Устройство для определения производной корреляционной функции Советский патент 1987 года по МПК G06F17/15 

.-

t13

ИзЗВретение относится к измерениям характеристик случайных процессов и предназначено для определения производной корреляционной функции текущих стационарных случайных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами.

Целью изобретения является повышение быстродействия получения результатов за счет устранения этапа опреде ления значений корреляционной функции (КФ) .

На фнг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока управления.

Устройство содержит (фиг.1) два квантователя 1 и 2, два блока 3,4 памяти, четыре блока 5-8 регистров, два регистра 9,10, блок 11 вычитания, блок 12 умножения, блок 13 управления и интегратор 14.

Блок управления (фиг.2) содерядат два счетчика 15,16, реверсивный счетчик 17, три ключа 18-20, два элемента сравнения 21,22, триггер 23, сумматор 24, регистр- 25 памяти, генератор 26 тактовых импульсов и формирователь 27 импульсов.

Пусть исследуемьй процесс представ лен неравноотстоящими отсчетами х, соответствующими отсчетам времени . Пусть, кроме того, известно, что на каждом адаптивном интервале дискре трзации исследуемый процесс аппроксимирован .Полиномами нулевого порядка, т .е,

X(t) X; -Kt. t t-, ), (1)

причем

i 1 : (N - 1); t,0; t T.

о

Первую производную КФ в произвольной точке с можно записать как

R (). нш , (2) (

где U - сколь угодно малый интервал

времени}

RX С) - значение КФ в точке j ) - значение КФ в точке () .

Выражение для оценки КФ можно записать следующим образом:

т,

R,() I 5(t).x(t +t)dt, (3)

где Т, Т -г

132

Т - длительность реализаций процесса. Подставив выражение (3) в (2), по

лучим

т,

) Hm -J- (x(t)rS(t + TuJ .

+ Т +u) - x(t +t)

) dt.

(4)

Алгоритм рс1боты устройства следующий :

ti uj , Й-,х,; - Х,. (5)

+ X

Здесь точка и точка LJ определяются из условий

- 5

5

tx; t,

i t; + с t

Ki-(-

+-(: t.

(6)

0

0

5

0

5

Li 1+1 - L; t-i

Таким образом, выражение (5) явля ется оценкой производной КФ при ап- проксимации исследуемого процесса полиномом нулевого порядка.

Устройство работает следующим образом.

Квантователи 1 и 2 осзтцестзляют редачу в соответствующие блоки 3 и 4 памяти заданного объема выборки N исследуемого процесса х; (i 1 - N) и соответствующих меток времени t;, причем N - число, не превьшающее по величине объем памяти блоков 3 и 4 памяти. Блоки 5-8 регистров осуществляют воспроиз}зедение заданной последовательности сигналов и соответствующих меток времени блоков 3 и 4 памяти и передачу их на входы соответствующих регистров 9,10 и блок 13 управления соответственно.,

Перед началом работы регистры 9, 10 и 25, счетчики 15,16 и 17 обнулены, триггер 23 находится в нулевом состоянии. При этом ключ 20 закрыт запрещающим сигналом с выхода элемента 22 сравнения, поскольку содержимое счетчика 16 не превышает содержимое регистра 25 (фиг.2).

До начала работы устройства в регистр 25 (фиг.2) заносится код, соответствующий количеству определяемых ординат производной КФ, т.е. максимальному интервалу корреляции. После этого срабатывает элемент 22 сравнения и разрешающим сигналом открывает ключ 20, в результате чего импульсы с генератора 26 начинают проходить j на входы ключей 18 и 19, Причем ключ 19 закрыт запрещающим сигналом с триггера 2.3, а ключ 18 открыт разрешающим сигналом с инверсного выхода того же триггера 23, поскольку последний fO находится перед началом работы в нулевом состоянии.

