Генератор потоков случайных событий Советский патент 1984 года по МПК G06F7/48 

Изобретение относится к области техники и может быть использовано дл моделирования систем с учетом влияния взаимосвязанных случайных внешних факторов, при построении вычисли тельных и моделирующих устройств, а также при построении автоматизиро.ванных испытательных комплексов. Известен генератор потока корреля ционно зависимых событий, содержащий датчик потоков случайных импульсов, линию задержки, триггер, генератор иютульсов и конъюнктор 1 3. .Однако на выходе такого устройства формируется одноразрядное двоичное число (1 или 0), что затрудняет формирование с помощью этого устрой ства случайных процессов сложной структуры кроме того, мёдду коэффициентом корреляции и периодом еледования сигналов от генератора импул сов достаточно сложная математическая зависимость. Наиболее близким к изобретению является генератор потоков случайных событий, содержащий датчик первичных потоков случайных импульсов, кипп-реле, схему совпадения и последовательно соединенные счетчик импульсов, дешифратор, коммутирукщее устройство и блок схем ИЛИ, причем выход датчика первичных потоков случайных импульсов подключен к импульсному входу схемы совпадения, потен1даальный вход которой соединен с выходом кипп-реле, а выход схемы совпадения подключен к входу счетчика импульсов, другие входы которого связаны с входом кипп-реле и выходы подключены к входам дешифратоpa С23. Однако данное устройство не позволяет формировать потоки корреляционно зависимых случайных событий, в то время как при решении многочисленных задач надежности, связи, статической радиотехники возникает необходимость в потоках корреляционно зависимых случайных событий. Целью изобретения является расширениё функциональных возможностей генератора потоков случайных событий 1за счет формирования заданной автокорреляционной функции. Для достижения указанной цели генератор потоков случайных событий, содержащий генератор импульсов, датчик потоков случайных импульсов. последовательно соединенные первьй дешифратор, коммутатор и блок элементов ИЛИ, выход которого явпяется выходом генератора, содержит два счетчика, второй дешифратор, группу регистров памяти, группу схем сравнения, группу мультиплексоров, группу элементов И, группу счетчиков, мультиплексор и регистр памяти, выход которого соединен с входом первого дешифратора, выход генератора импульсов соединен с счетным входом первого счетчика, выход переполнения которого соединен с счетным входом второго счетчика и с синхронизирующими входами второго дешифратора и регистра памяти, информационный выход первого счетчика соединен с первыми входами схем сравнения группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих регистров памяти группы, синхронизирующие входы которых являются входом Пуск генератора, входом задания параметров процесса которого являются информационные входы регистров памяти группы, выходы схем сравнения группы соединены с соответствующими информационными входами каждого мультиплексора группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, вторые входы которых подключены к выходу датчика потоков случайных импульсов, ин.формационный выход второго счетчика соединен с информационным входом второго дешифратора и с управляющими входами 1 }ультиплексЬров гр5шпы и мультихшесора, информационные входы которого подключены к информационным выходам соответствугацих счетчиков группы, установочные входы которьк подключены к соответствующим выходам второго дешифратора, выходы элементов И группы соединены с счетными входами соответствующих счетчиков группы. IНа фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого генератора потоков случайных событий, на фиг. 2 временная диаграмма работы предлагаемого устройства; на фиг. 3 нормированная корреляционная функг ция; на фиг. 4 - характер корреляционных функций, воспроизводимых предлагаемым устройством} на фиг. 5 - процесс формирования разрешающих сигналов, величины перекрытий которых пропорциональны соответствующим коэффициентам корреляции; на фиг. конкретная корреляционная функция ля воспроизведения которой рассчитаЬ ны длительности разрешакяцих сигналов (фиг. 5). Генератор содержит генератор 1 им . пульсов, счетчики 2 , и 3, регистры 4 памяти, схемы 5 сравнения. мультиплексоры 6, элементы И 7, счет чики 8, датчик 9 потоков случайных импульсов, дешифратор 10, мультиплексор 11, регистр 12 памяти, дешифратор 13, коммутатор 14, блок 15 элементов ИЛИ. Генератор работает следующим образом. Величины кодов, записанных в регистры 4 памяти, определяются видом воспроизводимой автокорреляционной функции, а количество регистров, схе сравнения, мультиплексоров, схем И, счетчиков соответственно в блоках 4-8, обозначенное через N , определяется количеством интервалов квантования воспроизводимой корреляционной функции. Очевидно, что чем больше N , тем Bbmie точность воспроизведения автокорреляционной функции. Выходы схем 5 сравнения подключены К информационным входам мультиплексо ров 6 таким образом, что при нулевом значении кода в счетчике 8 первый выход схем 5 сравнения подключен к первому элементу И, второй выход к второму элементу И и т.д. При единичном коде в счетчике 3 первый выход схем 5 сравнения подключается к второму элементу И 7, второй выход - к третьему элементу И и т.д., а N-Й выход- схем сравнения подключается к первому элементу И, т.е. при из менении на единицу кода в счетчике 3 осуществляется циклический сдвиг раз решающих сигналов на выходах элементов И (фиг. 2). Изменение кода в счетчике 3 происходит по сигналу переполнения на выходе Р счетчика 2, т.е. всякий ра когда заканчивается формирование разрешанщих сигналов на выходах схем сравнения. Во время действия разрешакхцих сигналов, поступивших с выходов мультиплексоров, элементы И пропускают импульсы от датчика 9 потоков случайных импульсов на счетные входы соответствующих счетчиков 8. Занесение содержимого счетчиков 8 11 54 производится по переднему фронту им- пульса переполнения счетчика 2, а по заднему фронту этого импульса счетчик 8, код из которого занесен в регистр 12, обнуляется. От момента обнуления любого счетчика 8 до момента занесения его значения в регистр 12 на его счетный вход поступают случайные импульсы от датчика 9 потоков случайных импульсов в течение времени, равного сумме всех N разрешающих сигналов, причем первым после момента обнуления любого из счетчиков 8 на его счетном входе действует разрешакщий сигнал с N -го выхода схем сравнения, вторым с (N-l)-ro выхода и т.д., а .последним действует разрешаю1ф1й сигнал с 1-го .выхода схем сравнения. Как видно из временной диаграммы, разрешающие сигналы на выходе мультиплексоров перекрываются между собой. При рассмотрении любой пары счетчиков 8 можно обнаружить, что в течение времени перекрытия разрешакнцих сигналов этих счетчиков на их счетные входы поступают одни и те же случайные импульсы, что приводит к возникновению корреляционной зависимости межДУ кодами, сфорьдарованными в этих счетчиках, причем коэффициент корреляции между этими кодами определяется суммой интервалов перекрытия между всеми разрешакящ ми сигналами этих счетчиков за время между последовательньа4и обнулениями счетчиков. Очевидно, что при помощи вьйора определенной длительиости разрешающих сигналов можно получить требуемую автокорреляционную функцию. Случайные коды, заносимые в регистр 12, с помощью дешифратора 13 преобразуются в пространственно распределенные случайные величины, ко торые подчиняются известному, закону распределения вероятностей, определяемому вероятностными свойствами потока, формируемого датчиком 9 потоков случайных импульсов. С помощью коммутатора 14 и блока 15 элементов ИЛИ известная функция распределения вероятностей может быть преобразована в заданный закон распределения случайных величин. При определении тexникo-экoнo мческой эффективностью предлагаемого устройства целесообразно сравнить его с ЭВМ общего назначения, которая рассматривается в качестве базового объекта. Предлагаемый генератор по сравне шю с ЭВМ общего назначения требует на 2-3 порядка меньше аппаратурных затрат для форляфования.потока случайных событий с требуемой автокор. реляционной функцией, обеспечивает на 2-3 порядка более высокое быстродействие при формировании потока случайных событий с требуемой автокорреляционной функцией, а также позволяет при совместном использовании его с микропроцессором или микро-ЭВМ формировать нестационарные потоки случайных событий.

