Генератор случайного процесса

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании систем с учетом влияния на них случайных внешних воздействий, при построении стохастических вычислительных и моделирующих устройств, а также при построении автоматизированных испытательных комплексов. Цель изоб|5етения - расширение области применения за счет формирования сигналов ср случайными формами. В генераторе формируется поток импульсных сигналов, в котором с заданными (управляемыми) вероятностями появляются импульсные сигналы любыхтребуемых форм (из заранее выбранного набора программируемых форм), а параметры отдель-~1з

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 G 06 F 7/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ.СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4766026/24 (22) 05.12.89 (46) 23.02.92. Бюл. М 7 (71) Минский радиотехнический институт . (72) Э.А.Боканович, А.И.Волковец, Н,А.Во лорова и T.M.Êðèâîíîñîâà (53) 681,3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 957205, кл. 6 06 F 7/59, $980. Авторское свидетельство СССР

М 1008739, кл; G 06 F 7/58, 1981. (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании систем с учетом влияния на них случайных внешних воздействий, при построении стохастических вычислительных и моделирующих устройств, а также при построении автоматизированных испытательных комплексов. Цель изобретения расширение области применения за счет формирования сигналов со случайными формами. В генераторе формируется поток импульсных сигналов, в котором с заданными (управляемыми) вероятностями появляются импульсные сигналы любых требуемых форм (из заранее выбранного набора программируемых форм), а параметры отдель„„SU„„1714597 А1 ных сигналов (амплитуды, длительности основания, полярности, интервалы между соседними сигналами) могут:быть как случайными, так и детерминированными величинами (в произвольных сочетаниях), причем случайные параметры могут подчиняться любым требуемым функциям распределения вероятностей. Это позволяет существенно расширить класс формируемых случайных процессов и, в частности, формировать случайные процессы с полимодальными функциями спектральной плотности мощности и аппроксимировать случайными импульсными г1роцессами различные реальные внешние воздействующие факторы. Указанные функциональные воз- а можности генератора случайного процесса обеспечиваются за счет того, что он содержит элемент И, блок формирования временных параметров и второй датчик случайных .. чисел. Использование перечисленных компонентов. и организация соответствующих связей обеспечивают высокую эффективность предлагаемого. генератора при его автономном использовании (без управляющей ЭВМ) и существенно упростигь процесс имитации нестационарных случайных процессов. 1 ил.

Ю У

1714597

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании систем с учетом влияния на них случайных внешних воздействий, при построении стохастических вычислител ьных и моделирующих устройств, а также при построении автоматизированных испытательных комплексов, Целью изобретения является расширение области применения генератора эа счет обеспечения возможности формирования последовательности импульсных сигналов со случайными параметрами и случайными формами сигналов, выбираемыми иэ некоторого (заранее подготовленного) набора форм. Набор форм импульсов может быть произвольным, каждая форма является программируемой и вероятность выбора каждой формы управляемая.

Сущность изобретения заключается в том, что в генераторе случайного процесса обеспечивается возможность формирования потока импульсных сигналов, в котором с заданными (управляемыми) вероятностями появляются импульсные сигналы любой требуемой формы (иэ заранее выбранного набора форм), а параметры отдельных сигналов (амплитуда, длительность основания, полярность, интервал между соседними сигналами) могут быть кэк случайными, так и детерминированными величинами (в произвольных сочетаниях), причем случайные параметры могут подчиняться любым требуемым функциям распределения вероятностей. Это позволяет существенно расширить класс формируемых случайных процессов и, в частности, формировать случайные процессы с полимодальными функциями спектральной плотности мощности и аппроксимировать случайными импульсными процессами различные реальные внешние воздействующие факторы.

Формирование случайных импульсных потоков с большим числом управляемых параметров сигналов и со случайно выбираемыми формами достигается за счет того, что в блоке памяти, разделенным на зоны, каждая из которых соответствует определенной форме импульсного сигнала, хранятся коды ординат единичных импульсных сигналов различных требуемых форм. С помощью дополнительно введенного датчика случайных чисел, формирующего случайные коды, подчиняющиеся требуемым функциям распределения вероятностей, обеспечивается обращение к зоне памяти, соответствующей некоторой форме, в результате чего в выходном потоке появляется сигнал выбранной формы с заданными вероятностями.

