Устройство для определения характеристик случайных импульсных потоков

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистическик

Республик (1 1) 734719

* ь р (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено27.12.77 (21) 2561927/18-24 с присоединением заявки .% (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.80, Бюллетень J% 18 (51) М. Кл.

С 06 Р 15/36

ГееударетевняыН кемитат

СССР пв делам изобретеиий к вткрытиЯ (53) УДК 681.333 (088. 8) Дата опубликования описания 18.05.80 (72) Авторы изобретения

Л. М. Аснин, Т. В. Иванова н К. Б. Сухомлпн (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЯ1ЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

СЛУЧАЙНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ПОТОКОВ

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения характеристик случайных процессов.

Известно устройство для определения одной из основных характеристик случайных импульсных потоков — функции распределения числа событий в фиксированном интервале времени, представля10 юшее собой упрошенные варианты станЛартных многоканальных аналнаатороа (1 .

Недостаток устройства — невозможность огределения корреляционных связей между событиями (в потоке нмпуль15 сов}.

Наиболее близким по технической ,сушности к иэобретению является устройство для определения функции распределении числа собьтий на заданном интервале, содержашее адресный счетчик, разрядные выходы которого соединены ,с соответствуюшимн входами дешпфрато ра, выходы которого соединены с первьь

2 ми входами элементов И, выходы которых подключены к входам соответствую ших счетчиков-накопителей, формирователь импульсов, вход которого является входом устройства, а выход соединен с первым входом первого переключателя, выход которого соединен с первым входом адресного счетчика, второй вход которого подключен к выходу второго переключателя, первый вход которого подключен к выходу элемента задержки, ююд которого соединен с выходом гене ратора импульсов, со входом счетчика нспьтганнй и спервым входом третьего нереключателя, выход которого подключен к вторым входам элементов И 121.

Недостаток известного устройства его ограниченные -функциональные воэможности по определению дйснерснп я корреляционной связи между числом событий.

Целью изобретения является расшире ние функпнональных возможностей уст» ройства, а именно: обеспечение возмож з 7347 ности определения дисперсии и корреляционной функции числа событий в фиксть

posaHHoM интервале времени, характеристик, весьма важных для изучения непуассоновских импульсных потоков. Дисперсия

5 и корреляционная функция числа событий определяется как

9(a)= 28zN< N (j

N > Йс 1О

Ур= — (2)

2.М,— И где N - среднее значение числа г событий в фиксированных интервалах времени

N — среднее значение числа событий в интервале времени 1 от произвольно выбранного события до конца интервала С содержащего это событие;

- среднее значение числа событий в интервале времени с т.е. в 1 -ом ! У интервале, следующим за интервалом, содержащем произвольно выбранное событие.

Таким образом, измерение дисгерсии и корреляционной функции числа событий в фиксированном интервале времени осуществляется реализацией следующих операций: разбивка исследуемого процесса на отрезки времени, равные фиксированным интервалам w (с произвольно выбранным З5 началом отсчета); измерение среднего числа событий за фиксированный интервал времени с отбор событий независимо от исследуемого процесса; измерение среднего числа событий на отрезках времени от отобранных событий до концов фиксированных интервалов х о, содержащих эти события; отбор t -ых фиксированных интервалов времени С;, следующих за интервалами, содержащими отобранные события; измерение среднего числа событий в интервалах времени с;; расчет дисперсии и коэффициентов корреляции для различных по формулам (1) и (2).

В соответствии с этим в известное устройство, позволяющее измерять распределение числа событий в фиксированных интервалах времени, вводятся новые элементы и связи таким образом, что обра- 55 зованное новое устройство, кроме старых ,операций, позволяет реализовать новые, вышеперечисленные.

19 ф

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены селектор импульсов, триггер, дополнительный элемент

И, элемент ИЛИ, дополнительный счетчик, вход которого соединен с выходом селектора импульсов и с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу адресного счетчика, а выход соединен с первыми входами дополнительного элемента И и элемента ИЛИ, второй вход дополнительного элемента И подключен к выходу генератора импульсов, а выход— к второму входу элемента ИЛИ, abaog которого соединен с вторым входом первого переключателя, второй вход второго переключателя соединен с выходом адресного счетчика, второй вход третьего переключателя подключен к выходу. формирователя импульсов и к входу селектора импул ьсов.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит формирователь 1 импульсов (прямоугольной формы), адресный счетчик 2, дешифратор 3, элементы

4 И, счетчик-накопитель 5, генератор 6 импульсов, элемент 7 задержки, счетчик

8 испытаний, селектор 9 импульсов, триггер 10 с раздельным запуском, дополнительный элемент 11 И, логический элемент 12 ИЛИ, дополнительный счеФчик 13, три переключателя 14, контакты

15-23 переключателей.

