Сглаживающее устройство Советский патент 1986 года по МПК G06F17/18 G06F17/17 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано дпя аппаратурного анализа реализаций случайных процессов.

Цель изобретения - повышение точности выделения кусочно-постоянного сигнала на фоне помех за счет настройки на конкретные отрезки реализации входного процесса.

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока определения статистических параметров случайного процесса на фиг. 3 - функциональная схема блока вычисления весовых коэффициентов i на фиг. 4 - функциональная схема блока синхронизации.

Сглаживающее устройство содержит регистр 1, m блоков 2 умножения, сумматор 3, блок 4 памяти, т-разрядный регистр 5, коммутатор 6, блок 7 определения статистических параметров случайного процесса, блок 8 вычисления весовых коэффициентов, коммутатор 9 и блок 10 синхронизации.

Блок 7 определения статистических параметров случайного процесса содержит вычитатели 11 и 12, квадраторы 13 и 14, элементы 15 и 16 эадержки, сумматоры-накопители 17 и 18, делитель на (N-2) 19, делитель на (N-1) 20, делитель на два 21, компаратор 22, вычитатели 23 и 24, компаратор 25, входные шины 26-28 данных, входные шииы 29-31 управляющих сигналов и выходные шины 32

и 33.

1

Блок 8 вычисления весовых коэффициентов содержит входные шины 32 и 33, умножитель на два 34, суммато 35, делитель 36, регистр 37, умножитель на два 38, постоянное запоминающее устройство 39, компаратор 40 мультиплексор 41, (т-1) умножителей 42-47, (k+D) сумматоров 48-50, (k+1) умножителей 51-53, регистр 54, вычитатель 55, сумматор 56, вычитатель 57 и делители 58 и 59.

Блок 10 синхронизации содержит выходные шины 29-31, генератор 60 импульсов, RS-триггеры 61-63, элементы И 64-66, счетчик 67 по модулю N, счетчик 68 по модулю (N+m-l) и элементы 69 и 70 задержки.

Устройство работает следующим образом.

Отсчеты процесса х;, ,...,N представляющие собой сумму кусочнопостоянного сигнала у; и слу 1айной помехи , поступают в регистр 1, где накапливается исследуемый участок реализации. С разрядных выходов регистра 1 значения х. поступают на входы блока 7 определения статистических параметров случайного процесса, который оценивает степень нестационарности сглаживаемого процесса и, в зависимости от полученного результата, определяет режим работы устройства.

В блоке 7 оцениваются дисперсия помехи й макс{п. У, - показатель нестациоиарности , V,, где

N-t

N-2

-N--TS (.-i N:2&

jx.W-x;);.

На выходах блока 7 формируются 5 сигналы, управляющие работой коммутаторов 6 и 9. При б 0, что соответствует отсутствию помехи ; , на первом выходе блока 7 появляется сигнал, который, поступая на управляющий вход коммутатора 6, обеспечивает прохождение данных с выхода регистра 1 через первый вход коммутатора 6 на выход устройства без обработки. Приб 5 0 осуществляется сглаживание реализации и на первом выходе блока 7 появляется сигнал, вызьтающий подключение к выходу устройства второго входа коммутатора 6.

Б случае исследуемый процесс признается стационарным на заданном интервале. На третьем выходе блока 7 появляется сигнал, который, действуя на управляющий вход коммутатора 9, обеспечивает прохождение на вторые входы блоков 2 умножения с выходов блока 4 памяти фиксированных коэффициентов равновесного осредне™ ti 2k+T

- число разрядов регистра 5, определяющее ширину окна сглаживания. Если U , то на вход блока 8 вычисления весовых коэффициентов подаются значения (о и &, на основании которых вычисляются весовые коэффициенты

ь -Чь:,

Ь-1

.I-;b AHA-1;A U |, .

ti

3

ойеспечиваюшие интегральную квадратичную близость сглаженной траектории к истинному сигналу. На третьем выходе блока 7 появляется сигнал, переключающий коммутатор 9 так, что на вторые входы блоков 2 умножения поступают сформированные весовые коэффициенты.