55 ределяющих значения длительностей сигналов и пауз между импульсами.

Генератор 8 импульсов формирует тактовую последовательность импульсов для синхронизации и управления работой предлагаемого генератора.

На чертеже представлена структурная схема генератора случайных процессов, Генератор случайных процессов содержит первый 1 и второй 2 датчики случайных чисел, элемент И 3, триггер 4, коммутатор 5, первый 6 и второй 7 блоки деления, генератор 8 импульсов, блок 9 формирования временных параметров, счетчик 10, блок 11 памяти, блок 12 умножения. цифроаналоговый преобразователь 13 и модулятор 14.

Первый датчик 1 случайных чисел предназначен для формирования групп кодов, определяющих значения случайных параметров (амплитуды А, длительности основания импульса т и паузы Т), текущего формируемого импульса, причем старший разряд кода, определяющий амплитуду сигнала, является признаком полярности.

Второй датчик 2 случайных чисел предназначен для формирования кода, определяющего ном" р формы текущего импульса из заданного набора форм, хранимого в.блоке 11 памяти в виде кодой ординат единичных импульсных сигналов.

Элемент И 3 предназначен для формирования сигнала опроса датчиков 1 и 2 случайных чисел, который возникает при окончании формирования паузы между импульсамии.

Триггер 4 предназначен для выработки управляющих сигналов, разрешающих работу блока 11 памяти и определяющих этапы формирования собственно импульсного сигнала (триггер в единичном состоянии) или паузы между соседними сигналами (триггер в нулевом состоянии).

Коммутатор 5 предназначен для организации подключения к информационным входам второго блока 7 деления частоты кодов с второго или третьего выходов датчика

1 случайных чисел, определяющих значения длительности оснований текущего импульса или паузы между сосеДними сигналами.

Первый блок б деления частоты обеспечивает формирование опорной последовательности импульсов с определенной частотой в соответствии с масштабами времени при формировании импульсов или пауз между ними.

Второй блок 7 деления частоты предназначен для задания скорости заполнения тактовыми импульсами счетчика 10 в соответствии со значениями случайных кодов, поступающих с выхода коммутатора 5 и on1714597

20

25 случайной полярностью.

Генератор случайного. процесса работа- 30

40

Блок 9 формирования временных параметров предназначен для хранения и выдачи кодов, определяющих временные масштабы длительностей импульсов и пауз между соседними сигналами для различных форм импульсов.

Счетчик 10 служит для формированйи последовательности адресов, по которым считывается информация из блока 11 памяти.

Блок 11 памяти предназначен для хранения кодов ординат единичных импульсных сигналов различных требуемых форм, Блок 12 умножения служит для выработки кодов, определяющих текущие значения процесса путем умножения кодов ординат единичных импульсов на случайные коды амплитуд текущих импульсов.

Цифроаналоговый преобразователь 13 предназначен для преобразования в аналоговый сигнал последовательности кодов, определяющих текущие значения формиру-. емого процесса, Модулятор 14 полярности преобразует последовательность импульсов постоянной полярности, поступающую от цифроаналогового преобразователя 13, в последовательность сигналов с заданной (раэличной) ет следующим образом.

Каждый цикл начинается с формирования вторым датчиком 2 случайных чисел кода номера формы текущего (формируемого) импульса, этот код является управляющим для выработки датчиком 1 случайных чисел групп кодов, определяющих значения случайных параметров (эмплитуды, длительности и паузы между импульсами) текущего сигнала. Значения параметров импульсов формируются по заданным для каждой формы импульса (управляемым) законам распредепвния. При формировании длительности импульса триггер 4 находится в единичном состоянии. Разрешающий сигнал с прямого выхода триггера 4 поступает на управляющий вход блока 11 памяти и разрешает его работу. Этот сигнал поступает на управляющий вход коммутатора 5, который обеспечивает поступление на .информационный вход второго блока 7 деления частоты кода, определяющего значение длительности текущего импульса.

