Устройство для определения моментов случайных процессов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при Оценке математического ожидания и дисперсии временных интервалов между импульсами . Цель изобретения - повышение точности оценки параметров случайных процессов. Устройство состоит из тактового генератора 1. первого 2, второго 3 и третьего 4 триггеров, первого 5 и второго 6 блоков сравнения, первого 7, второго 8 и третьего 9 преобразователей длительность - код, первого 10 и второго 11 элементов И, элемента ИЛИ 12, делителя 13 частоты, реверсивного счетчика 14, первого 15 и второго 16 элементов задержки, счетчика 17, регистра 18, квадратора 19 и накапливающего сумматора 20. 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОцИАЛИСТИЧЕСИХ

РЕСПУБЛИК (5й)з G 06 F 15/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

RPN ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4673716/24 (22) 05.04.89 (46) 29,02.92. Бюл. N. 8 (71) Физико-механический институт им. Г.В.

Карпенко (72) П.П. Драбич (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1043687, кл. G 06 G 7/52, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МОМЕНТОВ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ (57} Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при оценке математического ожидания и дис-.

„„Я „„1716537 А1 персии временных интервалов между импульсами, Цель. изобретения — повышение точности оценки параметров случайных процессов. Устройство состоит из тактового генератора 1. первого 2, второго 3 и третьего 4 триггеров, первого 5 и второго 6 блоков сравнения, первого 7, второго 8 и третьего

9 преобразователей длительность — код. первого 10 и второго 11 элементов И. элемента ИЛИ 12, делителя 13 частоты, реверсивного счетчика 14, первого 15 и второго 16 элементов задержки, счетчика 17, регистра

18; квадрзтора 19 и накапливающего сумматора 20. 1 ил, 1716537

10

30

50

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано при оценке математического ожидания и дисперсии временных интервалов между импульсами, в частности в медицинской аппаратуре, предназначенной для диагностики заболеваний по среднему значению и дисперсии сердечного пульса,.

Цель изобретения — повышение точности оценки параметров случайных процессов, На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства, Устройство состоит из генератора 1 тактовых импульсов, первого 2„второго 3 и третьего 4 триггеров, первого 5 и второго 6 блоков сравнения, первого 7, второго 8 и третьего 9 преобразователей длительность — код, первого 1g и второго 11 элементов И, элемента ИЛИ 12,делителя 13 частоты, реверсивного счетчика 14, первого 15 и второго 16 элементов задержки, счетчика 17, регистра 18, квадратора 19 и накапливающего сумматора 20. Цифрой 21 обозначен вход устройства, а цифрами 22 и 23 — его выходы оценки первого и второго моментов.

Выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с объединенными тактовыми входами первого 7, второго 8, третьего 9 преобразователей длительность — код, входом делителя 13 частоты и входами стробирования блоков 5 и 6 сравнения. К выходу делителя 13 частоты подключен тактовый вход реверсивного счетчика 14. Тактовый вход первого триггера 2 подключен к клемме 21. К прямому и инверсному выходам триггера 2 подсоединены тактовые входы второго 3 и третьего 4 триггеров, 0-входы которых подсоединены к шине нулевого потенциала.. Входы установки в единичное состояние второго 3 и третьего 4 триггеров соединены соответственно с выходами первого 5 и второго 6 блоков сравнения. Инверсные выходы второго 3 и третьего 4 триггеров подключены к входам первого элемента И 10. К прямым выходам этих триггеров подключены входы второго элемента

И 11. К прямым выходам второго и третьего триггеров также подключены входы запуска первого 7 и второго 8 преобразователей длительность-код. Первые входы блоков 5 и

6 сравнения объединены и подключены к выходу реверсивного счетчика 14, являющемуся выходом (23) оценки первого момента устройства. Вторые входы блоков 5 и 6сравнения подсоединены соответственно к выходам первого 7 и второго 8 преобразователей длительность-код. К выходам элементов И 10 и 11 подсоединены входы элемента ИЛИ 12, а также суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 14. К выходу элемента ИЛИ 12 подключены вход первого элемента 15 задержки и вход синхронизации регистра 18.

