Устройство для вычисления структурной и интервальной функций Советский патент 1985 года по МПК G06F17/18 

1

Изобретение относится к измерению характеристик случайных процессов и предназначено для определе.н,ия в реальном масштабе времени структурньк функций, а также интервальных корреляционных функций текущих стационарных случайных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами, и случайных потоков.

Известноустройство для определения структурной функтдаи lj .

Недостаток устрбйства связан с трудностями создания блока задержки, что ведет к усложнению устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, первый вход которого подключен к входу первого блока памяти, состоящего из п последовательно соединенных ячеек, выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков умножения , общее число которых равно ti Второй вход устройства подключен к входу второго блока памяти, состоящего из h последовательно соединенных ячеек, выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков вычитания, начиная с дополнительного, общее число которых равно И . Третий вход устройства подключен к вторым входам вычитания. Четвертый входустройства подключен к вторым входам блоков умножения, начиная с дополнительного. Выходы блоков умножения и выходы блоков вычитания, начиная, (р дополнительного, подключены соответственно к первым и вторым входам соответствующих блоков коммутации, начиная с дополнительного, общее число которых равно п Пятый вход устройства подключен к третьим входам блоков коммутации начиная с дополнительного. Выходы перво й группы блока коммутации подключены к входам соответствующих сумматоров, общее число которых равно m . Соответствующие выходы второй группы блоков коммутации объединены и подключены к входам соответствующих счетчиков, общее число которых равно m , выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков деления, общее число которых равно № . К вт

661352

рым входам блоков деления подключены выходы соответствующих сумматоров m 2.

Недостатком известного устройства является то, что оно достаточно сложно для реализации и предназначено для корреляционного анализа. Непосредственное использование известного устройства для to структурного анализа невозможно

без дополнительных услоя няющих переделок. Для вычисления временных задержек требуется большая разрядность ячеек второго блока памяти

15 и .блоков вычитания, так как на второй вход устройства подается абсолютное значение времени входного процесса. Кроме того, блоки памяти известного устройства должны обеспечивать параллельные сдвиги содержимого ячеек, что усложняет конструкцию блоков памяти, а наличие, блока умножения, второго блока памяти и блоков вычитания усложняет корреля25 тор.

Цель изобретения - упрощение

устройства. I

Указанная цель достигается тем,

что в устройство для вьмисления

30 структурной и интервальной функций, содержащее п блоков коммутации, управляющие входы которых объединены и являются первым входом синхронизации устройства, одноименные

35 выходы первой группы m выходов ц блоков коммутации объединены и подключены соответственно к входам m сумматоров первой группы, одноименные выходы второй группы гП выходов

40 П блоков коммутации объединены и подключены соответственно к входам In счетчиков , выходы которьпк соединены соответственно с первыми входами m блоков деления, вторые входы

45 которых подключены соответственно к выходам m сумматоров первой группы, выходы m блоков деления и irj счетчиков являются группой выходов устройства, введены вторая и третья

-50 группы из ti сумматор в, И квадраторов и распределитель импульсов, вход которого является вторым входом синхронизации устройства, выходы распределителя импульсов соединены соответственно с входами сброса f) сумматоров второй группы и с первыми входами И сумматоров третьей группы, вторые входы которых объединены и являются первым информационным входом устройства, выходы ц сумматоров третьей группы соответственно соединены с первыми информационными входами h блоков коммутации, вторые информационные входы которых соответственно подключен к выходам и квадраторов, входы кото рых соответственно подключены к выходам И сумматоров второй группы, информационные входы которых объеди нены и являются вторым информационным входом устройства. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства на фиг. 2 - схема блока конмутащш} на фиг, 3 - графи пояснякщие работу устройства. Устройство для вычисления структурной и интервальной корреляционной функций имеет вход 1, входы 2 и 3, которые являются соответствующими й1 ормационными входами, и вход 4 являк« |ийся входом синхрони зации. Устройство содержит распределитель 5 импульсов, п сумматоров 6, П квадраторов 7, П сумматоров 8, П блоков 9 коммутации, m сумматоров 10, m счетчиков 11 и tr блоков 12 деления.В блоке 9 коммутации вход 13 является его соответствующим информационньм входом. Блок 9 коммутации содержит ключи 14, выходы которых являются первой группой выходов tS блока, вход 16 является другим информационным входом блока, дешифратор 17, элементы И 18, выходы которых являются второй группой выходов 19 блока. Вход 20 блока 9 коммутации является его управляющим входом. Структурная функция определяется .согласно формуле CCS) (t) - x(t-t)i (1) При Щ1ФРОВОЙ обработке случайных процессов структурная функция при равномерной дискретизации определяется следующим образом: «(-J) - X (I-J), (2) м

где х(1) - х(1 t),

C(J) C(J лС ), д.

t 4С const у, - интервал дискретизации.

