Устройство для определения производной корреляционной функции

 

Изобретение касается измерения характеристик случайных процессов и предназначено для определения производной корреляционной функций текущих стационарных случайных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами . Цель изобретения. - ускорение получения результатов за счет устранения этапа определения значений корреляционной функции. Устройство содержит два квантователя 1 и 2, два блока памяти 3 и 4, четьфе блока регистров 5-8, два регистра 9 и 10, блок 11 вычитания , блок 12 умножения, блок 13 управления и интегратор 14. Устройство позволяет исследовать процессы с неравномерным темпом дискретизации. 2 ил. с S Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg 4 G 06 F 15/336

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н авторском саидктельствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3954265/24-24 (22) 16.09.85 (46) 23.04.87. Бюл. У 15 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) С.А.Прохоров, В.Н.Белолипецкий и С.Г.Иванов (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1257663, кл. G 06 F 15/336, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N - 1072057, кл. G 06 F 15/336, 1982; (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ.ПРОИЭВОДНОЙ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ (57) Изобретение касается измерения характеристик случайных процессов и

„„SU„„1305713 А1 предназначено для определения производной корреляционной функций текущих стационарных случайных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами. Цель изобретения. — ускорение получения результатов за счет устранения этапа определения значений корреляционной функции. Устройство содержит два квантователя 1 и 2, два блока памяти 3 и 4, четыре блока регистров

5-8, два регистра 9 и 10, блок 11 вычитания, блок 12 умножения, блок 13 управления и интегратор 14. Устройство позволяет исследовать процессы с неравномерным темпом дискретизации.

2 ил. С2

1305713

Изобретение относится к измерениям характеристик случайных процессов и предназначено для определения производной корреляционной функции текущих стационарных случайных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами.

Целью изобретения является повьппение быстродействия получения результатов за счет устранения этапа определения значений корреляционной функции (Ke).

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — структурная схема блока управления.

Устройство содержит (фиг.1) два квантователя 1 и 2, два блока 3,4 памяти, четыре блока 5-8 регистров, два регистра 9,10, блок 11 вычитания, блок 12 умножения, блок 13 управления 20 и интегратор 14.

Блок управления (фиг.2) содержит два счетчика 15,16, реверсивный счетчик 17 три ключа 18-20 два элемента

Ф Э

25 сравнения 21,22, триггер 23, сумматор

24, регистр- 25 памяти, генератор 26 тактовых импульсов и формирователь

27 импульсов.

Пусть исследуемый процесс представ а 30 лен неравноотстоящими отсчетами x„ соответствующими отсчетам времени

t Пусть, кроме того, известно, что на каждом адаптивном интервале дискретизации исследуемый процесс аппроксимирован йолиномами нулевого порядка, 35 т.е. (t) = x; 1(t;(tc t; ), (1) причем — 1 - . (N — 1); t )О;,„= T. о

Первую производную КФ в произвольной точке 1, можно записать как (),= У ш "() "() (2) 45

Ь- 0 где — сколь угодно малый интервал времени;

R„(() — значение КФ в точке

RÄ(1+Ь) — значение КФ в точке (1+6) .

Выражение для оценки КФ можно записать следующим образом:

Т, В (с) = — x(t) ° x(t +") dt, (3) о где Т:= Т

1 1

Т вЂ” длительность реализации процесса.

Подставив выражение (3) в (2), по лучим т!

Rx(6) = Ыш — — ) x(t)Lx(t +

Тб) о

+ c + ) — х(+1,) dt. (4) Алгоритм работы устройства следующий: о о

N-1

R„(t) = Iim — — Q х; -х„ +

1 -+ 0 Т 1! i=1 о

1" о о о

М-!

+ x 1 = -,, х; х — X (5) !

Здесь точка К„ и точка L, определяются из условий

До начала работы устройства в регистр 25 (фиг.2) заносится код, соответствующий количеству определяемых ординат производной КФ, т.е. макси1:к; t! + ь !! +! ф к!+!

Таким образом, выражение (5) явля ется оценкой производной КФ при аппроксимации исследуемого процесса по линомом нулевого порядка °

Устройство работает следующим образом.

