Стохастический коррелометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (6Ц Дополиительиое к взт, свид-ву— (22) Заявлено 2б.02 ° 79(2т) 2730174/18-24.,(„3

G 06 G 7/19

Гв@уяв стввниый мвймтВт ссср яв делам изобретений я Отирытмй

Опубликовано 230281,бюллетень H9 7 (53) УДК б81.

° 323{088.8) Дате опубликования описаиия 25. 02. 81

P2) Авторы изобретения

В.А. Песошин, В.И. Кузнецов, Н.И. Сергеев и Г.Л. Косов

Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационнЫй институт им. A.Н. Туполева (71) Заявитель

{54) СТОХЛСТИЧЕСКИЙ КОИ ЕЛОМЕТР

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исноль" зовано для определения характеристик. случайных процессов, контроля и измерения параметров датчиков случайных чисел.

Известен вероятностный коррелометр, который содержит блок вероятностного округления,, блок управления, блок задания режима, блок cgasнения, триггер управления, триггер числМ блок умножения,. реализованный на стохастическом принципе,и блок усреднения, выполненный в виде накопительного двоичного счетчика 11" .

Однако устройство сложное и не позволяет измерять коэффициент автокорреляции входной последовательности

Известен также коррелометр, который содержит блок задержки, элемент И, формирующий вероятность сов-, местных событий, усредняющее устройство, состоящее из триггера управления, хронирующего счетчика и счетчика результата,и блок индикации 2 .

Однако данйый .коррелометр также не позволяет измерять коэффициент автокорреляции случайной. бинарной последовательности.

Цель.:.изобретения -. расширение функциональных воэможностей за счет устранения указанного недостатка.

Поставленная цель достигается тем, что в стохастический коррелометр, содержащий последовательно соединенные блок. усреднения и блок индикации, и .также блок задержки, 10 вход которого объединен с первым вхо- дом блока формирования совместной вероятности и является. входом коррелометра, второй вход блока формирования совместной. вероятности соединен

)$ с промежуточным выходом блока задержки, введены. стохастический квадратор, стохастический блок вычисления дисперсии, элемент И и стохастический преобразователь напряжение20 вероятность, входы которого.подключены, соответственно к выходам элемента И, стохастического блока вычисления дисперсии, .стохастического квадратора и блока формирования сов25 местной вероятности,.выход стохастического преобразователя напряжениевероятность соединен с входом блока усреднения и первым входом элемента И,, второй вход которого соединен с выходом. стохастического блока вы807332 числения дисперсии, первый и второй вход которого объединен соответственно с первым и вторым входами сто хаотического квадратора и подключен соответственно к выходу блока задержки и входу коррелометра.

На чертеже представлена блоксхема стохастического коррелометра.

Стохастический коррелометр содержит блок 1 задержки, выходы которого через переключатель соединяются с одним из входов блока 2 формирования совместной вероятности, а выход блока 1 задержки, соответствующий максимальному времени задержки, подключен к одним входам стохастического квадратора 3 и блоку 4 сто:;астического вычисления дисперсии. Выходы блоков 2 и 4 подключены к суммирующим входам, а выходы квадратора 3 и элемента И 5 к вычитающим входам стохастического преобразователя 6.

Обратная связь преобразователя б об-. разована с помощью элемента И 5, на один вход -которого подается сигнал с выхода блока 4 стохастического вычисления дисперсии, а на другой вход - выход стохастического преобразователя 6. Кроме этого, выход преобразователя 6 подключен к входу блОка 7 УсрЕднения, работающего на блок 8 индикации.

Функции блока 2, заключающиеся в формировании Р (Ц вЂ” вероятности

Н

Н И совместного появления сигналов 1, разделенных временным интервалом т, и функции квадратора 3 стохастическогО возведения в квадрат Р< — вероятности появления сигнала "1" во входной последовательности, могут выполнять, например, элементы И. A яа элементе запрета можно реализовать блок 4 стохастического вычисления дисперсий Р„. P ., где Р- — вероятность появления сигнала "О" во входной последовательности, В качестве стохастического преобразователя 6 применяется, например, стохастический интегратор на основе реверсивного счетчика (цифровой вариант ) или аналого-стохастический преобразователь на основе аналогового интегратора (аналоговый вариан.";);

Блок 1 задержки наряду с формированием временных. интервалов 1 (аргумвнта коэффициента автокорреляции) вытщлняет функции декоррелятора вход нойэпоследовательности. для нормальной работоспособности блоков стохастичеакого вычисления дисперсии и стохастического возведения s квадрат необходимо выбрать полное время задержки блока 1 задержки больше инте рвала корреляции, т.е, больше того значения времени, после которого абсолютная величина автокорреляционной функции входной стационарной .последовательности пренебрежимо ма. ла.

Пусть для примера блок 2 и квадратор 3 выполнены в виде элементов И, в качестве блока 4 применен элемент запрета, а преобразователем

6 является аналого-стохастический преобразователь.

Входная .и задержанная входная последовательности с вероятностью появления сигнала "1" Р, поступает на оба входа квадратора 3 и блока 4. Ввиду взаимной независимости процессов на обоих входах квадратора 3 на выходе формируется сигнал

) 2 с вероятностью P 1 . Подобным же образом работает блок 4 стохастического вычисления дисперсии, но так как один из входов блока 4 инверсный, то íà его выходе образуется импульсная последовательность с вероятностью появления сигнала "1" Р1(1-Р<)=

P) Р

20 . На выходе блока 2 формируется сигнал "1" только тогда, когда во входной последовательности действует сигнал "1" при условии, что этот .,же сигнал действовал раньше за Ф так25 тов времени. Таким образом, на выходе это.. о блока формируется вероят -.ость Р (р) .