Инверсный выход элемента 15 задержки соединен с тактовым входом счетчика 17, а к прямому выходу элемента задержки 15 подключены вход запуска третьего преобразователя 9 длительность-код и тактовый вход накапливающего сумматора 20. Выход третьего преобразователя 9 длительностькод соединен с информационным входом регистра 18, к выходу которого подключен вход квадратора 19. Вход установки в нуль накапливающего сумматора 20 подключен через второй элемент 16 задержки к выходу счетчика 17. Вход накапливающего сумматора 20 соединен с выходом квадратора 19. а выход накапливающего сумматора 20 является выходом оценки второго момента устройства.

Устройство обеспечивает измерение оценок математического ожидания и дисперсии временных интервалов между импульсами случайной последовательности и работает следующим:образом.

Пусть на вход 21 устройства поступают пронормированные llo амплитуде в соответствии с применяемой элементной базой случайно расположенные на временной оси положительные импульсы напряжения. Под действием этих импульсов на выходах триггера 2 образуются прямоугольные положительные импульсы напряжения длительностями ц и xi т;е. случайный процесс типа (т,! Е А). Положительными фронтами импульсов с выходов триггера 2 поочередно переводятся в нулевое состояние триггеры 3 и 4. на их инверсных выходах появляются положительные потенциалы. С моментов появления потенциалов логического нуля на прямых выходах триггеров 3 и

4 последовательно снимается блокировка с преобразователей 7 и 8 и на их выходах под действием на тактовые входы импульсной последовательности с частотой fo линейно возрастают в двоичном коде числа, которые подаются на первую группу входов А блоков

5 и 6 сравнения, стробируемых тактовыми импульсами с выхода генератора 1. На вторые группы В входов блоков 5 и 6 сравнения подается двоичный код числа Ng(l) с выхода реверсивного счетчика 14. В момент, когда число на выходе преобразователя 7 или 8 станет равным N1(i), на выходе блока 5 или

6 сравнения образуется положительный

1716537 скачок напряжения и триггер 3 или 4 переводится в исходное состояние.

Импульсы с инверсных выходов триггеров 3 и 4 подаются на элемент И 10, на выходе которого формируются импульсы 25 длительностью Ьт =7 — т1 только в том случае, если длительность очередного интервала ц является. меньшей, чем среднее значение т. Импульсы с прямых выходов триггеров 3 и 4 поступают на элемент И 11, 30 на выходе которого формируются импульсы длительностью h,zi =ti — т только в том случае, если длительность интервала и является большей, чем среднее значение 7.

Импульсы с выходов элементов И 10 и 11 поступают на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 14, на тактовый вход которого подается импульсная по о следовательность частотой — с выхода 40 и делителя 13 частоты, где n —. коэффициент деления частоты делителем 13, причем

fo — 1 (— ) < <Ьты п, Счетчик 14 работает на и суммирование, когда на входе сложения(+1) 45 напряжение высокого уровня (лог. 1), а на входе вычитения (-1) — логического поля, а при вычитании наоборот, Если на суммирующий и вычитающий входы подается потенциал логической "1", реверсивный счетчик 50

14 блокируется по тактовому входу.

Изменение содержимого Ni(i) счетчика

14 под действием одной пары импульсов

Ь|1 с выходов элементов И 10 и 11 определяется из выражения 1 = — ((т — -)— и (» и . о

Д I) 21, „й )1, „ о и то где hN ц=й >(I)-N t(i-1) — изменение содер-. жимого счетчика 14 после регистрации 1-х импульсов Лд с выходов элементов 10 и

11.

Решение (1) для средних значений Хи 45

N>(i) при начальном условии N(0)=No находится методом математической индукции и имеет вид:

Nt(i)= fo т(1-(1+ — ) )+ No(1+ — ), и и 50

После окончания переходного процесса

Nt()= for, содержимое N(i ) счетчика 14 линейно зависит от среднего значения г длительности между входными импульсами. Таким об- 55 разом оценивается первый момент входного потока импульсов, Как следует из выражения для йф), время окончания переходного процесса и, слодовательно, число усредняемых импульсов определяются значением коэффициента и.

