Устройство для определения законов распределения вероятностей случайных процессов Советский патент 1986 года по МПК G06F17/18 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано /для автоматического изм€ рения вероятностных характеристик случайных процессоз многоканалькь;); источ- нико в,

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На фиГо приведена структурная электрическая схема, на фиг,2 - струк турная электрическая схема измерительного каналаJ на фиг.З - структурная электрическая схема блока управления.

Устройство содержит m измерительных каналов 1.; мультиплексор 2 счетчик 3 сщреса, арифметический блок 4Jблок 5 памятиj тину о блок 7 управленияS генератор 8 импульсовs счетчик 9 импульсов выборки генератор 10 тактовых импульсов., шины 11-13 коммутатор i4s блох 15 согласования регулируемые усилители iG, блок 17 определения среднеквадратичного значения, масштабируюпщй блок 18; амплитудный дискриминатор 19} интегратор 19s интегратор 20, распределитель 21 импульсовf счетчик 22 адреса распределитель 23 импульсов фС рми- рователь 24 временных интервалов;, счетчик 25 циклов генератор 26 команд шину 27.

Устройство работает следующим образом.

Измерение эначен я функции распре

деления

в точке ДрЧя каждого исследуемого процесса х;- (t)j (где i 1,,оз к| к - число входов каждого измерительного канала i; j 1 j, . „. ,, m; m чиспо измерительных каналов 1) основано на методе дискретных выборокs Значение реализации х- (t) Npa сравнивается с уровнем .анализа

C i

ес-пи х;- (t ) C;j ,р е ел и X ; I {t) С

представляющая собой бинарный сигнал

Полученные значения Ь;- суммируются в дискретные моменты времени и затем вычисляется среднее значение накопленной суммы

т „ е :, вычисляется функгшя

h-. J

(Jr.

где F ,,,.,, N; N - объем выборки s являющейся оценкой вероятности превышения исследуемой реа:1изац1-5и порога С .- , Значение функции распределения

J

р

j

(3)

10

Вычисление оценки накопленной сум- МЬ1 Р;; АПК всехх- вустройстве осущест ш я&тся параллельно-последовательным методоМ;, т,е, параллельно вычисляются функции h;; и PJ ylя m входных реализаций и процесс измерения повторяется в раз„ Общее число автоматически анализируемых процессов равно произведению m на К .

Для получения сопоставимых значений оценок Р;: при некотором фиксиро- ванном пороге С необходимо знать вепичину дисперсии j (мощности) для каждого исследуемого случайного сигнала и по известной дисперсии вычислить нормированные значения Р; .

Дпя того, чтобы исключить допол- иите тьные вычисления и упростить алгоритм обработки 5 в устройстве для получения нормированных значений Р- осуществляется измерение средне- квадратичного значения случайного процесса в каждом исследуемом канаЧ

J

и по этим значениям вычисляются лорогк

j

(4)

где L - коэффициент пропорциональности D

3 предлагаемом устройстве г-даожество иС1:ипедуемз1х случайных процессов iX; (f-)i поступает одновременно на соответствующз- е входы m измерительных каналов I

Рассмотри работу устройства с неко горого момента времениj определяемого импульсом Начало измерений. ймтгульс Пуск поступает на первый вход распределителя 215 который выраоагьшает передний фронт строба из- мереш-1я Т ,, тем самым разрешая про- хоку..ение тактовых импульсов с выхода гератора 10 тактовых HNmynbCOB чег;ея второй вход распределителя 21,

яв.(яю1цийся вторым входом блока 7 уп- pз. на вход счетчика 22 адреса команд к первый вход распределителя 23,. С выхода распределитепя 23, яв;;яюшегося зторым выходом блока 7

управления и тульс1,1 опроса поступают на второй вход адресного счетчика 3 и на вход генератора 8 импульсов выборок, а с выхода последнего

т, т

импульсы выборок поступают на вход счетчика 9. Период i, импульсов выборок выбирается лри отличающихся временах корреляции случайных процессов равным максимальному из них. Импульсы с выхода счетчика 9 поступают на вход формирователя 24, являющийся также первым входом блока 7 управления, где из них вьфабатываются интервалы Tj, Т , Т, и импульсы счета циклов, поступающие на вход счетчика 25 циклов.Длительность интервала. Т, выбирается, исходя из требуемой точности оценки дисперсии (j;j случайного процесса X;- ; Т N. с,; Tj определяется временем регистрации. Для упрощения пояснения принципа работы устройства

Тэ.