Принцип работы описываемого устройства заключается в следующем.

Два положения переключателей 14 соответствуют измерениям следуюших характеристик случайного импульсного потока:

a) распределение числа событий в фиксированных интервалах времени г; б) дисперсия и функции корреляции числа событий в фиксированных интервалах времени С, В первом режиме измерений попарно соединены следующие контакты трех переключателей 14 - 15-17, 18-20, 2123. При этом исследуемый сигнал поступает на вход формирователя 1 прямоугольных импульсов, который формирует прямоугольные импульсы равной амплитуды и длительности в моменты наступления событий (фиг. 2а) . Импульсы с выхода формирователя 1 прямоугольных импульсов подаются на первый счетный вход адрег:ного счетчика 2.

734719

Число, зафиксированное в адресном счетчике 2, соответствующее числу поступивших импульсов, параллельным кодом подается на дешифратор 3 и определяет появление напряжения на соответст- 5 вуюшем данному числу 1 -ом выходе дешифратора. Выходы дешифратора 3 соединены с первыми входами элементов

4 - 4,„И, и напряжение íà i -oM выходе дешифратора 3 служит «разрешаюшим для 1 -го логического элемента И. На вторые входы логических элементов 4 И поступают короткие импульсы (считывания) с генератора 6 импульсов (фиг. 2б), период следования которых равен длительности фиксированных интервалов .с. Эти же импульсы (импульсы сброса), но задержанные элементом 7 задержки, поступают на второй, сбросовый вход адресного счетчика 2. Импульс 20 считывания проходит на вход 1 -ого логического элемента И, поскольку только на него подано разрешающее напряжение.

Выходы элементов 4 И соединены со входами счетчиков- накопителей 5 и импульс с выхода -ого логического элемента

И поступает соответственно на вход -ого счетчика импульсов. По окончании регис трации импульс сброса приводит адресный счетчик 2 в исходное состояние. 30

Таким образом происходит регистрация каждого интервала времени т соответственно числу событий, наступаюших за этот интервал, в одном из счетчиковнакопителей 5. 35

Импульсы с генератора 6 проходят на выход логического элемента 11 И и далее через логический элемент 12

ИЛ Л на первый вход адресного счетчика

2. Первый импульс с генератора 6 за- 40 писывает" в адресном счетчике 2 число

2 и соот ветственно разрешаюшее напряжение появляется на втором выходе дешифратора 3, При этом импульсы с выхода формирователя 1 прямоугольных импульсов начинают поступать через втоpoé их элемент 4 Й на вход второго

c eT aû 5 импульсов. H TaK gaJIee, - 1 импульс генератора 6, поступивший на вход адресного счетчика 2,"разрешает прохождение импульсов с выхода формирователя 1 прямоугольных импульсов на вход счетчика-накопителя

5 . Й -ый импульс, поступивший на вход адресного счетчика 2, поступает с

Я дополнительного выхода адресного счетчика 2 на второй вход триггера 10 с раздельным запуском и через переключатель на второй сбросовый вход адресного. счетчика 2 и переводит их в исход ные состояния. При этом прекращается поступление импульсов на вход адресного счетчика 2. Этот цикл повторяется с поступлением каждого К-го импульса с выхода формирователя 1 прямоугольных импульсов. При этом число циклов фиксирует дополнительный счетчик 13, а общее число импульсов с генератора 6, т.е. обшее число фиксированных интервалов ь за время измерений, — счетчик 8 испытаний.

Таким образом, первый из и счетчиков-накопителей фиксирует общее число событий, наступивших в интервалах времени от произвольно выбранных событий до концов интервалов .с, содержаших эти собития, т.е. в интервалах времени 1. (фиг. 2 r). Среднее значение числа событий в,интервале времени L определяется по показаниям счетчиковнакопителей 5 и 13

h;

N =— =м где h — показание счетчика-накопи1 тепя 5 — показание счетчика 13.

По окончании измерений счетчик i -ого канала показывает число h. а счет1 чик 8 испытаний — обшее число интервалов Ч; — H.