Для неравномерной дискретизации входного процесса структурная функция вычисляется согласно формуле

в общем случае процесс представлен неравноотстоящими отсчетами времени. Суммирование текущих разностей входных процессов и текущих интервалов времени осуществляется в соответствии с принципом циркуляционной организации памяти. C(J) (l)-x(l-J) (3) где S(t) - число отсчетов интервалов времени. Устройство может работать в следующих режимах. 1.Вычисление структурной функции входного процесса с регулярной дискретизацией. 2.Вычисление вааимоструктурной функции входного процесса с регулярной дискретизацией. 3.Вычисление автоинтервальной функции входной импульсной последовательности. 4.Вычисление взаимоинтервальной функции входной импульсной последовательности . 5.Вычисление структурной функции входного процесса, представленного нepaвнooтcтoящи в отсчетами. 6.Вычисление взаимоструктурной функции входного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами . Рассмотрим работу устройства на примере 6-го режима, как наиболее общего по отношению к остальным режимам. На вход 1 устройства поступают синхроимпульсы первого входного процесса, по которьм осуществляется обнуление соответствующих сумматоров 6 и 8 соответствуюпщх групп, тем самым осуществляется суммирование в соответствии с принципом циркуляционной организации записи. С приходом i+1-го синхроимпульса первого входного процесса на вход 1 устройства, на вход 2 устройства поступает текущая разность между первым и вторым процессами: На вход 3 устройства поступает текущий интервал времени мезкду текущими значениями первого и второго входных процессов:

Для подсчета взаимоструктурной ; функции (фиг. 3) необходимо получить следующие разности между входными процессами, которые получаются в сумматорах 6 соответствующей группы при суммированни текущих раэностей входных процессов:

На выходах сумматоров 6 соответствующей группы получаются следующие разности:

А, + Й2 у, - X , + у,

Д, + иг + АЗ X J - Xf + X.

- X

У 2.

X.

1

U, +

U, + Аг +

y.j. - х,

X - у - - 1

Л, + Л Уг 2 + X, - у.

Х - Xj ,

&1 + Лг- й,+ &) в

- X.

- X

УЗ - X,,

УЗ

&,+ Л 5 X, - х.

У

Xу, - Х.2,

Д, + Д2+ 5+ &4+ 5+ Л УЗ Х,+ У4 - У, У X,,

йт, + й4+Д + УЭ г y-f

У$ У4 - Xz,

&5 + b УЗ - Х, + У4 - УЗ У4 - X,;

+ &5 + Дб + 7

UI + U г + л , +

+ X, 14 Х - X , ,

У - X ,

и т.д. .

Таким образом, ц результате суммирования текущих разностей входного процесса и циркуляционной организации памяти получаются необходимые разности, которые поступают на вход квадраторов 7. На вьпсодах квадраторов 7 формируется квадрат сумм и на выходахсумматоров 8 соответствующей группы временные интервалы между текущими отсчетами. Квадрат сумм разностей с выходов квадраторов 7 подается на соответствующие информационные входы соответствующих блоков 9 коммутации, на другие информационные входы которых подаются соответствующие им временные интервалы с сумматоров 8 соответствующей групы. По синхроимпульсу второг.о входного процесса у, поступающему с входа 4 устройства на управляющие входы блоков 9 коммутации, каждый

блок 9 коммутации вьщает квадрат сумм разностей, поступающий на соответствующий информационный вход на определенный выход первой группы и далее на определенный

сумматор 10 соответствующей группы, номер которого соответствует коду временного интервала, находящегося на соответствующем информационном входе указанного блока 9 коммутации. Одновременно на выход с таким же номером второй группы выходов указанного блока 9 коммутации подается сигнал, который поступает далее на в-ход соответствующего

счетчика 11 и изменяет его содержимое на +1, Таким образом, в каждом из m сумматоров 10 группы накапливается сумма квадратов разностей между отсчетами входных процессов,

а в .каждом счетчике 11 - количество таких разностей. Каждому сумматору 10 соответствует свой интервал времени межцу отсчетами. Блоки 12 деления делят содержимое

0 сумматоров 10 группы на содержимое счетчиков 11 , таким образом осуществляется усреднение результата. После прихода последней разности текущих значений процессов

- и текущгх значений времени на выходах блоков 12 деления находятся искомые ординаты оценки взаимоструктурной функции процесса, представленные неравноотстояпшми отсчетами.

