Устройство для определения структурной функции Советский патент 1984 года по МПК G06G7/19 

Изобретение относится к специализированным вычислительным средствам, предназначенным для статистической об ботки случайных процессов. Известны устройства циклического типа для определения корреляционной 1ФУНКЦИИ (циклические коррелометры) Недостаток этих устройств связан с ограниченностью динамического диапазона сигналов в накопителе вне зависимости от формы представления информации. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является циклический коррелометр, содержащий пер вый и второй сумматоры, управляемьй делитель, информационный вход которого подключен к выходу первого, сумт матора, управляющий вход - к выходно шине счетчика импульсов, а выход сое динен с первым входом второго сумматора, выход которого является выходо устройства, первый блок памяти, информационйый вход которого соединен выходом второго сумматора, выход под ключен к второму входу второго сумма тора и к входу элемента НЕ, выход ко торого подключен к первому входу первого сумматора, генератор тактовы импульсов, выход которого подключен к управлякнцему входу первого блока памяти и входу делителя частоты, выход которого соединен с входом счетчика импульсов и управлякяцим входом второго блока памяти, информационный вход которого подключен к входу устройства 2. Известное устройство обладает высокой точностью и широкими функциональными возможностями, однако область его применения ограничена стационарными случайными процессами, наиболее близким к которым является класс процессов со стационарными приращениями, для характеристики которого целесообразно использовать структурную функцию (СФ) L3. Структурный анализ нестационарных случайных процессов в ряде случаев приводит к более устойчивым характеристикам по сравнению с корреляционными. СФ включает в качестве состав ных параметров корреляционные ха &ктеристики и в этом смысле она может рассматриваться как результат более общего вида корреляционной обработки случайных процессов. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач путем структурного анализа класса процессов со стационарными приращениями. Указанная цель достигается тем, что .в устройство циклического типа для определения структурной функции, содержащее первый сумматор, первый вход которого подключен к выходу элемента НЕ, а выход соединен с инфорьеционным входом управляемого де лителя, группа управляющих входов которого подключена соответственно к выходам счетчика импульсов, выход управляемого делителя соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого объединен с входом элемента НЕ и подключен к выходу первого блока памяти, а выход второго сумматора соединен с информационным входом первого блока памяти и является выходом устройства, управлякяций вход первого блока памяти объединен с входом делителя частоты и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход делителя частоты соединен с входом счетчика импульсов и управляющим входом второго блока памяти, информационный вход которого является входом устройства, введет ны блок вычитания и квадратор, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, вход, квадратора подключен к выходу блока вычитания, первый вход которого соединен с информационным входом второго блока памяти, выход которого подключен к второму входу блока вычитания. На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства. Устройство (фиг.1) содержит блок 1 вычитания, квадратор 2, первый сумматор 3, управляемый делитель 4, второй сумматор 5, счетчик 6 импульсов, элемент НЕ 7, первый и второй блоки 8 и 9 памяти, делитель 10 частоты, генератор 11 тактовых импульсов, причем информационный вход управляемого делителя 4 подключен к выходу первого сумматора 3, а его управляющий вход - к выходной шине счетчика 6 импульсов, выход управляемого делителя 4 соединен с первым входом второго сумматора 5, выход которого является выходом устройства, первый блок 8 памяти, информационный вход которого соединен с выходом второго сумматора 5, выход подключен к второму входу второго сумматора 5 и к входу элемен та НЕ 7, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 3, выход генератора 11 тактовых импульсов подключен к управляющему входу первого блока 8 памяти и входу делителя 10 частоты, выход которого соединен с входом счетчика 6 импульсов и управлянящм входом второго блока 9памяти, информационньй вход которого подключен к входу устройства, выход квадратора 2 подключен к второ му входу первого сумматора 3, а вход квадратора 2 подключен к выходу блока i 1 вычитания, вход уменьшаемого у которого подключен к входу устройртва а вход вычитаемого соединен с выходо второго блока 9 памяти. На фиг.2 приведены временные диаг раммы входного в общем случае нестационарного, нецентрированного процес .са x(-i) и выходного Ugj,(t) сигналов устройства и сигналов управления )f(i) , T(t) соответственно на выходах генератора 11 тактовых импульсов и делителя 10 частоты. Устройство работает следующим образом, Реализ:5ция случайного процесса х(t) поступает одновременно соответственно на вход уменьшаемого блока 1 вычитания и информационный вход второго блока 9 памяти, управляемого импульсами x(t) с выхода делителя 10частоты. В момент появления импульса )(t) на выходе второго блока 9 памяти, следовательно,на входе вычитаемого блока 1 вь{читания устанавливается соответствующее этому момен ту времени значение сигнала xft,-). На вход уменьшаемого блока 1 вычитания непрерывно подается сигнап x(t) Следовательно, выходной сигнал блока 1 вычитания определяется следующим выражением 2{t)x(.)-x(t.) , (-11 где f - временная задержка между сигналами x(t) и x(t) , изменякицаяся синхронно с текупщм временем. Выходной сигнал блока 1 вычитания подается на вход квадраторй 2, с выхода которого сигнал ) преобразуется в цепи, состоящей из двух сумматоров 3 и 5 и управляемого делителя 4, и поступает на вход первого блока 8 памяти, представляющего собой совокупность п последовательно соединенных йчеек памяти, тактируемых импульсами, поступающими на управлякяций вход первого блока 8 памяти. При поступлении по цепи управления тактового импульса происходит перезапись содержимого ячеек из предьиущей в Последующую (проталкивание) . По такому принципу работают широко внедряемые в настоящее время приборы с зарядовой связью (ПЗС). Управляющие импульсы поступают от генератора 11 тактовых импульсов. Период следования (At) тактовых импульсов определяется, исходя из области огфеделения, оцениваемой СФ (интервала структурной корреляции TICC) и числа оцениваег а 1х значений (п) СФ, равного в свою очередь числу ячеек в первом блоке 8 памяти и коэффициенту деления делителя 10 частоты, т.е. i:..--ti На некотором М-м цикле на выходе сумматора 5 формируется сигнал, отображающий оценку СФ, согласно выражению)(t+f)-x(t) , (3) . где М Со оператор усреднения. Как следует из функциональной схемы (фиг, 1) оценка СФ наМ-м шаге формиуется в виде , (. 1г). it,.)-x(t,)2-D;;.,(4t4 начальный момент времени во всех чейках первого блока 8 памяти записываются О, т.е. ()0, ,... п ассмотрим несколько первых циклов змерений .D( (-Г )х(г).х, (t,)f-D; (г}} x(Vr)-x(t4i D (t ) D (Г) Д (t.if)-X (. D (г ).((t,((t,). ((i))-(ti)f (Vtf)-x(t,)2}.,