Оценка распределения числа импульсов в интервапе определяется из выражения:

И;.

Р;ы- и <Ф = — =42. „. n .с +1 Н > " г где N — число импульсов в фиксирован-с ном интервале — интервал значений N регистри! 1+( руемых 1 - Я счетчиков импульсов.

Во втором режиме измерений попарно замкнуты контакты 16-17, 19-20, 22-23. При этом выход формирователя

1 прямоугольных импульсов соединен со входом селектора 9 импульсов и со вторыми входами элементов 4 И. Селектор

9 импульсов пропускает каждый Кгый входной импульс (фиг. 2в); таким обра« зом происходит отбор произвольных собыгий. К-тый импульс, прошедший на выход селектора 9 импульсов поступает на первый вход триггера 10 с раздельным запуском и запускает его.

Сигнал с выхода триггера 10 через логический элемент ИЛИ и переключатель поступает на вход адресного счетчика 2

7М719 8 формула изобретениs

7 и "записывает в нем число 1", при л определения хярактеУстройство длs опред с рнстик случайных импульсных потоков ржашее ый том им льсы с Выходя форми33овя» 5 выходы которого соединены с соответстимп льсов начинают поступать вуюшими входами дешифраторя, выходы которого соединены с первыми входами элементов И, выходы которых подключены ост ает на п вый вход допол к входам соответствующих счетчиков-наиительного логического элем ементя 11 И и 10 копителей, формирователь импульсов, вход разрешает прохождение импульсов с которого является входом устройства, я д соединен с первым входом первого переключатели выхОд кОторОго сОединен . с первым входом адресно ro счетчика, (i + 1)-ый счетчик второй вход которого подключен к вы(l = 1 2 3 ... n - 1) фиксирует общее число событий, поступивших в -ых интервалах времени, Вход кото го под чен к выход апеследуюших за интервалами, содержащими мента задери, вход к о го со д ен произвольно выбранные события, т.е. в с выходом генерато импульсов, о вх интервалах времени; (фиг. 2 « ). р д° С е- 0 нее значение числа событий в интеРвале дом третьего пере, ю„,теля. Выход кот врем ни .т.; определиетси по показаниям счетчиков-накопителей 5;+ < и 13 товИ,отличаюшееси тем, h+1 что, с целью расширения функциональных

"С М

I возможностей за счет дополнительного определении средних значений событий, Обшее число событий за время изменеобходимых для расчета дисперсии и ений - NK; где М - показание счет Р в корреляционной функции числа событий, . чики 1 3 импульсОВ; К - коэффициент в устройство введены селектор импульсов, отбора селектора 9 импульсов. 30 В Ус-ТРО триггер, дополнительный элемент И, элеОбшее число фиксированных интервамент ИЛИ, до«юлнительный счетчик, вход лов С. за время измерений - H (покязакоторого соединен с выходом селектора ние счетчика 8 испытаний). импульсов и с первым входом триггера, Таким образом, среднее значение числа второй вход которого подключен к выходу

Событий и фиксированньц«интервалах вре 35 адресного счетчика, а выход соединен с мени первыми входами дополнительного элед йК мента И и элемента ИЛИ, второй вход

Й дополнительного элемента И подключен

По окончании измерений по гюкязаниям щ к выходу генератора импульсов, а выход— всех счетчиков определяются дисперсии к второму входу элемента ИЛИ, выход и коэффициенты корреляции дпи сдвигов которого соединен с вторым входом пер1 = 1 2 3 . n - 1 по формулам, вого переключателя, второй вход второго

3. ° ° y ° ° ° ° преобразованным из () и (1) (2) переключатели соединен с выходом адрес« ного счетчика, второй вход третьего пе г а

I3(

„„т г импульсов.

Источники информации, 2НЬ„-W м об зо д р .50 пРинитые во внимание пРи экспеРтизе м об зом благодаря использованию эффекта смещенной выборки Ilpeg-, ° "Рский ° °

1972 ЗЗО важные дли исследовании случя ных им2. Курочкин С. С, Многомерные стаи ьсных потоков характеристики - диспул быт и фик- 55 тические анализаторы. М., дтомиздят, 1 ерсию и коррелицщо числя событий фик,. пе и 1968, с. 276. сированных интервалов времени.

7347 19

Siob

Составитель В. Жовинский

Редактор С. Лыжова Техред А. Шепанская Корректор М. Вигула

Заказ 222б/13 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ 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