Квантователи 1 и 2 осуществляют передачу в соответствующие блоки 3 и 4 памяти заданного объема выборки N о исследуемого процесса x;(i = 1 — N) и соответствующих меток времени причем N — число, не превышающее по величине объем памяти блоков 3 и 4 памяти. Блоки 5-8 регистров осуществляют воспроизведение заданной последовательности сигналов и соответствующих меток времени блоков 3 и 4 памяти и передачу их на входы соответствующих регистров 9, 10 и блок 13 управления соответственно., Перед началом работы регистры 9, 10 и 25, счетчики 15,16 и 17 обнулены, триггер 23 находится в нулевом состоянии. При этом ключ 20 закрыт запрещающим сигналом с выхода элемента 22 сравнения, поскольку содержимое счетчика 16 не превышает содержимое регистра 25 (фиг,2). мальному интервалу корреляции. После этого срабатывает элемент 22 сравнения и разрешающим сигналом открывает ключ 20, в результате чего импульсы с генератора 26 начинают проходить на входы ключей 18 и 19. Причем ключ

19 закрыт запрещающим сигналом с триггера 23, а ключ 18 открыт разрешающим сигналом с инверсного выхода того же триггера,23, поскольку последний 10 находится перед началом работы в нулевом состоянии.

Первый импульс с генератора 26 увеличивает содержимое счетчика 15 на

+ единицу и перебрасывает триггер 23 в 15 единичное состояние, таким образом запирая ключ 18 и открывая ключ 19.

Адрес с выхода счетчика 15 поступает по первому адресному выходу блока 13 управления (фиг.1) на адресные входы 20 первого и третьего блоков регистров

5 и 7, которые выбирают из блоков 3 и 4 памяти соответственно первый ото счет х, процесса и первую метку времени t . Причем отсчет процесса поступа

I ет на вход регистра 9, а метка времени поступает через первый вход блока о

13 управления на первый вход сумматора 24 (фиг.2), где после суммирования с содержимым счетчика 16 поступа- 30 ет на первый вход элемента 2l сравнения.

Второй импульс с генератора 26 через открытие, ключи 20 и 19 увеличивает содержимое счетчика 17 на единицу. 35

С этого момента начинается поиск точки К», удовлетворяющей условию (6).

Этот поиск осуществляется следующим образом: через второй адресный выход блока 13 управления содержимое ревер-40 сивного счетчика l7 поступает на адресные входы второго и четвертого блоков 6 и 8 регистров, которые выбирают из блоков 3 и 4 памяти соответственно очередной отсчет процесса и 45 соответствующую ему метку времени и передают их соответственно на вход регистра 10 и на второй вход блока 13 управления. Так происходит до тех пор, пока не нарушится условие (6).

При этом срабатывает элемент 21 сравнения, который вырабатывает разрешающий сигнал на своем выходе. Этот сигнал по своему нереднему фронту поступает на вход вычитания реверсивного счетчика 17 и уменьшает его содержимое на единицу. Новое уменьшенное содержимое этого счетчика 17 вызыва1305713 4 ет выбор предыдущего отсчета .процесса и его метки времени из блоков 3 и

4 памяти. При этом снова начинает выполняться условие (6), т.е. элемент

21 сравнения закрывается и задний фронт разрешающего сигнала с выхода элемента 21 сравнения поступает на вход формирователя 27 импульсов, который формирует короткий сигнал через определенное время задержки, достаточное для срабатывания блока 1l вычитания и блока l2 умножения. Короткий сигнал с выхода формирователя 27 импульсов через первый управляющий выход блока 13 управления поступает на управляющие входы интегратора 14 (фиг.1) и регистров 9 и 10. Для первого отсчета процесса на информационном входе интеграторч 14 находится

<ноль. Поэтому по первому управляющему сигналу в нем информация не накапливается, а в регистры 9 и IO заносятся о о значения отсчетов х и х„, . Этот же

1 сигнал с выхода формирователя 27 импульсов устанавливает триггер 23 в нулевое состояние, открывая ключ 18 и закрывая ключ 19, подготавливая та" ким образом поиск точки, Этот поиск осуществляется аналогично поиску точки К, только для соответствующего условия (6). После нахождения этой точки на первом входе блока 11 вычитания находится значение отсчета о о х„,, на втором его входе х„, на перк вом входе блока 12 умножения — х,, на втором его входе — разность (х о

Ь1 — х „, ) и на входе интегратора 14, соответственно, — промежуточное произведение х, („, — х „, ) .

