Генератор случайных процессов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву У 53287,3 (22) Заявлено 300578 (21) 2622994/18-24

Союз Советских

Соцналнстнчесннх

Республик

«»746483 (5t)PA. Кл.

G 06 F 1/02

G 07 С 15/00 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 0707.80. Бюллетень № 25 (53) УДК б 2 1 . 3 25 (088,8) Дата опубликования описания 07.07. 80 (72) Авторы изобретения

Ю. М. Смирнов, Г. Н. Воробьев, Е, С. Потапов и В, В, Сюэев (71) Заявитель (5 4) ГЕHEPATOP СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано при моделировании случайных процессов с задаваемыми корреляционно-спектральными характеристиками.

В основном авт,св. Р 532873 описан генератор случайных процессов, который может быть использован при моделировании случайных процессов с задаваеьыми статистическими характеристиками, Этот генератор состоит из датчика случайных чисел, блока элементов И, блока памяти, коммутатора, генератора функций Уолша, М блоков присвоения знака, блока сум- 15 мирования, блока считывания и блока управления с соответствующими связями между ними. Входы генератора подключены к соответствующим входам

М блоков присвоения знака. Выходом 20

-генератора является выход блока считывания.

Коммутатор содержит H блоков суммирования по модулю два, первые вхо- 25 ды которых подключены к первой группе входов коммутатора, вторые входы- б ко второй группе входов коммутатора, а выходы - к выходам коммутатора соответственно. Зб

Каждый блок присвоения знака содержит два ключевых элемента, элемент

НЕ и блок суммирования с соответствующими связями между ними, Известный генератор случайных процессов может быть использован при имитации случайных процессов с произвольными, но заданными (аналитически либо таблично) функциями спектральной плотности, которые задаются на входе генератора в форме трансформант Уолша. Однако его применение невозможно при имитации реальных процессов, спектральные характеристики которых заранее не известны.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей генератора за счет имитации процессов с заранее неизвестными функциями спектральной плотности.

Для этого генератор дополнительно содержит коммутатор и М сумматоров, первые входы которых подсоединены к

N входам генератора, (11 +1)-ый вход которого подсоединен к информационному входу коммутатора, другие H информационных входов которого подсоединены к выходам сумматоров,информационные входы которых подсоединены к выходам соответствующих блоков прис,746483 воеиие знака, информационные входы которых подсоединены к выходам коммутатора, управляющий вход которого подсоединен к четвертому выходу блока управления, пятый выход которого подсоединен к вторым входам сумматоров, Кроме того, коммутатор содержит элемент RE н )) ячеек переключения,каждая иэ которых содержит элемент

ИЛИ и два элемента И,причем первые входы первых элементов И всех ячеек объединены и подключены к выходу эледу коммутатора, другие Й информационных входов которого подсоединены с входам соответствующих вторых элементов И,другие входы которых объединены и подсоединены к входу элемента НЕ и к управляющему входу коммутатора,выходами которого являются выходы элементОв ИЛИ, входы кОторых соединены с выходами элементов И соответственно.

На фиг. 1 представлена структурная схема генератора =лучайных процессов; на фиг. 2 приведена схема коммут атор а.

Генератор содержит последовательно соединенные дат пк 1 случайных чисел, блок 2 элементов И, блок 3 памяти, коммутатор 4, другие входы которого соединены с выходами генератора 5 функций Усхала, а выходы через блоки 6 присвоения знаков и блок 7 суммирования — со входами блока 8 считывания, вход которого соединен с выходом блока 9 управления„другие выходы которого соединены также,со входами блоков 2 и 5 сумматоров 10 и коммутатора 11., выходы которого соединены со входами блоков 6, выходы которых соединены со входами сумматоров 10, выходы которых соединены со входами коммутатора 11, входы 12 и 13 являются входами генератора; выходом которого является выход 14, Коммутатор 11 содержит элемент

НЕ 15 и N ячеек 16 переключения, каждая из которых: содержит элементы И

17 и 18, выходы которых соединены со входами элемента ИЛИ 19. Входй "Эле ментов И соединены с выходом элемента НЕ 15 и со входами коммутатора соответственно.

Генератор случайных процессов может работать в следующих основных режимах.

1. Имитация случайных процессов с заранее не известными корреляционноспектральными характеристиками, 2, Имитация случайных процессов с задаваеьими функциями спектральной плотности. датчиком 1, через открытый блок 2 элементов И передается в блок 3 памяти, где и запоминается на время формирования одной реализации случайного процесса, В первом режиме работа генератора Ф протекает следующим образом.

На первом такте работы генератор блок 9 управления вырабатывает сигнал обнУлечиЯ сУмматоРов 10 - 10я накапливающего типа, блока 7 сумми- рэв"ания, блока 3 памяти и генератора

5 Функций Уолша (шины обнуления на чертеже не показаны), Кроме того, блок 9 вырабатывает запрещающий сигнал, поступающий яа управляющий вход коммутатора 11, в результате чего к информационным входам блоков 6„ - 6g присвоения знака будет подключен одноканальный вход 12 генератора., а их выходы будут подсоединены ко вхоны и подключены к информационному вхо дам соответствующих сумматоров .10 ь !