Первый импульс с генератора 26 увеличивает содержимое счетчика 15 на единицу и перебрасывает триггер 23 в f5 единичное состояние, таким образом запирая ключ 18 и открывая ключ 19. Адрес с выхода счетчика 15 поступает по первому адресному выходу блока 13

управления (фиг.1) на адресные входы 20 ноль. Поэтому по первому управляющему

первого и третьего-блоков регистров 5 и 7, которые выбир.ают из блоков 3 и 4 памяти соответственно первый ото

сигналу в нем информация не накапливается, а в регистры 9 и 10 заносятся

значения отсчетов х, и

и

о X,

Этот же

X, процесса и первую метку време- Причем отсчет процесса поступа

KI

сигнал с выхрда формирователя 27 импульсов устанавливает триггер 23 в нулевое состояние, открывая ключ 18 и закрывая клич 19, подготавливая таким образом поиск точки L, . Этот поиск осуществляется аналогично поиску точки К , только для соответствующего условия (6). После нахождения этой точки на первом входе блока 11 вычитания находится значение отсчета , на втором его входе х , на перет содержимое счетчика 17 на единицу.35 вом входе блока 12 умножения - х, ,

С этого момента начинается поиск точсчетни t

ет на вход регистра 9, а метка времени поступает через первый вход блока 13 управления на первый вход сумматора 24 (фиг.2), где после суммирования с содержимым счетчика 16 поступает на первый вход элемента 21 сравнения.

Второй импульс с генератора 26 через открытие .ключи 20 и 19 увеличива30

на втором его входе - разность (х ки К, удовлетворяющей условию (6). Этот поиск осуществляется следующим образом: через второй адресный выход блока 13 управления содержимое реверсивного счетчика 17 поступает на адресные входы второго и четвертого блоков 6 и 8 регистров, которые выбирают из блоков 3 и 4 памяти соответственно очередной отсчет процесса и соответствующую ему метку времени и передают их соответственно на вход регистра 10 и на второй вход блока 13 управления. Так происходит до тех пор, пока не нарущится условие (б). При этом срабатывает элемент 21 сравнения, который вырабатьшает разрещаю- щий сигнал на своем выходе. Этот сигнал по своему переднему фронту поступает на вход вычитания реверсивного счетчика 17 и уменьшает его содержимое на единицу. Новое уменьшенное содержимое этого счетчика 17 вызыва

ет выбор предыдущего отсчета процесса и его метки времени из блоков 3 и 4 памяти. При этом снова начинает выполняться условие (6), т.е. элемент 21 сравнения закрывается и задний фронт разрешающего сигнала с выхода элемента 21 сравнения поступает на вход формирователя 27 импульсов, который формирует короткий сигнал через определенное время задержки, достаточное для срабатывания блока 11 вычитания и блока 12 умножения. Короткий сигнал с выхода формирователя 27 импульсов через первый управляющий выход блока 13 управления поступает на управляющие входы интегратора 14 (фиг.1) и регистров 9 и 10. Для первого отсчета процесса на информационном входе интегратора 14 находится

сигналу в нем информация не накапливается, а в регистры 9 и 10 заносятся

значения отсчетов х, и

и

о X,

Этот же

KI

30

на втором его входе - разность (х - X

Ki

) и на входе интегратора 14,

соответственно, - промежуточное произведение X, (, - X , ) .

По сигналу с выхода формирователя 27 импульсов через первый управляю- ЩIiй вьпсод блока 13 управления это частичное произведение накапливается в интеграторе 14. По этому же сигналу в регистр 9 записывается последующее текущее значение процесса х,, а

в регистр 10

о

процесса х

г

записывается значение , , которое для следующего

цикла становится ( ) L

значением х

г

т.е.

1

становится точкой К. После

этого начинается поиск ( ) L, т.е. увеличивается содержимое счетчика 15 на единицу, закрывается ключ 18 и открывается ключ 19 и т.д. до следующего срабатывания формирователя 27 импульсов и т.д. Процесс накопления происходит до тех пор, пока не переполнится реверсивный счетчик 17. Это

5 . 1 будет соответствовать перебору всех отсчетов реализации исследуемого процесса. При этом на выходе интегратора 14 находится значение производной КФ По сигналу переполнения реверсивного счетчика 17 с его выхода перекоса обнуляется счетчик 15, увеличивается содержимое счетчика 16 на +1 (т.е. подготавливаются условия для измерения производной .КФ в следующей ординате) и через второй управляющий выход блока 13 управления обнуляются регистры 9 и 10 и интегратор 14 через свои установочные входы.