Таким образом, на вторые входы блоков 2 умножения поступают весовые коэффициенты, соответствующие выбранному режиму осреднения. На первые входы блоков 2 умножения поступают текущие значения процесса с разрядных выходов регистра 5. Полученные произведения подаются на входы сумматора 3, на выходе которого получается отфильтрованное значение сигнала Р; X;.j ,поступающее на выход устройства. С первого выхода блока 10 синхронизации на управляющие входы регистра 1 и регистра 5 поступают сигналы разрешения Сдвига, с второго выхода - на управляющий вход блока 7 поступают сигналы, разрешающие оценку очередного отрезка реализации исследуемого процесса, с третьего выхода - на управляющий вход сумматора 3 поступают сигналы разрешения обработки данных

Блок 7 определения статистических параметров случайного процесса работает следуюнщм образом.

При заполнении регистра 1 на входы вьгчитателей 11 и 12 по шинам 2628 поступают поочередно значения входного процесса с первых трех ячеек регистра. По сигналам, поступающим с управляющих шин 30 и 31 на С-входы вычитателей 11 и 12, производится соответственно текущее вычисление разностей ; и Х;,-х;. Квадраторы 13 и 14 возводят полученные значения в квадрат, а сумматоры-накопители 17 и 18 на своих выходах в результате формируют соот-

ветственно суммы Z1 (х- -х;) и н-(

(х,ч,-х;) . Элементы 15 и 16 за-Ч

держки обеспечивают работу сумматоров-накопителей 17 и 18 после окончания переходных процессов в вычитателях П и 12 и умножителях 13 и 1. После заполнения регистра 1 когда на выходах делителей 19 и 20 устанавливаются соответственно значения Vj и V, , а на выходе делителя 21 - величина i/g, компараторы 22 и

657974

25,по управляющему сигналу с шины 29 производят анализ оптимального режима осреднения. Вычитатели 23 и 24 формируют при этом соответствен5 но значения V, - и Vj, -V, . Если - I то на выходе компаратора 22 появляется сигнал, подключающий выход регистра 1 через комму,Q татор 6 к выходу устройства. При V(Vj () на выходе компаратора 25 появляется сигнал, обеспечивающий подключение выходов блока 4 памяти через коммутатор 9 к вторым

,, входам блоков 2 умножения, В случае

/127

r-.V, iVj величины б и ft , поступающие с выходов вычитателей 23 и 24 по шинам 32 и 33 в блок 8 вычислеJQ ния весовых коэффициентов, принимают участие в формировании коэффициентов P4.J , с помощью которых осуществляется сглаживание исходной реализации,

25 Блок 8 вычисления весовых коэффициентов работает следующим образом.

На вход умножителя 34 и первый вход сумматора 35 по шинам 32 и 33 поступают соответственно значения (j и й так, что на выходе делителя 36 формируется значение А. В ПЗУ 39 хранятся табулированные значения Ь при АМц, где величина Ад содержится в регистре 37 и определяет точность

аппроксимации зависимости (A}, Компаратор 40 сравнивает значение А, поступающее с выхода делителя 36, с величиной AQ, В случае компаратор 40 формирует адресный сиг-

нал, по которому на выходе мульти плексора 41 действует сигнал , сформированный умножителем 38. При к выходу мультиплексора 41 подключается выход ПЗУ 39 со значением

Ь, соответствующим величиие А. Умножители 42-47 формируют соответственно значения Ь, Ь .,,, Ь, которые поступают на входы сумматоров 48-50 в таких сочетаниях, что на

0 первых входах умножителей 51-53 действуют соответственно сигналы , ,,.,,b +b. На вторые входы умножителей 51-53 поступает значение (Ь-1) / (Ь+1) (), полученное

5 арифметическими элементами 55-59. В результате на выходах умножителей 51-53 и, следовательно, на выходах блока 8 вычисления весовых коэффициентов формируются значения коэффициентов

Блок 10 синхронизации работает следующим образом.

