Устройство для определения законов распределения вероятностей случайных процессов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения вероятностных характеристик случайных процессов . Целью изобретения является повышение быстродействия. Цель достигается за счет введения m каналов, содержащих m коммутаторов, (т-1) усилителей , m интеграторов, m блоков определения среднеквадратичного значения , а также блок управления, 3 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 G 06 F 15/36 ф .е ". е ( е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИе)"

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3638522/24-24 (22) 15.07.83 (46) 23.03.86.Бк)л. И 11 (72) В.И.Жданов, В.А.Одинцов и С.А.Попов (53) 681.333 (088.8) (56) Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М.: Энергия, 1972, с,329.

Авторское свидетельство СССР

11 834709, кл. G 06 Р 15/36, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОНОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения вероятностных характеристик случайных процессов. Целью изобретения является повышение быстродействия, Цель достигается за счет введения m каналов, содержащих ш коммутаторов, (m-1) уси-. лителей, ш интеграторов, m блоков определения среднеквадратичного значения, а также блок управления ° 3 ил.

)22СОО8

Изаб12етение ОтнОс{{тся к Вычисли тельной тeõíl{êå и может быть испаль-. зо I- HI{{3 для автаиати че { "<0 га из мере ни{{ вероятностных характеристик случайных процессов кжсгаха{!альнь;2: истОЧ ников.

Цель изобретения — повышение быст— радействия,На фиг,1 приведена структурная электрическая схема; на фиг.2 †. струк турная электрическая -хема измерительного канала; на фиг.3 — cтруктурная электрическая схема блока управленин. устройство содержит m иэиерительньгх каналов 1.,-. мультиплексор 2, счетчик 3 адреса, арифметический блок «{, бпок 5 паиятиу ву«ину .э., блок 7 управления, генератор 8 импульсов, счетчик Э импульсов выборки, генератор 1G тактовых импульсов,, шинь{ 11 — 13 коммутатор 1 I блок II.5 согласования,. регулируемые усилители 16, блок 7 определения среднеквадратичного зна-. чения, масщтабирующий блок 18, ажшитудный дискриминатор 19, интегра— тор 19... и{ггегратор 20, распределитель 7! импульсов„. уетчи{, 2 адресраспре, целитель 23 импульсов,, (pGpMI раватель 2«{ временных интервалов, счетчик 25 циклов, генерато 2 2{2 команд, шину 27 .

У" тройства работает след гющи{2 образОм, Измерение значения функции распределения F В тачке для кажда. О исследуемого процесса х, (t) 1 (где

)..., к; к — число Входов каждого 2,у 1 1

m, m — числа измерительных каналов 1) основано на методе дискретных

Выборок. Значение реализации х (t, 1)

И „ сравнивается с уровнеи ".íàëèçà

С,, т, е, Бычисляе гся функция ,11

1, если ".„; ({ ) С;„

{ 12,, е сл и х;, с ) - С " 5 представляю«цая собой бинарнь:й с:ирне21, Полученные значения 12 суииируют11 ся В дискретные моменты времени N за.— теи вычисляется среднее значение накопленной суимь{

12" в

F — 1

11 у где 1 = 1, ., N,. N — объем Выборки, ЯВЛЯЮЩЕЙСЯ OIICHKIIII BC PO {{7 H{ICÒH ПРЕВЫ

«зу«-ния ис следуемой реализации порога

С . „Значение функции распределения

1 — Р(3)

* Ij 1

Бьяк«сление оценки накопленной суммь Р для всех х в устройстве осущест

11 Г 12 вля1 тся параллельно-последовательным,е. параллельно вычисляютh; и Р, дпя m Входных

11 и процесс измерения пов< р аз . Обще е число автомаметодои, т ся функции реализаций торяется в тически анализируемых процессов равно произведению m на J{

Для получения сопоставимых значений оценок Р;, .-{ри некотором фиксираВанчам пороге С необходимо знать

Величину дисперсии (мощности) для

Р 2 каждого исследуемого случайного сигналаа и по известной дисперсии вычис;«ить нормированные энач ения Р;

Дпя того „чтобы исключить дополни тел ь ные Вычисления и упростить алгоритм обработки, в устройстве для