ГЕНЕРАТОР ПОТОКОВ СЛУЧАЙНЫХ СОБЫТИЙ, содержащий генератор импульtoB, датчик потоков случайных импульсов, последовательно соединенные дешифратор, коммутатор и блок элементов ИЛИ, выход которого является выходом генератора, отличающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей Генератора за счет формирования заданной автокорреляцнонной функции, Ьн содерзшт два счетчика, чторой дешифратор, группу регистров памяти, группу схем сравнения, группу мультиплексоров, группу элементов И, группу счетчиков, мультиплексор и регистр памяти, выход которого соеди-. йен с входом первого дешифратора, выход генератора импульсов соединен с бчетным входом первого счетчика, выход переполнения которого соединей с счетным входом второго счетчика и с синхронизирующими входами второго дешифратора и регистра памяти, информационный выход первого счетчика соединен с первыми вкоца т схем сравнения группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствукщих регистров памяти группы, синхронизирукяцие входы которых являются входом Пуск генератора, входом задания параметров процесса которого являются информационные входы регистров памяти группы, выходы схем сравНения группы соединены с соответствующими информационными входами каждого г мультиплексора группы; выходы которых соединены с первыми входами сротЬетствзпощих элементов И группы, вторые входы которых подключены к выходу датчика потоков случайных импульtoB, информационный выход второго Счетчика соединен с информационным входом второго депифратора и с управ1 9 кщими входами мультиплексоров груц 4 Ю пы и мультиплексора, информационные входы которого подключены к информасх :ционным выходам соответствующих счетсо чиков группы, установочные входы которых подключены к соответствующим выходам второго девифратора, выходы элементов И группы соединены с счетными входами соответствующих счетчиков группы.

I rz

r-nJj

f