Далее сигнал поступает на младший разряд входа блока 9 формирования временных параметров и разрешает считывание информации из области блока 11 памяти, в которой записаны коды, определяющие временные масштабы длительности импульсов.

На выходе второго датчика 2 случайных чисел зафиксирован код, определяющий номер типа (форму) текущего импульса. Этот код поступает на вход первого датчика 1

5 случайных чисел и разрешает формирова.ние кодов случайных параметров (амплитуды, длительности основания импульса, паузы между импульсами) соответствующего типа (формы) импульсного сигнала, причем старший разряд кода амплитуды является признаком полярности формируемого импульса.

Код с выхода второго датчика 2 случай ных чисел поступает также на один из адресных входов блока 11 памяти, разрешая считывание информации из зоны, соответствующей выбранному типу(форме) импульса.

Код номера формы импульса поступает на вход блока 9 формирования временных параметров, с выхода которого считывается код временного масштаба длительности текущего импульса соответствующей формы.

Код временного масштаба длительности сигнала поступает на управляющий вход первого блока б деления частоты, на вход которого подается тактовая последовательность импульсов с выхода генератора 8 импульсов.

На выходе первого блока.б.деления частоты формируется последовательность импульсов с частотой обратно пропорциональной кода Ь масштаба времени длительности импульсов. Эта последовательность импульсов поступает на вход второго блока 7 деления частоты, на управляющий вход которого с выхода коммутатора 5 поступает код,„-, определяющий длительность текущего импульса. Таким образом, на выходе второго блока 7 деления частоты формируется последовательность импульсов, интервалы между которыми пропорциональны коду масштаба времени длительности импульса и случайному коду

5 длительности текущего импульса, Эта последовательность, поступая на счетный вход счетчика 10, обеспечивает выработку адресов с требуемой частотой. Таким образом обеспечивается формирование длительности импульса т =1 К,а"Ку 2 где тг1 — тактовый интервал между импульсами, вырабатываемый генератором 8 импульсов:

5 мт — код масштаба длительностей;

К вЂ” случайный код длительности импульса;

m — разрядность счетчика 10 адреса.

Далее последовательность кодов с выхода счетчика 10 поступает на адресный

1714597

50 вход блока 11 памяти, на выходе которого вырабатывается последовательность кодов ординат импульса соответствующей формы.

Эти коды. поступают на первый вход блока

12 умножения, на второй вход которого с выхода датчика 1 случайных чисел поступает код, определяющий величину амплитуды . текущего импульса. Таким образом на выходе блока 12 умножения вырабатывается последовательность кодов, определяющих форму соответствующего импульса с заданной амплитудой, которая поступает на вход цифроаналогового преобразователя 13, На выходе последнего формируется последовательность импульсов, представляющая собой требуемый процесс, однако все сигналы в нем имеют одинаковую полярность, Импульсный процесс с выхода цифроаналогового преобразователя 13 поступает на информационный вход модулятора 14, на управляющий вход которого поступает старший разряд кода амплитуды, значение которого (О или 1) определяет полярность текущего (формируемого) сигнала на выходе модулятора 14, Таким образом, на выходе модулятора 14 (который является выходом предлагаемого генератора случайного процесса) формируется поток сигналов с требуемыми амплитудами, длительностями и полярностями.

При достижении счетчиком 10 максимального значения на выходе переполне-, ния этого счетчика появляется сигнал, который поступает на вход триггера 4 н по заднему фронту переводит его в противоположное состояние, Этот сигнал поступает на первый вход элемента И 3, но не проходит на его выход, так как до окончания сигнала на втором входе элемента И 3 находится запрещающий сигнал.