ПО,;1У1{ЕНИЯ гч1ОPIPO{1 аHНЫХ ЗиаЧЕНИй

11 с существлястся измерение среднеквадратичного значения случайного

1. — {«о эффи{„{{ент пропорииональ1 «:.1 ,«Оу Т{Л

3 предлагаемом устройстве ж ожестJo исследуемых случайных процессов

1 х, («) «{осгупае- одновременно на

12 с:.>Ответствующ{ле Входы ш {лзмерительных

K="I1IBJIOB 1

Рассмотри работу $ стрОйстВа с не - C ко."opn го момента Вре мени „ОпределяеII 1 ио{о импульсом «1ачало измерений",.

: у. 11

i .I7;2{Ill с Пуск постуг:ает на первый

В" ад р аспр у=-де {«ителя 2!, который вы:;-: "«c гl-,:í7å" передний франт строба из .:IIIIIIÿ 7 1 теи cамь«м разрешая про—

Х ОХУ::, Е H 2{ < Т:- . К Г О В Ь«Х И МП У Л Ь C Î В С В Ы Х O

l е1:у а ГО«2 cI 1 СJ так тО Вых импу льсо  —.е;:е..-- второй Вход распределителя 21, яв; яющийся Вторым входом блока 7 управления, В в вход счетчика ? 2 адреc<-= 1<оианд В у;ервый Вход распредели;-яя 2.3, С выхода распределителя 23, являющегося {7 «2р«я-. выходам блока 7 у{{р ав2: ения,, импульсы О про са и О с тугаюг на Второй вход адресного счетчи3 p. {III Bxop, I {нераTopG 8 сав Вьуборок, а с Выхода последнего пропесса В каждом исследуемом хана1 ле 1 - "1 и по этим значениям вычисляIJ I гщтСЯ Ла Ра ГИ.{ «1

1220008 4

5 !

О

20 е-! — 1., е=«, е

30 импульсы выборок поступают на вход счетчика 9. Период, импульсов выборок выбирается при отличающихся временах корреляции ;„ случайных процессов jx ) равным максимальному иэ них, Импульсы с выхода счетчика 9 поступают на вход формирователя 24, являющийся также первым входом блока 7 управления, где из них вырабатываются интервалы Т1, Т > Т г> и импульсы счета циклов, поступающие на вход счетчика 25 циклов.Длительность интервала. Т, выбирается, исходя из требуемой точности оценки

7 дисперсии G; случайного процесса х,„; Т N -,; Т определяется временем регистрации. Для упрощения пояснения принципа работы устройства

T3 °

Импульсы интервалов Т,, Т, Т с

7 > выхода формирователя 24 интервалов по шине 27 команд поступают на первый вход генератора 26 команд, который в зависимости от них вырабатыва- ет соответствующие команды по шине 11 команд, и на второй вход распределителя 23, разрешая на . его соответствующих выходах выдачу импульсов опроса во время интервала Т или импульсов выво-, да во время интервала T3 .

Счетчик 25 циклов по окончании К циклов измерений вырабатывает импульс Стоп"> поступающий с его выхода на третий вход распределителя 21, который по этому импульсу формирует задний фронт строба измерения Т, и тем самым, запрещая прохождение тактовых имггульсов в блок 7 управления, прекращает процесс измерения.

Таким образом, автоматическое измерение m функций распределения (3) процессов (х; ) выполняется за три интервала Т,, Т, Т, образующие цикл измерения T,. Все m+k функций распределения (3) измеряются за

K повторяющихся циклов ; в течение строба измерения

Рассмотрим работу устройства внутри каждого из интервалов Т,, Т7, Тэ °

В течение интервала Т! счетчик 22 адреса команд по шине 12 адресов инициирует в генераторе 26 команд команды, подключающие по шинам 12 адресов и 11 команд на входы x, i = 1, 1,... m (рассмотрим, например, первый цикл Т... данный процеcñ поворяется аналогично K раз) m изме35

55 рительных каналов 1 случайные процессы (х ... х, . В каналах 1 за

li время Т, осуществляется подготовка к вычислению функции (1), Во время интервала Т блок 7 управления по шине 11 команд разрешает работу блока 4, который может вычислять либо функцию (2), либо функцию (3).

