Устройство для определения распределения вероятностей случайного процесса

 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения статистических харак-теристик случайных процессов. Цель изобретения - повышение быстродействия . С этой целью в устройство для определения распределения вероятностей случайного процесса, содержащее блок 14 памяти, генератор 7 тактовых импульсов, введены реверсивный счетчик 12, элемент ИЛИ-НЕ 1 1, переключатели 10, 13, элементы И 8, 9, формирователь 6 импульсов, триггеры 3,4, компаратор 5 и генератор I линейно изменяющего напряжения. Быстродействие измерения достигается посредством совмещения в одном такте операции считывания информации и подготовки блока памяти к следующему измерению , 2 ил. (Л т - Фи2.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (504 С 06 Р 15 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 401 1250/24-24 (22) 15.01. 86 (46) 23.06. 87. Вюп. 9 23 (71) Красноярский политехнический институт (72) А. П. Романов (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1091174, кл. G 06 F 15/36, 1982, Авторское свидетельство СССР

М 1095)91, кл. G Об F 15/36, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения статистических харак-.. Я0 ШЩЕ44 А 1 теристик случайных процессов, Цель изобретения — повышение быстродействия. С этой целью в устройство для определения распределения вероятностей случайного процесса, содержащее блок 14 памяти, генератор 7 тактовых импульсов, введены реверсивный счетчик 12, элемент ИЛИ-НЕ 11, переключатели 10, 13, элементы И 8, 9, формирователь 6 импульсов, триггеры 3,4, компаратор 5 и генератор 1 линейно изменяющего напряжения. Быстродействие измерения достигается посредством совмещения в одном такте операции считывания информации и подготовки блока памяти к следующему изме- а рению, 2 ил.

1319044

Изобретение относится к. вычислительной технике и может быть использовано при анализе стационарных слу-. чайных процессов в бортовой, производственной и другой аппаратуре, Цель изобретения — повышение быстродействия.

На фиг. I приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — эпюры, поясняющие его работу.

Устройство для определения распределения вероятностей содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения (ЛИН), счетчик 2 импульсов, триггеры 3 и 4, компаратор 5, формирователь 6 импульсов, генератор 7 тактовых импульсов, элементы

И 8 и 9, переключатель IO элемент

ИЛИ-НЕ 11, реверсивный счетчик 12, переключатель 13, блок 14 памяти.

Устройстно работает следующим образом.

На информационный вход устройства подается случайный процесс (фиг. 2a), а на тактовый вход — последовательность импульсов (фиг. 28) с периодом следования Т, включающим время считывания информации и время анализа случайного процесса, Работа устройства но время считывания информации и подготовки блока памяти к анализу случайного процесса заключается в следующем, С приходом очередного тактового импульса (фиг. 2 5) на тактовый вход устройства счетчик 2 устанавливается в нулевое состояние, триггер 3 — н единичное состояние (фиг. 2 ь) которое разрешает прохождение импульсов генератора 7 (фиг. 22) через элемент И 9 (фиг, 2 ) и устанавливает на время считывания информации ренерсинный счетчик 12 н нулевое состояние (фиг, 2е). Воздействие очередного положительного препарата импульса (фиг, 2z) генератора 7 пусть соотнетстнует переключению счетчика 2, т. е. переключению в состояние, которому соответствует код а; =0,0„,,01 (фиг ° 2 к), В то же время с выхода элемента И 9 через элемент ИЛИ-НЕ 11 нулевое значение импульса (фиг, 2 з), которое пусть соотнетстнует режиму считывания данных и, из блока 14 памяти,, поступает на вход управления записью/считыванием из блока 14 памяти, Выполняется считывание кода и;=0)0...

20...10 по адресу о; = 00...01, т.е. на информационном выходе устройства появляется параллельный код п =010... ...10 (фиг. 2u). В это же время на вход блока 14 подается со счетчика

12 нулевой код (фиг. 2е). Когда с элемента ИЛИ-НЕ ll (фиг. 2ъ) поступает единичное значение, которое пусть соответствует режиму записи в блок 14 памяти, нулевой код (фиг. 2o) записывается s блок 14 по адресу (фиг. 2ж) a;:=00...01. Считывание информации из других адресов блока 14 памяти и запись по ним нулевых кодов повторяются аналогично до .тех пор, пока не сформируется последний адрес счетчика 2, после чего счетчиком 2 формируется сигнал переноса (фиг. 2к) т,e. триггер 3 переключается в нулевое состояние (фиг. 2в1, а триггер

4 — в единичное состояние. Процесс считывания и подготовки блока 14 к измерению происходит до момента появления сигнапа переноса на выходе счетчика 2 (в течение времени То, фиг. 2 Ь). Сигнал переноса появляется. всякий раз (фиг. 2 к) после того, как сформируются последовательно, начиная с первого, все коды адресов, (фиг. 2ж) путем воздействия фронтов импульсов генератора 7 (фиг. 2г) на счетный вход счетчика 2.