Процесс вычислений повторяется до Тех пор, пока не переберутся все ор-- динаты производной КФ на максимальном интервале коорреляции.

Как только содержимое счетчика 16 станет больше содержимого регистра 2 (фиг.2), сработает второй элемент 22 сравнения и закроется ключ 20, тем са мым запретив прохождение импульсов с генератора 26 импульсов. Устройство заканчивает свою работу. Формула изобре°тения.

Устройство для определения производной корреляционной функции, содержащее первый квантователь, два блока памяти, три блока регистров, блок уп- равления, содержащий генератор тактовых импульсовр блок умножения и интегратор, выход которого является вы- Зсодом устройства, а информационный вход соединен с выходом блока умножения, информационный вход первого квантователя является первым инфор- мационым входом устройства, а выход соединен с информационным входом первого блока памяти, выходы первого и второго блоков регистров подключены к rpyjCne адресных входов первого блока памяти, группа информационных выходов которого подключена к одноименным входам первого и второго бло ков регистров, отличающее- с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй

квантователь, четвертый блок регистров, два регистра, блок вычитания, в блок управления введены два счетчика, реверсивный счетчик, триггер, три ключа, два элемента сравнения, сумматор, регистр памяти и формирователь импульсов, выход которого сое- 55 Р гистра и с первым входом блока вы- динен с первым установочным входом читания, второй вход которого соеди- триггера, с входами начальной уста - нен с выходом второго регистра, а новки первого и второго регистров и выход соединен с вторым входом блока интегратора, выход генератора такто- . умножения.

0

15

5713

0

5

вых импульсов соединен с информационным входом первого ключа, управляющий вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, выход первого ключа соединен с информационными входами второго и третьего ключей, выход, второго ключа соединен со счетным входом первого счетчика и с вторьпн установочным входом триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, прямой выход триггера соединен с управляющим входом третьего ключа, выход которого соединен с входом суммирования ревер- CHBHo:i o счетчика, вход вычитания которого соединен с выходом второго элемента сравнения и входом формирователя импульсов, выход переполнения первого счетчика соединен с установочным входом второго сЧет чи ка, с управляющими входами первого и второго регистров и интегратора, с входом переноса реверсивного счетчика, выход первого счетчика соединен с адресными входами первого и третьего блоков регистров, выход реверсивного счетчика соединен с адресными входами второго и четвертого блоков регистров, выход второго счетчик а соединен с первыми входами сумматора и первого элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом регистра памяти, второй вход сумматора соединен с выходом третьего блока регистров, выход сумматора соединен с первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока регистров, информационный вход второго квантователя является вторым информационным входом устройства, выход второго квантователя соединен с информационным входом второго блока памяти, группа информационных выходов которого соединена с одноименными входами третьего и четвертого блоков регистров выходы которых соединены с группой адресных входов второго блока памяти, выход первого блока регистров

O соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход второго блока регистров соединен с информационным входом второго

5

0

5

Составитель Е.Ефимова Редактор С.Пекарь Техред В.Кадар Корректор А.Зимокосов

Заказ 1454/48 Тираж 673Подписное

ВНИИПИ 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

Фиг. г

Изобретение касается измерения характеристик случайных процессов и предназначено для определения производной корреляционной функций текущих стационарных случайных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами. Цель изобретения. - ускорение получения результатов за счет устранения этапа определения значений корреляционной функции. Устройство содержит два квантователя 1 и 2, два блока памяти 3 и 4, четьфе блока регистров 5-8, два регистра 9 и 10, блок 11 вычитания, блок 12 умножения, блок 13 управления и интегратор 14. Устройство позволяет исследовать процессы с неравномерным темпом дискретизации. 2 ил. с S Фиг.1