Генератор случайных процессов Советский патент 1983 года по МПК G06F7/58 

ИЪобрвтение относится к вьачислЯ тельной технике и может быть испель эовано при моделировании случайных , процессов с заданными статистически ми характерястикаьш. Известен генератор случайных про цессов, содержаЕций генераторы импул сов, датчики случайных импульсов, элементы И;, блок управления и счетчий .l. Однако известный генератор не поэголяет Формировать случайные процессы с задаваемыми спектральными свойствами. Известен также генератор случайных процессов, содержащий блок элементов И, датчик случайных чисел блок памяти, блок управления, блок считывания и блок суммирования f2, Однако с помощью этого генератора также невозможно формировать случайные процессы с заданными спектральными свойствами. Наиболее близким к предлагаемому является генератор случайных процес сов, содержащий датчик-случайных чисел, блок элементов И, блок памя ти, генератор базисных функций {функций Уолша) блок суммирования, коммутатор, блоки присвоения знака, блок управления и блок считывания с соответствукяцими связями между ними. При этом каждый блок присвоения знака включает в себя в каждом разряде по два ключевых злемента, элемент НЕ и блок суммирования Сз. Известный генератор позволяет воспроизводить случайные процессм с задаваемыми функциями спектральной плотности, однако с его помощью невозможно воспроизведение случайных гзроцессов с заданной функцией спектральной плотности и с изменяемой частотой среза, необходимость в которых часто возникает на иракти ке моделирования радиотехнических устройств управления различного класса. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора за счет получения функции спектральной плотности заданного вида и с изменяемой частотой среза. Поставленная цель достигается тем, что в генератор случайных процессов, сод жапдаи датчик случайных чисел, выходы которого соединены с группой входов блока элементов И соответственно, вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй и третий выходы которого подключены соответственно к входу генеЬатора базовых функций и к управляющему входу блока считывания, выход которого является выходом генератора, а .информационный блока считывания подключен к выходу блока суммирования, выходы блока элементов И соединены с соответствующими входами блока памяти, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих блоков присвоения знака группы, вторые входы которых являются группой входов генератора, введены группа блоков умножения, группа ключей, бл.рк элементов ИЛИ, дешифратор и счетчик вход которого является входом генератора, а выходы счетчика через дешифратор и блок элементов ИЛИ подклю чены к управляющим входам соответствующих ключей группы, выходы которых подключены к соответствующим входам блока суммирования, выходы блоков присвоения знака группы соединены с первыми входами соответствующих блоков умножения группы, выходы которых соединены с информацион ными входами соответствующих ключей группы, выходы генератора базовых функций соединены с вторыми входами соответствующих блоков умножения группы. На фиг. 1 приведена блок-схема генератора, на фиг. 2 - схема блока элементов ИЛИ. Генератор содержит датчик 1 случайных чисел, блок 2 элементов И, блок 3 памяти, группу блоков 4, 4, ..., 4уу, присвоения знака, группу блоков 5 , SOL, ... 5ГУ, умножения, генератор 6 базовых функций, блок 7 управления, счетчик 8, дешифратор 9, блок 10 элементов- ИЛИ - 10, 10, .., , Юуи , группу ключей 11, 11, ,0., 11ж, блок 12 суммирования, блок 13 считывания, выход 14, входы 15 и 16. Подготовка генератора к работе состоит в следующем. Генератор настраивается на максимальную частоту среза. При этом иабор из m случайных параметров и,сИ «Ук, равных +1, вырабатывается т-разрядным датчиком случайных чисел 1 с учетом следующего правила соответствия: величинам// или Jj, равным +1, соответствует двоичный код i соответствующего разряда датчика 1, а величинам k. илидГц -1 Соответствуют нулевые состояния это;Го разряда датчика 1. йлработанное да-разрядное случайное число с по- , мощью блока 2 элементов И по сигналу из блока 7 управления передается в блок 3 памяти и запоминается в нем. По сформированным значениям,и /у в блоках 4 присвоения знака происхо,цит изменение знаков коэффициентов киЬк величины которых, заранее рассчитанные на основе заданной спектральной плотности процесса, подключаются к соответствунвдим каналам т-канального входа 15 генератора. На 1я блоках 5 умножения коэффициемты QK и умнспкаются на соофвететвующие значения тригонометрвческих функций, которые ВЕфабатыгваются в ренераторе 6 базошлх фуйк-. ция. Значения аргумента тригонометрических функций задаются блоком 7 управления.

