Устройство для определения момента разладки случайных процессов Советский патент 1986 года по МПК G06F17/18 

i1

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может бытг использовано для аппаратурного анализа случайньос процессов в системах сбора и обработки информатщи.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем определения момента разладки для многомерных случайных процессов.

В устройстве на выходе сумматора определяются текущие значения индикаторной функции

К,1

...ii (: -5

еТ e:7i е,,„.,г„ Е

Cil V Z

где . ..-av

разбиение оси значений i-й копоненты npoi;ec- са;

п , Г m m An n - йр-ап (X,,xap Эр

П - Ь I Vl Cln-l

непересекающиеся области фазового пространства

k(k, + 1 )х.. .x(km+l) - общее число таких областейi r ,5L р количество попаданий в область А р Р

t-, ... jCoi

значений процесса, наблюдаемых соответственно в левой () и правой (ifrj i+L-1)частях скользящего окна шириной с центром в точке i ,

Этим обеспечивается последовательный анализ различия многомерньпс эмпирических распределений исследуемого проце,сса. Моменту разладки соответствует положение максимума в последовательности S;. Для исключения случайных колебаний в ряду S; его значения сгла ;иваются и затем принимается решение о наличии экстремума.

На фиг, 1 представлена функц го- нальная схема устройства, на фиг, 2 схема блока управления -, на фиг, 3 - схема преобразователя кода,- на фиг, 4 - схема шифратораj на фиг„ 5 схема интерполятораj на фиг. 6 - схема блока определения экстремума,

Устройство для определения момента разладки содержит сумматор 1, интерполятор 2, блок 3 определения экстремума, m блоков сортировки 4, информационные входы 5 устройства, д дешифратор 6, k квадраторов 7, k реверсивных счетчиков 8, блок 9 управ609732

ления, управляющие связи 10-13, выхор 14 устройства.

Блок 4 состоит из входного регистра 15, мультиплексора 16, шифратора

5 17, регистра 18, группы компараторов 19 и связей 20, 12 и Z1,

Блок 9 управления содержит генератор 22 импульсов, счетчики 23 и 24 по модулю R, счетчик 25 адреса,

0 счетчик 26 по модулю L, триггеры 27- 29, элемент ИЛИ 30, элементы И 31-33, одновибратор ЗА, элементы 35-39 задержки и вход 40 начальной установки.

Дешифратор кода состоит из pets гистра 41, группы из {т-1) умножителей 42, сумматора 43 и дешифратора 44«.

Шифратор 17 содержит инверторы 45 и 46, элементы И-НЕ 47-49 и элемент

20 ИЛИ-НЕ 50. .

Интерполятор 2 образуют регистр 51, сумматор 52 и делитель 53 на три. Блок определения экстремума 3 содержит регистр 54, компаратор 55,

25 двоичный счетчик 56 и регистр 57.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы на вход 40 начальной установки блока 9 управле3Q ния подается импульс высокого уров- ня, под действием которого счетчики 23-26 и триггеры 27-29 устанавливаются в нулевое состояние.На инверс-- ном выходе триггера 27 устанавливается высокий уровень напряжения и

5 импульсы с выхода генератора 22 через элемент И 32 поступают на С-вхо- ды входных регистров 15 блоков 4 сортировки. По этим сигналам происходит заполнение регистров 15 от- . счетами входного процесса, поступающими на входы устройства 5, После того в как генератор 22 сформирует R импульсов, на выходе счетчика 23 появляется высокий уровень, который

переводит триггер 27 в единичное

состояние,. При этом прекращается поступление импульсов на выход элемента И 32, а на выходе элемента И 31 появляются импульсы, которые посту50 пают на С-входы счетчиков 24 и 26 и через элемент И 33 на С-вход счетчика 25 и входы элементов 35 и 36 задержки, С каждым импульсом, поступающим на С-вход, счетчик 25 адре55 са формирует очередной адрес для мультиплексоров 16 блоков ,4, в результате чего на первые входы компараторов 19 поочередно поступают от40

счеты, записанные в регистрах 15, Элемент 35 задержки с беспечивает прохождение импульсов на управляющие входы компараторов 19 с задержкой, необходимой для срабатывания мультиплексоров 16, выбирающих из регистров 15 очередные значения. Компараторы 19 сравнивают отсчеты компонент процесса, поступающие на их первые входы, с границами интервалов а - , предварительно записанными в регистрах 18. Таким образом, код на выходах компараторов 19 1-го блока 4 соответствует положению текущего отсчета i-й компоненты входного процес- 5 8. На С-входы реверсивных счетчиков

са на числовой оси. Шифратор 17 i-ro блока 4 преобразует поступающий на его входы код в двоичный согласно следующей таблице истинности.