Первоначально триггеры 61-63 и счетчики 67 и6В устанавливаются в нулевое состояние. Генератор 60 формирует серию 2N импульсов, которые через первый выход блока поступают ка управляющие входы регистр1а 1 и регистра 5. Первый же импульс устанавливает триггер 61 в единичное состояние, следовательно с второго входа элемента И 6А на его выход проходят импульсы, начиная с второго. Первый импульс на выходе элемента И 64 (второй импульс генератора 60) переводит в единичное состояние триггер 62 и на выходе элемента И 65 появляется серия импульсов генератора 60, начиная с третьего, N-Й импульс генератора 60 через счетчик 67 поступает на вход элемента 69 задержки. Таким образом, на шине 30 формируется серия импульсов, обеспечивающая работу вычитателя 12 и сумматора-накопителя 18 блока 7, на шине 31 - серия импульсов для управления вычитателем 11 и сумматором-накопителем 17, а на тине 29 - сигналы, управляющие работой компараторов 22 и 25 и вычитателей 23 и 24 блока 7, Элемент 69 задержки обеспечивает работу элементов 22-25 после того, как срабатывают элементы 11-21, На третьем выходе блока 10 синхронизации формируется последовательность импульсов для управления сумматором 3, Первый импульс в этой последовательности появляется с приходом (N+m)-го импульса с выхода генератора 60, Это достигается тем, что ()-й импульс появляется на выходе счетчика 68 и устанавливает триггер 63 в единичное состояние, разрешая прохождение импульсов через элемент И 66, Элемент 70 задержки обеспечивает срабатывание сумматора 3 после того, как на выходах блоков 2 умножения установятся необходимые значения сигналов.

Формула изобретение

Сглаживающее устройство, содержащее блок памяти, первый регистр, информационный вход которого является входом устройства, группу блоков умножения, выходы которых соединены соответственно с входами сумматора, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит второй регистр, два коммутатора, блок синхронизации, блок вычисления весовых коэффициентов и блок определения

статистических параметров случайного процесса, информационные входы которого соединены соответственно с разрядными выходами первого регистра, выход последнего разряда

которого подключен к информационному входу второго регистра и первому информационному входу первого коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом

сумматора, а управляющий вход первого коммутатора подключен к первому информационному выходу блока определения статистических параметров случайного процесса, второй и третий

информационные выходы которого соединены с информационнь1ми и управляющими входами соответственно блока вычисления весовых коэффициентов и второго коммутатора, выходы которого подключены к первым входам группы блоков умножения соответственно, вторые входы которых соединены с разрядными выходами второго регистра, первая и вторая группы информационных входов второго коммутатора соединены соответственно с выходами блока вычисления весовых коэффициентов и блока памяти, первый, второй и третий выходы блока синх- .

ронизации подключены соответственно к входам сдвига первого и второго регистров, к синхронизирующему входу блока определения статистических параметров случайного процесса и тактовому входу сумматора, выход первого коммутатора является выходом устройства.

J3

35 J2

с

MTjT

Tl

J7

Изобретение относится к ойласти специализированных средств вы- . числительной т ехники и может быть использовано для аппаратурного анализа реализаций случайных процессов. Цель изобретения - повьпоение точности. Для достижения цели сглаживающее устройство содержит второй регистр, два коммутатора, блок синхронизации, блок вычисления весовых коэффициентов и блок определения статистических параметров случайного процесса, соединенные между собой в соответствии с решаемой задачей. Это позволяет решать задачу сглаживания путем выделения кусочно-постоянного сигнала на фоне помех за счет настройки на конкретные отрезки реализации входного процесса. (Л 4 ил.

тя

4J

r-

//ff сумматоры

55

56

58

P

47

4S

i6

9

52

50

53

54

5i

60

HOff.

(/станодна

61

68

I

62

65

6

66

10

te.