Запрещающий сигнал с выхода триггера 4 поступает на управляюц,ий вход блока

11 памяти и запрещает считывание информации. Этот сигнал, проходя на управляющий вход коммутатора 5, обеспечивает подачу на вход второго блока 7 деления частоты кода, определяющего длительность паузы формируемого импульсного сигнала.

Сигнал с выхода триггера 4 поступает на младший разряд входа блока 9 формирования временных параметров и разрешает считывание кода, определяющего временной масштаб длительности паузы. Таким образом, состояние триггера 4 определяет фазу формирования длительности импульса или паузы между соседними импульсами, Код с выхода блока 9 формирования временных параметров поступает на управляющий вход первого блока 6 деления частоты, на выходе которого формируется последовательность импульсов с частотой, обратно пропорциональной коду К„,.масштаба времени длительности паузы между импульсами. Эта последовательность поступает на вход второго блока 7 деления частоты, на управляющий вход которого с выхода коммутатора 5 поступает код, определяющий длительность паузы. Таким образом, на выходе второго блока 7 деления частоты формируется последовательность импульсов, интервалы между которыми пропорциональны кода, масштаба времени длительности паузы, умноженному на случайный код длительности паузы каждого текущего импульса, Эта последовательность, поступая на вход счетчика 10, обеспечивает формирование адресов с требуемой частотой. Таким образом обеспечивается формирование паузы длительностью

Т=1г мт 4 2 " где tr — тактовый интервал между импульсами. задаваемый генератором 8 импульсов;

kMT — код масштаба длительности паузы;

k — случайный коддлительности паузы;

m — разрядность счетчика 10 адреса. ) При достижении счетчиком 10 максимального значения (2ш) на его выходе формируется сигнал, который поступает на вход триггера 4 и переводит его по заднему фронту в противоположное (единичное) состояние. Этот сигнал проходит на выход элемента И 3 и, поступая на входы задания значений случайных параметров первого 1 и второго 2 датчиков случайных чисел, разрешает следующий этап формирования текущего импульса (с требуемыми амплитудой, длительностью основания импульса и паузой). На выходе второго датчика

2 случайных чисел вырабатывается код, соответствующий новому номеру типа (форме) импульса, и процесс формирования сигнала повторяется.

Предлагаемый генератор позволяет формировать последовательность импульсных сигналов произвольных программируемых форм со случайными, распределенными в соответствии с требуемыми законами значениями амплитуд А, длительностей оснований и интервалов между соседними импульсами.

Формула изобретения

Генератор случайного процесса, содержащий цифроаналоговый преобразователь блок умножения, счетчик, первый датчик случайных чисел, коммутатор, триггер, генератор импульсов, блок памяти„два блока деления частоты и модулятор, выход которого является выходом генератора, выход генератора импульсов соединен с входом

1714597

Составитель И.Загорбина

Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Редактор M,Áëàíàð

Заказ 694 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 первого блока деления частоты, выход которого подключен к входу второго блока деле-. ния частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика, прямой выход триггера соединен с входом управления считыванием блока памяти, выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен . c информационным входом модулятора, о тл.и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения генератора за счет формирования сигналов со случай н ы ми формами, генератор содержит элемент И, блок формирования временных параметров и второй датчик случайных чисел, выход которого соединен с входом задания значений случайных параметров первого датчика случайных чисел, со старшими разрядами входа блока формирования временных параметров и со старшими разрядами адреса блока памяти, младшие разряды которого подключены к информационному выходу счетчика, выход переполнения которого соединен с первым входом элемента И и с нулевым входом триггера, 5 инверсный выход которого подключен к второму входу элемента И, выход которого соединен с входом запуска второго и первого датчиков случайных чисел, первый выход которого подключен к второму входу блока

10 умножения и к входу управления модулятора, прямой выход триггера соеДинен с младшим разрядом входа блока формирования временных параметров и с управлэощим входом коммутатора, информационные вхо15 ды которото подключены к втерому и третьему выходам первого датчика случайных чисел, выход коммутатора соединен с управляющим входом второго блока деления частаты, выход блока . формирования

20 временных параметров подключен к управляющему входу первого блока деления частоты.