коммутации объединены и подключены соответственно к входам

Ф счетчиков, выходы которых соединены соответственно с первыми входами а блоков деления, вторые входы которых подключены соответственно к выходам In сумматоров первой группы, выходы п1 блоков деления и щ счетчиков являются группой выходов устройства, введены вторая и третья группы из 1 сумматор в, и квадраторов и распределитель импульсов, вход которого является вторым входом синхронизации устройства, выходы распределителя импульсов соединены соответственно с входами сброса и сумматоров второй группы и с первыми входами и сумматоров третьей группы, вторые входы которых

1166135. 4 з объединены и являются первым информационным входом устройства, выходы сумматоров третьей группы соот: ветственно соединены с первыми информационными входами h блоков коммутации, вторые информационные входы которых соответственно подключены к выходам 11 квадраторов, входы которых соответственно подключены к выходам И сумматоров второй группы, 10 информационные входы которых объединены и являются вторым информационным входом устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства1 на фиг. 2 - схема блока коммутации; на фиг, 3 — графики, поясняющие работу устройства. (Устройство для вычисления структурной и интервальной корреляцион.ной функций имеет вход 1, входы . 20

2 и 3, которые являются соответствующими информационными входами, и вход 4 являющийся входом синхронизации.

Устройство содержит распредели- д тель 5 импульсов, и сумматоров 6, й.квадраторов 7, 11 сумматоров 8, 0 ббллооккоов в 9 9 ккооммммууттааццииии, N сумматоров

10, 1п счетчиков 11 и п блоков 12 деления .. 30

В блоке 9 коммутации вход 13 является его соответствующим информационньиа входом. Блок 9 коммута- ции содержит ключи 14, выходы которых являются первой группой выходов

15 блока, вход 16 является другим

5 информационным входом блока, дешифратор 17, элементы И 18, выходы которых являются второй группой выходов 19 блока. Вход 20 блока 9 40 коммутации является его управляющим входом.

Структурная функция определяется,согласно формуле

С(9) - М((х() — x(e-U) $ (>)

При цифровой обработке случайных процессов структурная функция при равномерной дискретизации определяется следующим образом:

С(Л) -— -„ y (х Pg - х (I-Л)) (2). 50

5 где x(I) x(I дй), .C(J) = С(,Х и ), at =а,= союз,„„;„ — интервал дискретизации. 55

Для неравномерной дискретизации входного, процесса структурная функцИя вычисляется согласно формуле

5()

С (.У) = „Х х(?) -х(Х-S)J (3) где S(t) — число отсчетов интервалов времени.

Устройство может работать в следующих режимах.

Вычисление структурной функции входного процесса с регулярной: дискретизацией.

2. Вычисление вэаимоструктурной функции входного процесса с регулярной дискретизацией.

3. Вычисление автоинтервальной функции входной импульсной последовательности.

4. Вычисление вэаимоинтервальной функции входной импульсной последовательности.

5. Вычисление структурной функции входного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами.

6. Вычисление взаимоструктурной функции входного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами.

Рассмотрим работу устройства на примере 6-ro режима, как наиболее общего по отношению к остальным режимам.

На вход 1 устройства поступают синхроимпульсы первого входного процесса, по которым осуществляется обнуление соответствующих сумматоров 6 и 8 соответствующих групп, тем самым осуществляется суммирование в соответствии с принципом циркуляционной организации записи.

С приходом i+1-ro синхроимпульса первого входного процесса на вход

1 устройства, на вход 2 устройства поступает текущая разность между первым и вторым процессами: ! а

На вход 3 устройства поступает текущий интервал времени между текущими значениями первого и второго входных процессов:

gt „ = t — t;

В общем случае процесс представлен неравноотстоящими отсчетами времени. Суммирование текущих разностей входных процессов и текущих интервалов времени осуществляется в соответствии с принципом циркуля- ционной организации памяти.

1166135

5

Для подсчета взаимоструктурной : функции (фиг. 3) необходимо получить следующие разности между входными процессами, которые получаются в сумматорах 6 соответствующей группы при суммировании текущих разностей входных процессов:

= Ьу х = у<

У2 Л У2 7

Ь4=ЬХУ =х -у

hq= ЬУ,х = Уг — хг, Ьй= ЬУ4У3 = У4 У3

Ьг = ЬХ4У4 = Х4 У4 э

Ь8 — Ь х х4 = х х4

h — Ь У4х = y< х °

На выходах сумматоров 6 соответствующей группы получаются следующие разности:

Ь1 г У1 У1

=х -х

1в

< + Ьг+Ьз Х7 х1+х7

Х2 g7 Х1

+Ь + a,+Ь4=У, -x, +

+ Х вЂ” У2 = Х вЂ” Х, < 3 + Ь4 У2. X2 + Xg У2 хз

+ Ьг+ Ь4+ А4+ Ь = х3 — х, +

У3 3 У3

Ь3+ Ь4+ Ь = х3 — х7 + Уг — хз

У3

Ь1 Ь7 Ь4 Ь5

Х1+У4 Уз =У4- х<

Ь3+ Ь4+ Ь4 + < — У3 — Х2 + У4

У3 У4 х7

5 ь у3 Э У4 у>

=у -х

4 9 ý .Ь! Ьг Ь 4 Ь ф. 5 Ьб

= У4 - х „+ Х4 @"Q4 = х — х, и т»д» пы. По синхроимпульсу второго входного процесса у, поступающему с входа 4 устройства на управляющие входы блоков 9 коммутации, каждый блок 9 коммутации выдает квадрат сумм разностей, поступающий на соответствующий информационный вход на определенный выход первой группы и далее на определенный сумматор 10 соответствующей группы, номер которого соответствует коду временного интервала, находящегося на соответствующем информационном входе указанного блока 9 коммутации. Одновременно на выход с таким же номером второй группы выходов указанного блока 9 коммутации подается сигнал, который поступает далее на вход соответствующего счетчика 11 и изменяет его содержимое на +1. Таким образом, в каждом из т) сумматоров 10 группы накапливается сумма квадратов разностеи между отсчетами входных процессов, а в каждом счетчике 11 — количество таких разностей. Каждому сумматору 10 соответствует свой интервал времени между отсчетами. Блоки 12 деления делят содержимое сумматоров 10 группы на содержимое счетчиков 11, таким образом осуществляется усреднение результата. После прихода последней разности текущих значений процессов и текущих значений времени на выходах блоков 12 деления находятся искомые ординаты оценки взаимаструктурной функции процесса, представленные неравноотстояшими отсчетаМИ.

Таким образом, в результате суммирования текущих разностей входного процесса и циркуляционной организации памяти получаются

° необходимые разности. которые поступают на вход квадраторов 7. На выходах квадраторов 7 формируется квадрат сумм и на выходах сумматоров 8 соответствующей группы — . временные интервалы между текущими отсчетами. Квадрат сумм разностей с выходов квадраторов 7 подается на соответствующие информационные входы соответствующих блоков 9 коммутации, на другие информацион. ные входы которых подаются соответствующие им временные интервалы с сумматоров 8 соответствующей груп43

S0

В 5-м режиме работы устройства на вход 2 подаются текущие разности входного процесса, на вход 3 поступают текущие интервалы време" ни между отсчетами одного процесса, на входы 1 и 4 — синхроимпульсы очередного текущего значения процесса. При этом на выходах блоков 12 деления получают искомые ординаты оценки структ3рной функции входного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами. В

4-м (или 3-м) режиме на выходы 1 и 3 подаются текущие интервалы времени, соответствующие приходу оче редных импульсов входных импульс. ных последовательностей (или последовательности). На вход 4 устрой7 11661 ства подаются синхроимпульсы второй последовательности. При этом на выходах счетчиков 11 получают ор-. динаты корреляционной гистограммы..

Во 2-м (или 1-м) режиме на выход 2 устройства подается разность текущих значений процессов (или процесса), а на вход 3 — текущие интервалы времени. Причем процессы (или процесс) дискретизируются че- 10 рез равные интервалы времени. Синхроимпульсы дискретизации первого и второго процессов подаются на

1 и 4 входы устройств. При этом в блоках 12 деления получим искомые 15 усредненные ординаты оценки взаимоструктурной (или структурной) функции.

Блок 9 коммутации работает следующим образом (фиг. 2). 20

На соответствующий информационный вход 13 блока 9 коммутации поступает код, соответствующий квадрату разностей входных процес— сов с соответствующего квадрато- 2$ ра 7. Этот код поступает на информационные входы всех ключей 14. Одно-. временно с этим на другой информационный вход 16 блока 9 коммутации поступает код, соответствующий вре- З0 менной задержке с соответствующих сумматоров 8 группы. Этот код дешифрируется дешифратором 17 в сигнал на его определенном выходе. тот сигнал подается на первыи вход 35 соответствующего элемента И 18. С приходом синхроимпульса на управляю щий вход 20 блока 9 коммутации и далее на первые входы элементов

И 18 срабатывает тот элемент И 18, 40 на первом входе которого отсутст-, вует сигнал с дешифратора 17. На выходе этого элемента И 18 формируется сигнал, поступающий на соответствующий выход 19 второй группы 45 блока 9 коммутации и разрешающий прохождение информационного сигнала через соответствующий ключ 14 на соответствующий выход 15 первой группы блока 9 коммутации. Для по35

8 яснения работы устройства на фиг. 3 представлена таблица соответствия содержимого составляющих блоков устройства синхроимпульсам входных процессов. Квадраторы 7, блоки 12 деления, распределитель 5 импульсов, сумматоры б, 8 и 10 соответствующих групп, счетчики 11, дешифраторы 17, элементы И 18, ключи 14 являются узлами ЦВТ и могут быть выполнены на интегральных схемах.

В отличие от известного в предлагаемом устройстве отсутствуют блоки умножения и памяти, а для вычисления разности входного процесса используются сумматоры 6 группы, на вход которых подается не абсолютное значение входного процесса, что увеличивает разрядность второго входа устройства, а текущие разности входного процесса (циркуляционная организация памяти) ° Такая организация позволяет уменьшить разрядность второго входа устройства (Xq» ЬХ, = Х,, — Х;). Кроме того, в предлагаемом устройстве блоки умножения заменены на квадраторы, что существенно упрощает устройство. В предлагаемом устройстве отсутствует второй блок памяти и блоки вычитания, а для вычисления временных интервалов используются сумматоры 8 группы, на вход которых подается не абсолютное значение времени, а текущие интервалы времени между отсчетами (циркуляционная организация памяти). Такая организация позволяет упростить устройство .за счет отсутствия второго блока памяти и уменьшения разрядности второго входа устройства (; д „ = С„ +, — С;), а также вычислить значения структурной и интервальной корреляционной функций процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами, получа— емыии в результате адаптивной дискретизации яли коммутация без предварительного восстановления.

1166135

Фиг.f

1166135

1166135 о о

Составитель А. Иванова

Редактор А. Козориз Техред М.Гергель

Корректор М. Пожо

Заказ 4312/45 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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