(r)i(x(Vt)-x(t3)4(«)l

)-()iWV)) )-iHvl- ir-Ичу)-(г)

Hti-chx(t,)(t,.bx(t,)2j. Продолжая далее до in получим

,((кО- li

Выражение (6) совпадает с дискретной трактовкой выражения (3) и, следовательно. В (Г) есть оценка СФ.

Цифровыми элементами в предлагае- мом устройстве являются счётчик 6 импульсов, обеспечивающий ,на своем выходе параллельный код числа шшульсов, поступивяшх на его вход, и управляемый этим параллельным кодом N, управляемый делитель 4, работающий по алгоритму Ugf,,,( . Подобного рода устройства достаточно широко из вестны. Отсутствие аналого-цифровых, времяимпульсных и других преобразователей в предлагаемом устройстве позволяет сохранить высокое быстродействие, характерное для аналоговых схем. Устройство можно реализовать полностью на микрозлектронных интегральных элементах.

Таким образом, в предлагаемом устройстве циклический метод определения характеристик случайных процессов, иимекиций ряд преимуществ (1, получил распространение на область структурного анализа, являющегося эффективным средством исследования процессов со стационарными приращениями, являющихся более общим классом по отношению к стационарным случай(ным процессам.

УСТРОЙСТВО ДНЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ ФУНК1ЦШ, содержащее первый сумматор, первый вход которого подключен к выходу элемента НЕ, а выход соединен с информационным входом управляемого делителя, группа управляющих входов которого подключена соответственно к выходам счетчика импульсов, выход управляемого делителя соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого объединен с входом элемента НЕ и подключен к вьгходу первого блока памяти, а выход второго сумматора соединен с информационным входом первого блока памяти и является выходом устройства, управляющий вход первого блока памяти объединен с входом делителя частоты и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход делителя частоты соединен с входом счетчика импульсов и управляющим входом второго блока памяти, информационный вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него введены блок вычитания и квадаатор, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, вход квадратора подключен к выходу блока вычитания первый вход которого соединен с информационным входом второго блока памяти, выход которого Г1ОДключей к второму входу блока вычи тания. Ф СП со

Ues,iK.

4 /К

И

10

т

f/

иг.1