Счетчик 6 служит ftnti формирования величины г, которая пропорци,опальна частоте среза процесса fep (коэффициент пролбрцкональяости 27). Величина г эешоситсзя в счетчик 8 через вход 16 генератора. Характер нэменения частоты среза случайного процесса в ходе испытаний радиотехнической системы определяется спецификой проводимых испытаний, в которых используется данньш генератор,

G помощью дешифратора 9 и блока 10 по величине г, сформированной в счетчике 8, выраба1Ть за ся разрешающие сигналы на (2г-4-1) ключи 11 (с 1-го по (2г+1) эапрешакйше на рстальнЕ)е клк1чи(с {2г4-1)-го , по т-ый) , в результате .чего к входам блока 12 сукФтрования подключаются выходы только первых {2г+1) блоков 5 умноженияi Таким образом, на блок 12 суммирован ия поступает только (2r-fl) первых членов тригонометрических рядов. В блоке 12 суммировав ния происходит суммирование членов ряда. Блок 13 считывания осуиествля:ет подключение выхода блока 12 суммирования к выходу 14 генератора. Елок 7 управления служит для выработки управляющей последовательности сигналов.

Генератор случайных процессов работает следующим образом.

Иа этапе настройки генератора на заданную спектральную плотность значения коэффициентов а у, и Ь подаются на соответствукммие входы т-ка - нального входа 15 устройства. На вход 16 генератора поступает величина г, пропорциональная требуемой частоте среза имитируемого процесса которая записывается в счетчик 8.

6 первом такте рабочего этапа генератора блок 7 управления вырабатывает сигналы обнуления блоков 5 умножения, блока 12 суммирования, блока 3 памяти и генератора 6 базовых функций (шины обнуления на фиг. 1 не показаны) и выдает сигнал запроса на блок 2 элементов И, по которому двоичный код случайного числа, выработанного в датчике 1, через блок 2 передается в блок 3 памяти, где и запоминается на время генерации одной реализации случайного процесса. К этому же моменту дешифратор 9 продешифрирует содержимое счетчика 8 и с помощью блока 10 подает разрешающие сигналы на первые (2г+1) ключи 11 (открывает их) и запрещающие

сигналы на остальные (т-2 г-}) ключи 11 (закрывает их), в результате чего к входам блока 12 суммирования подключены выходы только nepBiax (2г+1) блоков 5 умножения.

Дальнейшая последовательность действий генератора из m однотипных шагов, на каждом из которых по сигналу из блока 7 генератор 6 базовых функций вырабатывает значения

0 всех m тригонометрических функций cos и. в текущий момент времениt или 1, которые поступают на соответсТвуюЕцие входы блок .в 5 умножения, на вторые входа которых уже поданы 5 значения коэффициентов Ьц, знаки которых с псмощью блоков 4 присвоения знака в зависимости от зЛачения соответствующего разряда кода . случайного числа в блоке 3 либо сохранены (если в разряде код

0 1, т.е. Х4,Тк) +1) , либо изменены на Обратный (при-коде О, ког да /и 1C ( Тк) 1) На выходах m блоков 5 умножения сфохикировамы соответствуюпие произведения вида

5

Kit:

из

дкРкС°5

к.-к--- т которых на входы блока 12 суммирования через открытые ключи 11 поступают только (2г+Г) первые произведения. В результате их суммирования в блоке 12 суммирования сфоркнровано значение случайного процесса в одной . конкретной точке его интервала-определения. По сигнашу нэ блока 7 управ5ления полученное значение случайного процесса через блок 13 считывания выдается на выход 14 генератора с обнулением блока 12 суммирования. На каждом из последующих шагов работа

0 генератора аналЬп4ч«а.

Для воспроизведения новой реализации случайного процесса с той хе спектральной плотностью и той же частотой среза блок 7 управлеиия

5 выдает сигналы обнуления блоков 3, 5, 6 и ,12 и вырабатывает сигнал запроса на блок 2, с помощью которого в блок 3 памяти пе есылается новое случайн6е т-разрядное пнсло с. датчиг,

0-ка, 1. V уг-л -.,...-. ...... , . /,;;:,.„/

Измеч;енке частотйореза для формнрования реалйэгаций слу«1айного, npoiiecса с той же :й11ектр5Льнрй плотностью, но другой частотой среза может быть

5 выполнено пу.тем подачи нового значения г на вход 16 генератора.

В случае необходимости формирования процесса с новой функцией спектральной плотности достаточно на га0канальный вход 15 устройства подать друцие коэффициенты «к и Ь.

Предлагаемый генератор позволяет выполнять все функции известного 45 устройства и, кроме того, дает возможность осушествлять воспроизведение случайного процесса с функцией спектральной плотности заданного вида и изменяемой частотой среза,Кроме .того, с помощью предлагаемого генератора можно воспроизвести большее число независимых реализаций случайного процесса по сравнению с известным. в конечном счете это улучшает статистические вероятностные характеристики случайного процесса (что имеет важное значение для практики моделирования) и расширяет область применения генератора.

Г fgft I %| 1 j I « I №m-f

jTHf , ТН MI ....|.- I

« «I «IД «ill..

m-t лт

1

т

m-1