Измерение плотности распределения случайного процесса сводится к днределению числа попаданий значений анализируемого сигнала в канал, номер которого соответствует адресному коду о;, сформированному счетчиком 2.

При этом значение кода адреса о; на выходе счетчика 2 является адресом ячейки блока 14 памяти, по которому хранится информационный код п;. При очередном попадании значения сигнала н канал, принадлежащий адресу О; к информации и; хранящейся н ячейке а;, прибавляется единица, а результат n+1 записывается по адресу а,, Определение принадлежности значения сигнала к каналу происходит следующим образом. С формированием очередного сигнала переноса счетчиком 2 (фиг, 2k) происходит запуск генератора 1 ЛИН, который формирует линейно нарастающее напряжение (фиг, 2A) до момента формирования сигнала переноса счетчика 2 ° Если значение случайного сигнала оказывается больпы

1319044 линейно нарастающего напряжения (фиг. 2u.,h) компаратор 5 переключается в единичное состояние (фиг ° 2м), Во время формирования линейно нарастающего напряжения (фиг. 2n) происходит последовательное, начиная с первого, формирование адресных кодов (фиг. 2к,z) с выхода генератора

7 на счетный вход счетчика 2, В момент, когда напряжение генератора 1 10

ЛИН становится больше значения сигнала (фиг, 2а), компаратор 5 переключается в нулевое состояние (фиг. 2м).

Формирователь 6 выдает одиночный импульс (фиг. 2 н), синхронный с импуль- 15 сами генератора 7 (фиг. 2z). В случае отсутствия синхронности формируемого импульса и импульса генератора

7 возможна неоднозначность адреса (канала), которому принадлежит значе. 20 ние сигнала, и адреса, по которому происходит запись/считывание из блока 14 памяти в связи с необходимостью формирования импульса конечной длительности. Импульсу формирователя 6 соответствует синхронно-адресный код (фиг. 2ж) канала а;, которому принадлежит значение сигнала, Для измерения плотности вероятностей случайного процесса первый вход элемента ИЛИ-НЕ 11 через переключатель 10 подключается к выходу формирователя 6, При этом с выхода элемента ИЛИ-НЕ 11 нулевое значение синхроимпульса, соответствующее режиму считывания данных из блока 14, поступает на вход управления записью/ считыванием из блока 14 памяти, Выполняется считывание кода и по адресу а; . Значение и; поступает на установочный вход счетчика 12, на его вход управления установочным входом поступает также нулевое значение импульса с элемента ИЛИ-НЕ ll которое разрешает установку в реверсивном счетчике 12 кода п;. С установкой кода и; в счетчике 12 (фиг. 2о) и по окончании действия нулевого уровня на входе управления установочным входом счетчика 12 через переключатель 13, подключающий в режиме измерения плотности вероятностей выход элемента ИЛИ-НЕ 11 к счетному входу сложения счетчика 12, действует импульс (фиг, 2a), установленный код и; увеличивается на единицу младшего разряда. Значение кода и;+1 (фиг. 2о) поступает на вход блока 14 памяти, а с выхода элемента ИЛИ-НЕ поступает единичное значение (фиг, 2ь), которое соответствует режиму записи в блок 14. Код и, +1 записывается в блок 14 памяти (фиг. 2ц) по адресу а; (фиг ° 2а) .

Остальные К тактов выполняются аналогично. Так как каждый такт определяется моментом формирования сигнала переноса счетчиком 2, то величина К эквивалентна значению объема выборки. При этом для заданного значения Т можно всегда подобрать такое значение Т, (изменяя частоту следования импульсов генератора 7), чтобы значение 1од,„(Т/T,) (где m — основание системы исчисления) являясь значением порядка P объема выборки К, было целым. Тогда значение и; считываемое из блока памяти, отличается от истинных значений плотности вероятностей на постоянную величину ш значение которой всегда можно задать и учесть при измерениях. Причем, ес.пи m = 10, то значения п; являются десятичными мантиссами истинных значений плотности вероятностей, что упрощает анализ полученных оценок плотности вероятностей.

Измерение функции распределения предлагаемым устройством происходит в соответствии с алгоритмом.