Импульсы интервалов Т,, Т , Tj с выхода формирователя 24 интервалов по шине 27 команд nocTyn JOT на первый вход генератора 26 команд, который в зависимости от них вырабатывает соответствующие команды по шине 11 команд, и на второй вход распределителя 23, разрешая на его соответствующих выходах выдачу импульсов опроса во время интервала Tt или импульсов вьшо- да во время интервала Т. Счетчик 25 циклов по окончании К циклов измерений вырабатывает импульс Стоп, поступающий с его выхода на третий вход распределителя 21, который по этому импульсу формирует задний фронт строба измерения Т, и тем самым, запрещая прохождение тактовых имгГульсов в блок 7 управления,прекращает процесс измерения

Таким образом, автоматическое измерение m функций распределения (3) процессов fx, ;l выполняется за три интервала Т, , Т, Т, образующее цикл измерения Тц;. Все m+k функций распределения (3) измеряются за k повторяющихся циклов Тц; В течение строба измерения Т .

Рассмотрим работу устройства внутри каждого из интервалов Т,, Т, Т.

В течение интервала Tj счетчик 22 адреса команд по шине 12 адресов инициирует в генераторе 26 команд команды, пoдключaюш e по шинам 12 адресов и 11 команд На входы х;- , j 1,.,. m (рассмотрим, например, первый цикл Тц,, данный процесс повторяется аналогично К раз) m изме20008

рите;1ьных каналов 1 случайные процессы f X ... x.V В каналах 1 за L 11 im J

время Т, осуществляется подготовка к вычислению функции (1). Во время с интервала Т,, блок 7 управления по шине 11 команд разрешает работу блока 4, который может вычислять либо функцию (2), либо функцию (3). Работу многоканального блока 4

10 рассмотрим на примере вычисления функций (2). В начале интервала Т ,за время с, в блоке 4 в блок 5 памяти записывается исходное значение функции Pjj, 0. На вход блока 4 с

15 выхода мультиплексора 2 под воздействием кода адреса с выхода адресного счетчика 3 с тактом опроса , /т поступают выработанные в m измерительных каналах 1 значения функции (1), а на

2Q его второй вход по двухнаправленной шине 6 данных - значения функции

че. Ь je

25 вычисленные в предыдущем такте опроса мультиплексора 2 и выбранные из блока 5 памяти по тому же коду адреса счетчика 3. В блоке 5 с тактом не менее t, /m по алгоритму накапливающего суммирования

30

P,jtV h-e

формируется текущая оценка функции (2) для j-ro измерительного канала,

которая запоминается в той же ячейке блока 5. В течение интервала Т. мультиплексор 2 осуществляет последовательный опрос m измерительных каналов, причем импульсы выборок в соседних каналах 1 сдвинуты на ц/т один относительно другого. За интервал Т многоканальный блок 4 формирует оценки функций (2) процессов ,, которые запоминаются в соответствующих ячейках блока 5, Емкость последнего для запоминания результатов по всем случайным процессам должна составлять не менее mtk- S бит, где S , N разрядность оценки функЦии (2) .

Импульсы вывода данных вьфабатываются на первом выходе распределителя 23, являющимся также первым выходом блока 7 управления.

Интервал Т может быть исключен из диаграммы, так как по окончании процесса измерений в блоке 5 памяти находятся значения оценок функций (2)

S

лсех m-k случайных процессов. Введение Т- целесообразно для оперативной регистрации результатов по окончании цикла измерений,

Б измерительном канале 1, например первом одна из исследуемых реализаций х;1 поступает через электронный коммутатор 14 и блок 15 на вход регулируемого усилителя 16. Номер i анализируемой реализации и момент включения коммутатора 14 определяются соответственно адресом и командой,, поступающим по .шинам 12 адресов и I1 команд из блока управления о Коммутатор 14 может быть выполнен на основе стандартных электронных ключ ей 5 изготавливае1Ф1х J как правилоэ со схемами управления,

С выхода регулируемого усилителя 16 процесс Xj поступает на вход блока 17 и на второй вход амплитудного дискриминатора 19 По измеренному в блоке 17 значению C), j в блоке 18 вычисляется порог С; , Значение порога С;, ,, как видно из выражения (4) г нормировано по кзмеренномт, дня каждого исследуемого процесса

значению

d;

Далее вычисленное

значение С;, поступает на другой вход амплитудного дискриг-1инатора 19j в котором вычисляются значения функции h J, определяемой выражением (1)

Значения функций П;; также будут нормированы по мощности, что позволит в устройстве вычислить нормированные значения функций Р;;

-

определяемых соответственно вьф;аже- аиями (2) и (3) без усложнения дальнейшей обработки. Это в свою очередь делает возможным непосредственное сравнение результатов, полученных на выходе предлагаемого устройства, при одинаковых значениях коэффициента пропорцнональдчости,

В измерителе I7 осуществляется измерение среднеквадратичного зка- чения ijj. путем возведения в ква/: ;рат

X

1 ( Т

зходного сигнала

ном на интервале t

DIJIM извлечением квадратичного кор1 Я

, усреднен- j и посшедуюй1,Ч-|г

(х. )

и

dt

о

В блоке 18 порог С;; вычисляется по выражению (4), Так как в измерителе 17,с1; может быть представлено в виде напряже1шя постоянного то-200086

ка, то величину С;; легко вычислить с помощью усклителя постоянного тока,, с коэффициентом усиления ран- шм L.