В 5-м режиме работы устройства на вход 2 подаются текущие разности входного процесса, на вход 3 поступают текущие интервалы време-г ни между отсчетами одного процесса, на входы 1 и 4 - синхроимпульсы очередного текущего значения процесса. При этом на выходах блоков 12 деления получают искомые ординаты оценки структурной функции входного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами. В 4-м (или 3-м) режиме на выходы 1 и 3 подаются текущие интервалы времени, соответствующие приходу очередных импульсов входных импульсных последовательностей (или последовательности) . На вход 4 устрой7ства подаются синхроимпульсы второй последовательности. При этом на выходах счетчиков 11 получают о динаты кьрреляционной гистограммы. Во 2-м (или 1-м) режиме на выход 2 устройства подается разность текущих значений процессов (или пр цесса), а на вход 3 - текущие интервалы времени. Причем процессы (иди процесс) дискретизируются через равные интервалы времени. Синх роимпульсы дискретизации первого и второго процессов подаются на 1 и 4 входы устройств. При этом в блоках 12 деления получим искомые усредненные ординаты оценки взаимо структурной (или структурной) функ ции. Блок 9 коммутации работает следующим образом (фиг. 2). На соответствующий информационньй вход 13 блока 9 коммутации поступает код, соответствующий квадрату разностей входных процес сов с соответствующего квадратора 7. Этот код поступает на информ ционные входы всех ключей 14. Одно временно с этим на другой информационный вход 16 блока 9 коммутации поступает код, соответствующий вре менной задержке с соответствующих сумматоров 8 группы. Этот код дешифрируется дешифратором 17 в сигнал на его определенном выходе. Этот сигнал подается на первый вхо соответствующего элемента И 18. С приходом синхроимпульса: на управля щий вход 20 блока 9 коммутации и далее на первые входы элементов И 18 срабатывает тот элемент И 18, на первом входе которого отсутствует сигнал с дешифратора 17. На выходе этого элемента И 18 формиру ется сигнал, поступающий на соответствующий выход 19 второй группы блока 9 коммутации и разрешаюпщй прохождение информационного сигнал через соответствующий ключ 14 на соответствующий выход 15 первой группы блока 9 коммутации. Для по5 8 яснения работы устройства на фиг. 3 представлена таблица соответствия содержимого составляющих блоков устройства синхроимпульсам входньк процессов. Квадраторы 7, блоки 12 деления, распределитель 5 импульсов, сумматоры 6, 8 и 10 соответствующих групп, счетчики 11, дешифраторы 17, элементы И 18, ключи 14 являются узлами ЦВТ и могут быть выполнены на интегральных схемах. В отличие от известного в предлагаемом устройстве отсзп-ствуют блоки умножения и памяти, а для вычисления разности входного процесса используются сумматоры 6 группы, на вход которых подается не абсолютное значение входного процесса что увеличивает разрядность второго входа устройства, а текущие разности входного процесса (циркуляционная организация памяти). Такая организация позволяет уменьшить разрядность второго входа устройства (Х j АХ; Х, - Х;). Кроме того, в предлагаемом устройстве блоки умножения заменены на квадраторы, что существенно упрощает с. устройство. В предлагаемом устройстве отсутствует второй блок памяти и блоки вычитания, а для вычисления временных интервалов используются сумматоры 8 группы, на вход которых подается не абсолютное значение времени, а текущие интервалы времени между отсчетами Сциркуляционная организация памяти). Такая организация позволяет упростить устройство -за счет отсутствия второго блока памяти и уменьшения разрядности второго входа устройства (t Ati t,, - t,), a также вычислить значения структурной и интервальной корреляционной функций процессов , представленных неравноотстоящими отсчетами , получа емыми в результате адаптивной дискретизации или коммутации без предварительного восстановления,

Фиг.1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ И ИНТЕРВАЛЬНОЙ ФУНК1ЩЙ, содержащее п блоков коммутации, управляющие входы которых объединены и являются первым входом синхронизации устройства, одноименные выходы первой группы m выходов п блоков коммутации объединены и подключены соответственно к входам m сумматоров первой группы, одноименные выходы второй группы m выходов И блоков коммутации объединены н подключены соответственно к входам m счетчиков, выходы которых соединены соответственно с первыми входами гп блоков деления, вторые входы которых подключены соответственно к выходам m сумматоров первой группы, выходы № блоков деления и m счетчиков являются группой выходов устройства, отличающеес я тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены вторая И третья группы из п сумматоров, П квадраторов и распределитель им пульсов, вход которого является вторым входом синхронизации устройства, выходы распределителя импульсов .соединены соответственно с входами сброса П сумматоров . группы и с первыми входами п сумматоров третьей группы, вторые входы (Л которых объединены и являются первым информационным входом устройства, выходы п сумматоров третьей группы соответственно соединены с первыми информационными входами П блоков коммутации, вторые информационные входы которых соответстО) венно подключены к выходам t квадра торов, входы которых соответственно подключены к выходам П сумматосо ел ров второй группы, информационные входы которых объединены и являются вторым информационным входом устройства.