5 После этого на одноканальный вход

l2 генератора подается исследуемый сигнал Х {i) который через коммута тор 11 поступает на информационные входы всех )Ч блоков 6 „- 6 „присвое2О ния знака. Одновременно с этим из блока 9 Начинают поступать управляющие сигналы на генератор 5, с М выходов которого на М входов коммутатора

4 поступят значения соответствующих функций Уолша, Так как содержимое каждого разряда блока 3 памяти после обнуления равно нулю, то "начения функций Уолша пройдут через коммута. тор 4 на управляющие. входы cQQTBGT ствующих блоков 6„- 6 присвоения знака без изменения и на входе каждого блока 6 — 6 „присвоения знака будет сформировано значение соответс вующего произведения, которое

3 поступит на соответствующий сумматор

N сумматоров 10„ — 10„ накапливающего типа, где оно по сигналам суммирования, поступающим из блока 9 на управляющие входы всех сумматоров, просуммируется с содержимым этого

40 сумматора. После N подобных циклов на каждом сумматоре из N сумматоров

10 — 10 накапливающего типа будут получены величины, пропорциоя альные соответствующим спектральным составляющим Уолша. На этом заканчивается этап формирования спектральных составляющих, несущих информацию о частотном составе имитируемого процесса, После этого устройство переходит к этапу непосредственной имитации слу-чайного процесса.

В начале этого этапа блок 9 выдает сигнал обнуления блока 7 суммирования и разрешающий сигнал в коммутатор 11, в результате чего к информационным входам блоков 6„ - 6„ присвоения знаКа будут подключены выходы соответствующих сумматоров

10„ - 10> накапливающего типа. После этого по сигналу из блока 9 и-разряд60.ный код случайного числа, выработанного 746483

Генератор переходит к самой имитации случайного процесса, которая состоит из N однотипных шагов, на каждом из которых по сигналу блока

9 генератор 5 изменяет свое состояние на единицу. Значения всех N функций поступят на соответствующие входя каждого из N входов коммутатора

4, на каждом из и входов которого уже подано значение соответствующего разряда блока 3 памяти, !

О

Измененные на коммутаторе 4 в соответствии с содержимым разрядов блока 3 памяти значения функций Уолша пбступает на входы соответствующих блоков 6 — 6 присвоения знака, с

4 N помощью которых на соответствующие входы блока 7 суммирования будут переданы прямые или инвентированные значения спектральных коэффициентов, поступающих из сумматоров 10„- 10 так как при этом сигнал суммирования 20 на сумматоры 10 . — 10> из блока 9 не поступает, то эти коэффициенты будут просуммированы. только в блоке

7 суммирования, в результате чего будет сформировано значение случайно- 25 га процесса в одной конкретной точке его интервала определения, По сигналу из блока 9 это значение через блок 8 считывания выдается на выход 14 генератора с обчулением блока 7 суммиро- 30 вания. На каждом из последующих шагов работа генератора аналогична и формируются следующие значения случайного процесса, Для воспроизведения Но вой реализации случайного процесса 35 с теми же спе:<тральными характеристиками блок управления 9 выдает сигнал запроса в блок 2 элементов И, с помоЩью которого в блок 3 памяти записывается новое счучайное и-разряд- Щ ное число с датчика 1.

Ы случае необходимости имитации другого случайного процесса с заранее неизвестными спектральными свойствами достаточнс подать на одноканальный вход устройства новый сигнал х (i) и повторить описанную процедуру

При имитации случайного процесса с задаваемыми спектральными свойствами заранее рассчитанные значения спектральных составляющих Уолша заносятся через N канальный вход генератора на сумматоры 10„- 10> накап.ливающего типа, после чего генератор переходит к выполнению ранее описанного этапа имитации, минуя" этап расчета трансформант, Предлагаемое устройство позволяет выполнять все функции известного устройства и, кроме того, дает возможность выполнять имитацию реаль- ных процессов с заранее неизвестными карреляционно-спектральными характеристикаьы, Кроме тога, предложенное устройство может быть использовано и в качестве анализатора спектра.

Формула иэ обретения

1, Генератор случайных процессов по авт.св . Р 532873, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет имитации процессов с заранее неизвестными функциями спектральной плотности, генератор содержит коммутатор и сумматоров, первые входы которых подсоединены соответственна к М входам генератора, { N + 1) -ый вход которого подсоединен к информационному входу коммутатора, другие N информационных входов которого подсоединены к выходам сумматоров, информационные входы которых подсоединены к выходам соответствующих блоков присвоения знака, информационные входы которых подсоединены к выходам коммутатора, управляющий вход которого подсоединен к четвертому выходу блока управления, пятый выход которого подсоединен к вторым входам сумматоров .

2, Генератор по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что коммутатор содержит элемент НЕ и N ячеек переключения, каждая из которых содержит элемент ИЛИ и два элемента И, причем первые входы первых элементов

И всех ячеек переключения объединены и подсоединены к выходу элемента

НЕ,а их вторые входы объединены и подключены к информационному входу коммутатора, другие N информационных входов которого подсоединены к входам соответствующих вторых элементов И, другие входы которых объединены и подсоединены к входу элемента НЕ и к управляющЕму входу коммутатора, выходами которого являются выходы элементов ИЛИ, входы которых соединены с выходами элементов И соответственно °

746483 е ° е е °

Фиг. 2

Составитель А, Карасов

Редактор Клюкин а Текред A. Щепанская корректор Г. Наз арова

Подписное

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 3944/38 . Тйраж 751

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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