S AJv литyдньш дискриминатор 19 в предлагаемом устройстве представляет собой компаратор напряжения, на один вход которого поступает исследуемая реализация х ;, ,, на другой - to порог Ci; , и на выходе формируется бинарный сигнал hj; . ВЬЕХОДОМ измерительного канала 1 является выход амплитудного п cкpиминaтopa i9.

5 Ф о р м у л а изо

Р а т е н и я

i. Устройство для определения законов распределения вероятностей слу- чайнык nponeccoBj содержащее усилитель., регулируемьй усилитель амплитудный дискриминатору масштабирующий блок,, арифметический блок генератор ш-гпульсов счетчик импульсов выборки, счетный вход которого соединен с

.выходом генератора импульсовj выход масштабирующего блока подключен к ин- формадионномз входу амплитудного дис- кримлнатора. вход задания порога которого соединен с вьгходом регулируемого усилителя,; отличаюшее- с я тек чтоJ с целью повышения быстродействия;: в него введены блок памяти, генератор тактовых и шyльcoв, счетчик .адреса, мультицлексор р m коммутаторов, 2 (m-l) усилителей, m интеграторов 5 П1 блоков определения с. ре дне квадратичного значения и блок упраьпення, содержакшй счетчик адре- ;:а команд, генератор команд,, счетчик

iLHKJ,:o.B, формирователь временных ин теркалсв,: распредслите.г1к импульсов, : актовый вход первого распределите- , л импульсов подключен к ВЬЕХОДУ гене- ра- -пра тактовых импульсов, первый вы) формирователя временных кнтерва- ,;. О11 через счетчик циютов соединен с входом С тог; первого распределителя ммпульсоЕр третий вход которого явля- г ; . я входом Пуск б.пока управления J

оьмод nepBOj o распределителя ш-шуль- СОЕ подключен к счетному входу счет- ц.ика ад.реса и .к тактовому входу второго распределителя импульсов, информационный вход которого объединен с

входом зада-ч.ия временных интервалов генератора команд,, вход которого соединен с выходом форт1рователя вре- менньс интервалов 5 выход счетчика

7

адреса команд подключен к адресному входу генератора команд, первым уп- равляюшим входом i-x коммутаторов (i 1, т) и к старшим разрядам адресного входа блока памяти, информационный вход которого соединен с выходом арифметического блока, первь1и информационный вход которого подключен к выходу блока памяти, вход задания команд арифметического блока, мультиплексора коммутаторов и вход записи-считывания блока памяти объединены и соединены с выходом генератора команд, кпадшие разряды адресного входа блока памяти объединены с адресным входом мультиплексора и подключены к выходу счетчика адреса, тактовый вход которого объединен с входом генератора импульсов и соединен с первым выходом второго распределителя импульсов, второй выход которого подключен к счетному входу счетчика адреса, информационный выход мультиплексора соединен с вторым информационным входом арифметического блока, выход i-ro амплитуд него дискриминатора подключен к i-информационному входу мультиплек20008

сора, выход i-ro коммутатора соединен с вводом i-ro входного усилителя, выход которого подключен к информационному входу i-ro регулируе5 ного усилителя, вход управления коэффициентом усиления которого соединен с выходом i-ro интегратора, первый вход которого подключен к выходу блока определения среднеквадратич10 кого значения, который соединен с входом масштабирующего блока, выход i-ro усилителя подключен к входу блока определения среднеквадратичного значения, вход i-ro. коммутатора яв15 ляется i-M информационным входом устройства анализа случайного процесса.

2, Устройство по п.1, о т л и - 20 чающееся тем, что генератор команд содержит первый, второй и третий дешифраторы, первые входы которых объединены и являются адресными входами генератора команд, вторые 25 входы дешифраторов являются управляющими входами генератора команд, выходы дешифраторов являются выходами генератора команд.

.I

2 h-

т

V7 -,,й Г//Г. 9

fiJ КЗ и 9 игл J

цзм

Составитель П.Мухин Редактор Н,Тупица Техред Л„Олейник Корректор Л.Пилнпенко

Заказ 1323/54 Тираж 671 Подписное ВНШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35,, Раушская наб., д.4/5

Филиал П1Ш Патент, г.Ужгород, ул„Проектная, 4

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения вероятностных характеристик случайных процессов. Целью изобретения является повышение быстродействия. Цель достигается за счет введения m каналов, содержащих m коммутаторов, (т-1) усилителей, m интеграторов, m блоков определения среднеквадратичного значения, а также блок управления, 3 ил,