По сигналу с выхода формирователя 27 импульсов через первый управляющий выход блока 13 управления это частичное произведение накапливается в интеграторе 14. По этому же сигналу в регистр 9 записывается последуюо щее текущее значение процесса х, а

2 э в регистр 10 записывается значение о процесса х,, которое для следующего о цикла становится значением х, т.е.

"2 () L становится точкой К . После этого начинается поиск (° ) L, т.е.

2в увеличивается содержимое счетчика 15 на единицу, закрывается ключ 18 и открывается ключ 19 и т.д. до следующего срабатывания формирователя 27 импульсов и т.д. Процесс накопления происходит до тех пор, пока не переполнится реверсивный счетчик 17. Это

1305713 6 вых импульсов соединен с информацион ным входом первого ключа, управляющими а вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, выход первого ключа соединен с информационными входами второго и третьего ключей, выход второго ключа соединен со счетным входом первого счетчика и с вторьп установочным входом триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, прямой выход триггера соединен с управляющим входом третьего ключа, выход которого соединен с входом суммирования реверсивно "o счетчика, вход вычитания которого соединен с выходом второго элеМ мента сравнения и входом формирователя импульсов, выход переполнения пербудет соответствовать перебору всех отсчетов реализации исследуемого про цесса. При этом на выходе интегратор

14 находится значение производной КФ

По сигналу переполнения реверсивного счетчика 17 с его выхода переноса об нуляется счетчик 15, увеличивается содержимое счетчика 16 на +1 (т.е. подготавливаются условия для измерения производной .КФ в следующей ординате) и через второй управляющий выход блока 13 управления обнуляются регистры 9 и 10 и интегратор (4 чере свои установочные входы.

Процесс вычислений повторяется до тех пор, пока не переберутся все ординаты производной КФ на максимально интервале коорреляции.

Как только содержимое счетчика 16 станет больше содержимого регистра 2 20 (фиг.2), сработает второй элемент 22 сравнения и закроется ключ 20, тем са мым запретив прохождение импульсов с генератора 26 импульсов. Устройство заканчивает свою работу. 25

Формула изобретения

Устройство для определения произ— водной корреляционной функции, содерЖащее первый квантователь, два блока памяти, три блока регистров, блок уп- З0 равления, содержащий генератор тактовых импульсов, блок умножения и интегратор, выход которого является вы1одом устройства, а информационный

Вход соединен с выходом блока умножения, информационный вход первого квантователя является первым информационым входом устройства, а выход соединен с информационным входом первого блока памяти, выходы первого и второго блоков регистров подключены к. груьЖе адресных входов первого блока памяти, группа информационных выходов которого подключена к одноименным входам первого и второго бло 5 ков регистров, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй квантователь, четвертый блок регистров, два регистра, блок вычитания, в блок управления введены два счетчика, реверсивный счетчик, триггер, три ключа, два элемента сравнения, сумматор, регистр памяти и формирователь импульсов, выход которого сое- 55 динен с первым установочным входом триггера, с входами начальной уста" новки первого и второго регистров и интегратора, выход генератора тактоного счетчика соединен с установочным входом второго счетчика, с управляющими входами первого и второго регистров и интегратора, с входом переноса реверсивного счетчика, выход первого счетчика соединен с адресными входами первого и третьего 6поков регистров, выход реверсивного счетчика соединен с адресными входами второго и четвертого блоков регистров, выход второго счетчика соединен с первыми входами сумматора и первого элемента сравнения, второй вхоц которого соединен с выходом регистра памяти, второй вход сумматора соединен с выходом третьего блока регистров, выход сумматора сое-. динен с первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого соединен с выхоцом четвертого блока регистров, информационный вход второго квантователя является вторым информационным входом устройства, выход второго квантователя соединен с информационным входом второго блока памяти, группа информационных выходов которого соединена с одноименными входами третьего и четвертого блоков регистров„ выходы которых соединены с группой адресных входов второго блока памяти, выход первого блока регистров соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход второго блока регистров соединен с информационным входом второго регистра и с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго регистра, а выход соединен с вторым входом блока умножения.

1305713

Составитель Е.Ефимова

Редактор С.Пекарь Техред В.Кадар Корректор А.Зимокосов

Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1454/48

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4