Работу многоканального блока 4 рассмотрим на примере вычисления функций (2). В начале интервала Т и за время с в блоке 4 в блок 5 памяти записывается исходное значение функции Р;;, = О. На вход блока 4 с выхода мультиплексора 2 под воздействием кода адреса с вьгхода адресного счетчика 3 с тактом опроса, /m поступают выработанные в m измерительных каналах 1 значения функции (1), а на

его второй вход по двухнаправленной шине 6 данных — значения функции вычисленные в предыдущем такте опроса мультиплексора 2 и выбранные из блока 5 памяти по тому. же коду адреса счетчика 3 В блоке 5 с тактом и не менее с, /m по алгоритму накапливающего суммирования — e

<1 формируется текущая оценка функции (2) для j-го измерительного канала, которая запоминается в той же ячейке блока 5. В течение интервала Т мультиплексор 2 осуществляет последовательный опрос тп измерительных каналов, причем импульсы выборок в соседних каналах 1 сдвинуты íà i,/m один относительно другого. 3а интервал Т7 многоканальный блок 4 формирует оценки функций (2) процессов (х „ ° ..х, )> которые запоминаются в соответствующих ячейках блока 5. Емкость последнего для запоминания результатов по всем случайным процессам х; ) должна составлять не менее m k S бит, где

S > 1g N разрядность оценки функции (2) .

Импульсы вывода данных вырабатываются на первом выходе распределителя 23, являюшимся также первым выходом блока 7 управления.

Интервал Тэ может быть исключен из диаграммы, так как по окончании процесса измерений в блоке 5 памяти находятся значения оценок функций (2) 1 2200!?»8

Всех m k случайных процессов. Введение Т> целесообразно для аператкв— най регистрации результатов па окончании цикла измерений.

В измерительном канале 1, нaIIpHмер первом, одна из исследуемых реализаций (х поступает через элект1l ронный коммутатор )4 и блок 15 на вход регулируемого усилителя 16. HGмер i анализируемой реализации (х;, и момент включения коммутатора )ч определяются соответственна адресам и командой, поступающим по шинам 12 адресов и 11 команд из блока 7 управления. Коммутатор 14 мажет быть Выполнен на основе стандартных электронных ключей, изготавливаемых> как правило, со схемами управления.

С выхода регулируемого усилителя 16 процесс х поступает на вход

1» бпока 17 и на второй Вход амплитудного дискриминатора 19. Па измеренному В блоке 17 значению »»;» в блоке )8 Вычисляется порог С;,, Значение порога С;,, как видно иэ выражения (4), нормировано по измеренному дпя каждого исследуемого процесса х значению,1 Далее вычисленное значение С;, поступает на другой вход амплитудного дискриминатора 19... в катаром вычисляются значения функции 11, определяемой Выражением ()). 1»

Значения функций h; также будут нормированы па мощности, чтс поэвапит в устройстве Вычислить нормированные значения функций Р и F, 11 определяемых соответственно выражениями (2) и (3) без усложнения дальнейшей обработки- Это в свою очередь делает Возможным непасредственHGe сравнение результатов, полученных на выходе предлагаемого устройства, прк одинаковых значениях коэффициента прОПОрцкОнальвчасTH

В измерителе 17 осуществляется измерение среднеквадратичного значения б,,. путем Возведения в квадрат входного сигнал- х,„., усредненном на интервале t = Т,. H 1!o!=!Iejjующим извлечением квадратичного ксрня

В блоке 18 порог С;; Вычисляет) с я па Выражению (4 ) . TBK как В изме рителе 17, 1»; может быть представле1)

Ва в виде напряжения постояннага тока . тс Вех1ичину С, легко Вычислить

1j помощью >GKIIHTp! псстояннсга ка с коэффициентом усиления, pBB ным L, Амплитудный дискриминатор ) 9 в предлагаемом устройстве гредставляеТ собой компаратар напряжения, на

oäÿH Вход катОрОГО поступает иссле дуема11 реализация х,,,, на другой

К) 1»cpoI С,, и :!а Выходе формируется бк-IBpHûé сиГн&л n ;.. ВЬIIIopoI»! Иэмерк1) тельна го канала 1 является Выход ампл. 1туднаго дискриминатора 9, Фар мyлаиэoбретени я