20

Прим е

н и е: kj хранящихся

1

количе- в регист

целое число

ч г 1

ство границ ag. ре 18j Р; - минимальное удовлетворяющее соотношению (k; + (таблица соответствует случаю равен- ства)..

Пример реализации таблицы истинности для , Pj 3 приведен на фиг. 4.

- Коды с шифраторов 17 блоков 4 по- ступают на дешифратор 6, который каждой комбинации двоичных кодов ,...,щ ставит в соответствие номер области Ag,,.. g в виде вьщачи разрешающего сигнала на один из ре- версивных счетчиков 8, число которых k(k4+1)x...x() равно общему количеству таких областей.

Выходной сигнал дешифратором 6 формируется следующим образом.

На первый вход сумматора 43 пос.ту пает код Е, с выхода первого блока 4, на BxojG bi с по w -и поступают

260473, 4

значения ,...,f умноженные на содержийое соответствующих ячеек ре- f гистра 41, в котором хранятся значения (k,+l),(l,+l)(),...,(ki+l) (kj+1 )х.. .x(k,,+ 1) . На вход дешифратора 44 поступает двоичный код, отвечающий значению b(,lj ,...,,) ,) + -.- + тЛ fk; + l), однозначно определяющй й область Ag j . 10 которой принадлежит текущий отсчет многомерного входного процесса. На соответствующем выходе дешифратора 44 появляется сигнал разрешающий работу своего реверсивного счетчика

8 поступают сигналы с выхода элемента 36 задержки, который задерживает импульсы на время, необходимое для срабатывания компараторов 19, шифраторов 17 и дешифратора 6.

25

30

5

0

5 0

5

Таким образом, для каждого многомерного отсчета, хранящегося в регистрах 15, изменяется содержимое одного из реверсивных счетчиков 8, причем для отсчетов, соответствующих левой части окна, содержимое счетчиков увеличивается на единицу, а для правой части - уменьшается на единицу. Это достигается тем, что после поступления L-ro импульса на вход счетчика 26 триггер 29 устанавливается в единичное состояние, изменяя сигнал на входах ±1 реверсивных счетчиков 8. После того, как на вход счетчика 24 поступает R-й импульс, триггер 28 устанавливается в единичное состояние, дальнейшее прохождение импульсов на выход элемента И 33 прекращается (нее R отсчетов в регистрах 15 перебраны) и на выходы одновибратора 34 формируется импульс, разрешающий сумматору 1 произвести сложение квадратов содержимых реверсивных счетчиков 8 и получить на выходе величину S;. Элемент 37 задержки обеспечивает сра- батьшание сумматора 1 после завершения переходных процессов в устрой-, стве и появления на выходах квадраторов 7 окончательных значений. С выхода элемента 39 задержки на второй вход интерполятора 2 поступает импульс, разрешающий прием информа- ции с выхода сумматора 1. На выходе элемента задерзЬси 38 формируется импульс, разрешающий работу блока 3 определения экстремума.

Предустановка блока 9 управления для организации записи очередного отсчета и анализа обновленной выборки .производится импульсом, поступающт-гм с выхода одновибратора 34 на }зход счетчика 23 и второй вход элемента ИЛИ 30, в результате чего счетчик 23 устанавливается в единичное, а счетчики 24-26 и триггеры 29-27 - в нулевое состояния. Первый импульс с выхода генератора 22 вызывает появление на выходе счетчика 23 импульса высокого уровня. Следовательно, описанный выше цикл работы устройства повторяется вновь с тем отличием, что в регистры 15 записывается один новый отсчет входного процесса (происходит сдвиг скользящего окна). Импульсы, обеспечивающие сдвиг регистра 15s поступают также на R -входы реверсивных счетчиков 8, вызывая их обнуление перед каждым новым циклом.

Интерполятор 2 обеспечивает сглаживание значений S- . На фиг. 5 приведен пример реализации простейшего осреднения по трем точкам. Сумматор 52 выдает через делитель 53 на выход интерполятора 2 текущее среднее значение S; , поступающее в регистр 5

Компаратор 55 блока 3 определения экстремума сравнивает каждое новое значение, поступающее на первый вход блока, с содержимым регистра 54, где хранится максимальное из предыдущих значений входного ряда. Б случае регистрации экстремума по сигналу компаратора 55 в регистр 54 заносится новое значение, а в регистр 57 содержимое счетчика 56, осуществляющего подсчет числа обработанных входных значений. В результате в регистре 57 записывается порядковый номер максимального значения в сглаженной последовательности S; , соответствующее моменту разладки входного процесса.