В предлагаемом стохастическом коррелометре аппаратурно реализован следующий алгоритм вычисления коэффициента автокорреляции R(С)

„1 РиЛ) Р

Р„Р

Вычисление функциональной зависимости R (c) в основном производится на аналого-стохастическом преобразователе (ACII) б, который служит для преобразования входных напряжений

40 и в выходную вероятность появления сигнала "1". Но если на,вход

АСП подать случайную последовательность импульсов амплитудой А, длительностью ец, синхронизированные

45 частотой fg c вероятностью Р, то

АСП воспринимает этот сигнал как

U = А t> f ° P (так как интегратор

ACI!, охваченный отрицательной об ратной связью, обладает свойствами

50 усреднения, т.е. свойствами фильтра нижних частот). При постоянных А, и f коэффициент, получаемый при Р,можно отнести к масштабному коэффициенту по соответствующему

55 входу интегратора ACII.

В предлагаемом устройстве на входы преобразователя 6 поступают импульсные п9следовательности с вероятностями появления сигнала "1"

Р < (Ф), Р и Р, Ро. Кроме того, в

40 силу статической независимости выходного процесса АСП от входных,в частности от сигнала с вероятностью . Р РО, в цепи обратной связи на выходе элемента И 5 формируется импуль65 сная последовательность с вероят807332 ностью поЯвлениЯ "1" Р„Pд Рэ „i которая также подается на "вход АСН.

Ввиду отрицательной обратной связи в установившемся режиме аналогостохастическим преобразователем реализуется следующая зависимость

РИ()+КгР Ро+К Р +К4Р POPS 0 где К О, К2>0 и Kg<0 и K4c0 — масштабнйе коэффициенты при соответствующих входах интегратора АСП б.

Таким образом, вероятность появ .ления сигнала "1" на выходе ACII 6 определяется так

2 — К Р1 () - К 2 Р„Ро к Ж

Р

РР

4 о !

2

"4 Р„Ро "4 к5

Зад Kg =K =/K /=К и —,=0,5

20 полУчим Р „О, >9(>)+ 1$ ииилу и 0 лнэации такой функциональной зависимости энакопеременная величина коэффициента автокорреляции -1CRф4+1 представляется в форме положительной

:величины 0P> „ с +1. Это позволяет ис- 2$ ключить иэ схемы коррелометра устрой» ство знаковой коммутации. В блоке 7 усреднения можно скомпенсировать

:постоянную составляющую Pэ „ и установить соответствующий мас- . 3Q штаб представления R(7) а блоке

8 индикации. Например, если блок 7 усреднения реализован в виде фильтра нижних частот на операционном усилителе, то задавая соответствующим об- 35 разом коэффициент,.передачи по входу и подавая компенсирующее напряжение на дополнительный вход усилители, можно получить на выходе такого блока усреднения U< KR(t}, гдв K - мас 4© штабный коэффицйент представлени»

ЦС}для блока 8 индикации, который,. в этом случае, может быть выполнен в виде .вольтметра.

Подобные. операции .также просто можно реализовать и в цифровыи вари- 4% антах блоков 7 усреднения и 8 индикаЦИИи

Н т основе предлагаемого .устройст ва можно строить и многоканальиыв параллельныв} коррелометры. В $0 этом случае блок 1 задержки,. стохастический квадратор 3 и блок 4 сто)хастического вычисления дисперсии ,будут@общими для всех каналов.

Ввиду полной реализации аппаратт ньяи средствами вычисления коэффициента автокорреляции предлагаемое устройство стохастического коррелометра обладает широкими функциональ» ными воэможностями.

Формула изобретения

Стохаетичвский коррвлометр, содержащий последовательно соединенные блок усреднен»я и блок индикации, а также блок задержки,. вход которого объединен с первым. входом блока формирования совместной вероятности и является еходои коррвлометра, вто-. рой вход блока формирования совместной вероятности совдийен. с промежуточным выходом блока .задержки, о тл и ч а ю щ, н и с » твм, что, с целью расширения. функциональных воэможностей за счет получения оценки коэффициента автокоррвлации случайной бинарной последовательности, s коррвлометр введены стохастичвский квадратор, стохастичвский блок вычисления диспврсии, элемент И и стохастичвский преобразователь напряжение-вероятность, входи которого подключены соответственно к выходам элемента И, стохастического.блока вычисления дисперсии„ стохастического квадратора и блока. формирования совместной вероятности, выход стохас-. тического преобразователя напряжениевероятность соединен с входом блока усреднения. и с первым вхо дом элемента И, второй. вход которого соединен с выходом стохастического блока вычисления дисперсии, первый и ьторой вход которого объединен .соотввтственно с первым и вторим входами стохастического квадратора и подключен соответственно к выходу блока задержки и входу коррвломвтра.

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 524184, кл. 6 06 F 15/34, 1975.

2. Яковлев В.В. и Федоров P,Ô.—

Стохастическив вычислительныв машины. Л., "Иашиностроение", 1974, с. 235-236.

807332

Составитель- В. Жовинский

Редакто Л. Кеви Тех д H,Асталош Кор екто В. Синицкая

Заказ 295 76 Тираж 756 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра сная наб. д. 4 5

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