Выражение для получения истинного значения функции распределения F

J имеет вид

n, F. =1-F = 1

К

К вЂ” n, А=с 1 (1) к

Р, — функция, .обратная функции распределения Р К вЂ” величина объема выборки.

Если число разрядов реверсивного счетчика 12 — g то объем выборки К можно выбрать таким, чтобы выполнялось равенство К = 2, тогда значения F определяются по выражению д

2 —;. и

1 (2)

Из выражения видно, что для очередного значения случайного сигнала, принадлежащего каналу с а адресом, )

=возможно формирование значений функции распределения от F, до F посредством последовательного вычитания

13 единицы младшего разряда иэ ячеек блока 14 памяти с адресами от а, до

П, Для измерения функции распределения через переключатель 10 вход элемента ИЛИ-НЕ 11 подключается к выхо" ду элемента И 8, а переключателем 13 выход элемента ИЛИ-НЕ 11 подключается к входу вычитания счетчика 12.

При воздействии очередного импульса переноса (фиг. 2 K) со счетчика 2 импульсов триггер 4 устанавливается в единичное состояние (фиг. 2п) и импульсы генератора 7 проходят через элемент И 8 на выход элемента ИЛИНЕ 11 (фиг. 2 ) до момента переключения триггера 4 в нулевое состояние (фиг, 2 n) обусловленное воздействием на тактирующий вход триггера 4 импульса формирователя 6 (фиг. 2и).

Посредством воздействия каждого из импульсов (фиг ° 2з) с выхода элемента ИЛИ-НЕ 11 на блок 14 памяти и реверсивный счетчик 12 операции записи/считывания из блока 14 происходят так же, как и при измерении плотности вероятности (фиг. 2*»" и,о), только в этом случае записываются из счетчика 12 коды п, уменьшенные на единицу младшего разряда п, — 1, Кроме того, согласно выражения (2) первоначально по всем адресам a, блока 14 должен быть записан код 2 > из счетчика 12. Но так как значение кода 2 в счетчике 12 с числом разрядов g представляется в виде нулевого кода и подразумеваемой единицы

g+.1 разряда, то при первом же вычитании из этого же кода единицы в реверсивном счетчике 12 устанавли9

9 вается код 2 — 1 = 111., ° 1, а далее происходит запись этого кода в блок

14 памяти. Отсюда видно, что нет необходимости перед измерением функции распределения записывать в блоке

14 по всем и; адресам код 2, а достаточно ячейки этих адресов обнулить, что и происходит при операции считывания (фиг, 2о). Считывае.мые значения отличаются от истинных значений на постоянную величину, согласно выражению (3)>значение которой всегда можно задать и учесть при измерениях. Причем, если объем выборки

К равен 10 (где P — целое число), р считываемые значения являются десятичными мантиссами истинных значений функции распределения, что упрощает

19044 6 анализ полученных оценок P, функции распределения случайного процесса °

50 формулаизобретения

Устройство для определения распределения вероятностей случайного процесса, содержащее блок памяти, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит реверсивный счетчик, элемент ИЛИ-ХЕ> первый и второй переключатели, первый и второй элементы И, формирователь импульсов> первый и второй триггеры, компаратор и генератор линейно изменяющегося напряжения, вход запуска которого объединен с нулевым и единичным входами соответственно первого и второго триггеров и подключен к выходу переноса счетчика импульсов, а выход генератора линейно изменяющегося напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является информационным входом устройства, а выход компаратора соединен с входом запуска формирователя импульсов, тактовый вход которого объединен с первыми входами первого и второго элементов И и подключен к выходу генератора импульсов, а выход формирователя импульсов соединен с первым замыкающим контактом первого переключателя и с тактовым входом второго триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с вторым замыкающим контактом первого переключателя, размыкающий контакт которого соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ> второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, второй вход которого объединен с входом сброса реверсивного счетчика и подключен к выходу первого триггера, единичный вход которого объединен с входом сброса счетчика импульсов и является тактовым входом устройства, информационный выход счетчика импульсов подключен к адресному входу блока памяти, выход которого является выходом устройства и подключен к установочному входу реверсивного счетчика, входы управления сложением и вычитанием которого соединены соответственно с первым и вторым замыкающими контак!

3!9044.и соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, выход реверсивного счетчика подключен к информационному входу блока памяти. тами второго переключателя, размыкакяций контакт которого объединен с . входами управления записи-считывания блока памяти и реверсивного счетчика

Фиг.2

Редактор О. Бугир

Х(8

2 д е

Ж

3 и

Л

М

ff о

Составитель Э, Сечина

Чехред И.Попович Корректор С, Шекмар

Заказ 2514/44 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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