Отрицательные импульсы длительностью Ьт с выхода элемента ИЛИ 12 поступают на вход элемента 16 задержки и на вход синхронизации регистра 18, При появлении на прямом выходе элемента 15 очередного задержанного импульса hei снимается блокировка с третьего преобразователя 9 длительность-код и на выходе последнего под действием тактовых импульсов с выхода генератора 1 на протяжении времени hei линейно нарастает в двоичном коде число. В момент окончания импульса Ь на выходе элемента ИЛИ число с выхода преобразователя 9 записывается в регистр 18, после чего преобразователь

9 обнуляется положительным потенциалом с прямого выхода элемента 15 задержки и блокируется до появления очередного импульса Ьrj+>. С выхода регистра 18 двоичное число mi- fohn > подается на вход квадратора 19, на выходе которого образуется двоичное число ткв, равное 1о Лт1

Это число подается на суммирующий вход накапливающего счетчика 20, в котором под действием импульсов с прямого выхода эле- . мента 15 задержки происходит его суммирование с предыдущими значениями, В момент. когда в накапливающем сумматоре

20 просуммировано заданное число

Mo=const значений mKB, на выходе переполнения счетчика 17 появляется короткий положительный импульс и содержимое Ng сумматора 20 в этот момент определяется из выражения и =7!лИ.

i=i

Задержанным при помощи элемента 16 импульсом с выхода счетчика 17 накапливающий сумматор 20 обнуляется и описанный процесс многократно повторяется. В результате двоичное число N на выходе 23 устройства в моменты появления импульса на выходе счетчика 17 определяется из соотношения

Ng - KoD(z), где Ко"Mofo =const — масштабный коэффициент измерения дисперсии D(r ) временных интервалов между импульсами входной последовательности.

Поскольку значение Й„ на выходе 23 устройства появляется на коротком промежутке, то на практике его целесообразно записывать вдополнитольный регистр, синхронизируемый импульсами с выхода счетчика 17-.

1716537

Составитель С.Ионкин

Редактор M.Kåëåìåø Техред М.Моргентал Корректор Л. Бескид

Заказ 614 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

Таким образом, предлагаемое устройство производит одновременное определение s непрерывном времени двух первых моментов (среднего значения т и дисперсии D(r) временных интервалов между 5 случайно расположенными на временной оси импульсами.

Формула изобретения

Устройство для определения моментов 10 случайных процессов, содержащее три триггера, два блока сравнения; два элемента И, элемент ИЛИ и квадратор, причем тактовый вход первого триггера является информационным входом усгройства, а его 15 прямой и инверсный выходы подключены соответственно к тактовым входам второго и третьего триггеров, О-входы которых соединены с шиной нулевого потенциала, а $входы подключены соответственно к 20 выходам "Равно" первого и второго блоков сравнения, инверсньа выходы второго и третьего триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, а прямые выходы второго и 25 третьего триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены к входам элемента

ИЛИ,отличающееся тем,что,сцелью 30 повышения точности, в него введены генератор тактовых импульсов, три преобразователя длительность-код,делительчастоты, счетчик, реверсивный счетчик, два элемента задержки. регистр и накапливающий сумма- 35 тор, тактовые входы преобразователей длительность-код, делителя частоты и входы стробирования блоков сравнения объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, выход делителя частоты соединен с тактовым входом реверсивного счетчика, суммирующий и вычитающий входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго элементов И,а выход соединен с первыми входами блоков сравнения и является выходом оценки первого момента устройства, вторые входы Gnoков сравнения подключены соответственно к выходам первого и второго преобразователей длительность-код, входы запуска которых соединены соответственно с прямыми выходами второго и третьего триггеров, выход элемента ИЛИ подключен к входу синхронизации регистра и входу первого элемента задержки, прямой выход которого.соединен с входом запуска третьего преобразователя длительность-код и тактовым входом накапливающего сумматора, а

weåðñíûé выход —. с тактовым входом счетчика, выход переполнения которого подключен к входу второго элемента задержки, выход которого соединен с входом установки в "О" накапливающего сумматора, выход которого является выходом оценки дисперсии устройства, информационный вход накапливающего сумматора подключен к выходу квадратора. вход которого соединен с выходом регистра; информационный вход регистра подключен к выходу третьего преобразоедиэям длительность-код.