) ., Устройства для огределенкя за;:снов распределения вероятностей случайнь х прОцес сОВ сoдеpKBJJee»»cкли

20 .е,.;-, pe гулкруемый усилитель, амплитудный дискриминатор „масютабирующий блок, арифметический блок,. генератор гмпуль сов, счетчик импульсов Выборки, счетный вход которого соединен с выходом генератора гмпул.ьссв „Вь1хад мас1»таоирующего блока подключен к инфо» .»аписнно г„ Входу амплитуднаr О дис

1»ри."ин атОра, В хад э адания парс Га кс торога соединен с Вь:ходом регулируе30 . о-."- - -- пителя о т л к а с m ет:-и, ч га.„с целью повью»ения

6=- с":- oj:»eйствкя,. В негG Введены блок .—:а:о1»ти ., ген» ра тор тактовых импульсов, : -чик адр=--:ñ,àB. мультидлексор m кам-,у "атаров, 2,;.-.-) ) ус»глктелей, =. Кн-е"::а оров щ блоков Определения .рс «1»е квадратичного эначени —. и блок

=":.1О- ::B.;1ения 1 cojj,epKBmJIH с-1етчи1» адре —:.о Канд, Ге -.e ратс ркоманд,,= че чик п . ° к,:.Ов аоамирсватель Временных инге .ало В, pe" пр едали тe JIH импул»ь сов, . =- .-о;вый вхсл первого распред и-.е,.-1 .-;:.;:,пъ.11ьсов гсдключен к выходу гене:,::". ра .-::-»ктавых импульсов, г.ервый Вы." !! ÎPМ..-1РОВатСЛЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРва; с .1 чеpe - - счс Гчкк циклов сo единeн с С тог перно го pBGHp eppes!HTeJIJ:

;-"---";..:.»Go.e, -.1.етий Вход которого являг входом Пуск блока управления, e»1õ пер ва1 о распределителя импульсоýподключен к счетнаму входу счет:ика адре»:а и к тактовому входу втс;гс распреде?Ли cеJIЯ импульсов, инфар, а:;-;.онпый вход которого объединен с .хо" ом задания временных интервалов

: вне ратора команд,„вход которого саеjtHHeH с Выходом формирователя Време нюх и»,, ep!jato B, в 1ход с -1е Tl;HKB

122000 са. адреса команд подключен к адресному входу генератора команд> первым управляюшим входом 1-х коммутаторов (i 1, m) и к старшим разрядам адресного входа блока памяти, информационный вход которого соединен с выходом арифметического блока, первыи информационный вход которого подключен к выходу блока памяти, вход задания команд арифметического блока, lO мультиплексора коммутаторов и вход записи-считывания блока памяти объединены и соединены с выходом генератора команд, младшие разряды адресного входа блока памяти обьедине- 15 ны с адресным входом мультиплексора и подключены к выходу счетчика адреса, тактовый вход которого объединен с входом генератора импульсов и соединен с первым выходом второго 2О распределителя импульсов, второй выход которого подключен к счетному входу счетчика адреса, информацион— ный выход мультиплексора соединен с вторым информационным входом арифме- 25 тического блока, выход i-ro амплитудного дискриминатора подключен к

1-информационному входу мультиплекЯ

Я сора, выход -го коммутатора соед.инен с вводом i-го входного усилителя, выход которого подключен к информационному входу i-ro регулируемого усилителя, вход управления коэффициентом усиления которого соединен с выходом i-го интегратора, первый вход которого подключен к выходу блока определения среднеквадратичного значения, который соединен с входом масштабируюшега блока, выход

i-ro усилителя подключен к входу блока определения среднеквадратичного значения, вход i-го коммутатора является i-м информационным входом устройства анализа случайного процес2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что генератор команд содержит первый, второй и третий дешифраторы, первые входы которых объединены и являются адресными входами генератора команд, вторые входы дешифраторов являются управляющими входами генератора команд, выходы дешифраторов являются выходами генератора команд °..-.2ОООВ $12

Дур g

Составитель П.Мухин

Редактор Н,Тупица Техред Л.,Олейник Корректор П.Пилипенко

Заказ 1323/54 Тираж б7| Подписное

ВНИИПИ Государственнсго комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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