Формула изобретения

1. Устройство для определения момента разладки случайных процессо}3, содержащее сумматор, интерполятор, блок определения экстремума, информационный вход которого соединен с выходом интерполятора, информационный вход которого подключен к выходу сумматора, отличающее, с я

260973S

тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения момента разладки для многомерных случайных процессов, в него 5 введены m блоков сортировки, k квадраторов, k реверсивных счетчиков, дешифратор, блок управления, содержащий счетчик адреса, одновибратор, счетчик по модулю L, счетчики по мо 0 дулю R, триггеры, элементы И, -элементы задержки, элемент ИЛИ, генератор .импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И и входом синхрони15 зации первого счетчика по модулю R, выход которого подключен к входу установки в единицу первого триггера, инверсный и прямой выходы которого соединены соответственно с вторым

20 входом первого .элемента И и вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к входам синхрониз - цяц второго счетчика по модулю R, счетчика по модулю L и первому входу

25 третьего элемента И, второй вход которого объединен с инверсным входом одновибратора и соединен с инверсным выходом второго триггера, вход установки в ноль которого объединен с входами установки в ноль первого и третьего триггеров, второго счетчика по модулю R, счетчика по модулю L, счетчика адреса и подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого объединен с входом установки в ноль первого счетчика по модулю R и является входом начальной установки устройства, входы первого и второго элементов задержки объединены с входом синхронизации счетчика адреса и соединены с выходом третьего элемента И, входы третьего, четвертого, ; пятого элементов задержки, вход установки в единицу первого счетчика по модулю R и второй вход элемента ИЛИ объединены и подключены к выходу одновибратора, выходы второго счетчика по модулю R и счетчика по модулю L соединены соответственно с входами установки в единицу второго и третьего триггеровS выход первого элемента И подключен к входу синхронизации блока сортировки, (), так- товьй вход которого соединен с выходом первого элемента задержкиj вход, второго элемента задержки подклйчен к входам синхронизации реверсивных счетчиков, выходы управления реверсом которых соединены с прямым выхо 30

35

40

45

50

55

дом третъето триггера, выход счетчика адреса подключен к адресному входу блока селекции отсчетов, выход третьего элемента задержки соединен с входом синхронизации сумматора j-й () информационный вход которого подключен к выходу j-ro квадратора, первый и второй входы которого соединены с выходом j-ro реверсивного

счетчика, вход разрешения счета кото- Q плексора, второй вход j-ro компарарого подключен к j-му выходу дешифратора, i-й вход которого соединен с выходом i-го блока селекции, выходы сброса реверсивных счетчиков подключены к выходу первого элемента И, вход синхронизации интерполятора подключен к выходу пятого элемента задержки, выход четвертого элемента задержки соединен с входом синхронизации блока определения экстремума, выход блока определения экстремума является выходом устройства, информационный вход k - го блока селекции отсчетов является i-м

тора соединен с J-M выходом регистра, вход синхронизации объединен и подключен к тактовому входу блока сортировки, адресный вход которого

15 соединен с адресным входом мультиплексора, j-й информационный вход кот Ьрого подключен к j-му выходу входного регистра, информационный вход которого соединен с информа20 ционным входом блока сортировки, выход шифратора подключен к выходу блока сортировки, вход синхронизации которого соединен с входом синх- понизации второго регистра.

г Wrr-

icTWHi

ш

i

яис .юрь1ацнонным входом устройства.

2, Устройство по п. I, отличающееся тем, что блок сор- тировк и содержит входной регистр, мультиплексор, регистр, k компараторов, шифратор, j-й вход шифратора соединен с выходом j-ro компаратора, первые входы компараторов объединены и подключены к выходу мультитора соединен с J-M выходом регистра, вход синхронизации объединен и подключен к тактовому входу блока сортировки, адресный вход которого

соединен с адресным входом мультиплексора, j-й информационный вход кот Ьрого подключен к j-му выходу входного регистра, информационный вход которого соединен с информационным входом блока сортировки, выход шифратора подключен к выходу блока сортировки, вход синхронизации которого соединен с входом синх- понизации второго регистра.

{)

i3

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для аппаратурного анализа случайных процессов в системах сбора и обработки информации. Цель изобретения- расширение функциональных возможностей за счет определения момента разладки для многомерных случайных процессов. Для этого в устройство введены ш блоков сортировки, k квадраторов, k реверсивных счетчиков, дешифратор и блок управления. Устройство позволяет перейти к исследованию реализаций многомерных случайных процессов, согласованно учитывая инфор- машло об изменении вероятностных характеристик, содержащихся в поведении отдельных компонент, определять более широкий класс моментов разладки, в частности, не проявляющихся в поведении первых моментных функций (среднего, дисперсии и др.) входных процессов. 6 ил,. 1 табл. о (Л

J.

иг.1

QG

9иг.2

J

4

(PU2.

игЛ

Редактор Л.Пчелинская Техред М.Ходанич

Заказ 5234/51Тираж 671Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,ул. Проектная, 4

(Риг.5

r-D

57

Фиг.б

Корректор Л.Пилипенко