Устройство для определения стационарности случайного процесса Советский патент 1990 года по МПК G06F17/18 

35

Pis обретение относится к вычислительной технике и может быть применено для разделения случайного процес- JQ са на стационарные участкио

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения разделения случайного процесса на стационарные уча- 25 стки при оценке его стациопарностио

На фига представлена структурная схема устройства; на фиго2 - схема блока синхронизации; на фигоЗ - вре- меннь е диаграммы; на - схема , блока регистров; на фиго5 - интервалы стационарности о

Устройство содержит блок 1 синхронизации, преобразователь 2 напряжение - код, блок 3 регистров сдвига, первую схему 4 сравнения, первый егистр 5 сдвига, первый счетчик 6, второй регистр 7 сдвига, вторую 8 и ретью 9 схемы сравнения, первый эле- ент ИЛИ 10, элемент И П, блок 12 Q памяти, второй счетщш 13, блок 14 регистрации j элемент 15 задержки, втоой элемент ШШ 16, группу 17 элементов запрета, элемент НЕ 18, запускающий вход 19, вход 20 установки 45 в исходное состояьше и информационный вход 21 о

Информационный вход 21 устройства

подключен к информационному входу преобразователя 2, запускаювщй вход 19 устройства соединен с первым входом блока 1, а вход 20 ycTaiiOBKH устройства в исходное состояние подключен к второму входу блока 1, второму установочному входу блока 3, второму входу второго элемент ИЛ1-1 16, входам установки в нуль регистров 5 и 7 и счетчика 13о

5

Q

Q 5

Третий выход блока подключен к синхронизирующему входу преобразователя 2, четвертый выход соединен с входом управления сдвигом регистра 5, второй выход подключен к счетному входу второго счетчика 13, пятый выход соединен с входом управления записью регистра 5 и вторым входом элемента И II, а первый выход блока 1 подключен к синхронизирующему входу блока 14, управляющим входам блоков 3 и 12 и входу управления записью регистра 7 о

Выходы преобразователя 2 соедине1Ш с первыми информационными входами блока 3, вторыми информационными входами блока 14 и с первыми входами схемы 4, вторые входы которой нодюпо- чены к выходам регистров блока 3 Первый выход схемы 4 соединен с первым информа1щонным входом регистра 5, остальные выходь схемы 4 соединены с информационными входами элементов запрета группы 17о Выходы элементов запрета группы 17 подключены к вторым информационным входам регистра 5о Выход регистра 5 соединен со счетным входом счетчика 6, выходы которого подключены к первым входам второй 8 и третьей 9 схем сравнения„ Выхода счетчика 13 соединены с адресными входами блока I2 памяти и первыми инфор- мшдион11ыми входами блока 14, выходы блока 12 подключены к информационным входам регистра 7, первая группа выходов которого соединена с вторыми входами схемы 8, а вторая группа выходов подключена к вторым входам схемы 9 о Выходы схем 8 и 9 соединены с вхо- элемента ИЛИ 10, выход которого подключен к первому входу элемента И Последний своим выходом связан

.1

с управляю цим входом блока 14, первым входом элемента 1ШИ 16, входами запрета элементов группы 17, первым установочным входом блока 3, входом управления записью, входом второго разряда счетчика 13 и через элемент НЕ с входами остальных разрядов счетчика 13с, Выход элемента ИЛИ 16 через элемент 15 задержки соединен с входом установки в нуль счетчика 6

Блок 1 синхронизации (фиг«2) управляет работой всех остальных блоков устройствао Он содержит генератор 22 импульсов, первый элемент И 23, счетчик 24 импульсов, второй элемент И 25, первый 26 и второй 27 элементы задержки, первый 28 и второ 29 элементы ИЛИ и RS-триггер 30 о

Первый вход блока 1 соединен с одним из входов элемента ИЛИ 28, второй вход - с установочным входом счечика 24 и одним из входов элемента ИЛИ 29 о Прямой выход триггера 30 подключен к третьему выходу выходу бло- ка 1, выход элемента И 23 соединен с четвертым, выход элемента И 25 - с вторым, выход элемента 26 задержки - с пятым, а выход элемента 27 задержки - с первым выходами блока 1

Блок 3 регистров () содержит (т-1) последовательно соединенных регистров 31 сдвига, где га - максимальное количество точек стационарно го участка случайного процессао Входы первого регистра 31 являются информационными входами .блока Зо Выходы каждого регистра блока 3 подключены к первым входам схемы 4 сравнения Второй ycTaiiOBO4Hbm вход блока 3 подключен к входу установки в единичное состояние первого регистра 31 и первому входу элемента ИЛИ 32, второй вход которого соединен с первым ус- тановочным входом блока 3, а выход связан с входами установки в единицу остальных регистров 3 I

Регистрация информации производит-

ся в восьмеричном коде

Устройство работает следующим образом

После подачи питания и импульса на установочный вход 20 блоки устрой- ства устанавливаются в исходное состояние При этом с выходов блока 1 снимается нулевой сигнал Блок 3 регистров устанавливается в единичное

156

состояние, регистры 5 и 7, счетчики 6 и 13 устанавливаются в нулевые состояния,

В ячейки блока 12 предварительно записываются вер}Л1ие ,и нижние Т( ллин граничные значения числа инверсии (цепи предварительной записи ил- формации в блок 12 памяти на фига не показаны)о

На вход 19 устройства подается импульс запуска По этому сигналу на третьем выходе блока 1 появляется единичный сигнал, который подается на синхронизирующий вход преобразователя 2о Последний начинает цикл преобразования непрерывной случайной величины напряжения в двоичный кодо

На чертвертом выходе блока 1 появляется последовательность из п импульсов, которая поступает на вход управления сдвигом регистра 5оЛ1з регистра 5 на счетный вход счетчика 6 поступает нулевая последовательность сигналов о В результате счетчик 6 остается в нулевом состоянии: Число TO, записанное в счетчик 6, сравнивается в схемах 8 и 9 со значениями OMOW . поступа ацими с выходов второго регистра 7. Результат сравне1шя - нулевой сигнал (так кан

макс 0 А«ии мим) поступает через элемент ИЛИ 10 на первьш вход элемента И 11 о

I

За время формирования последовательности п импульсов на четвертом выходе блока 1 преобразователь 2 заканчивает преобразование непрерывной случайной величины в двоичный код Х. Это двоичное число поступает на первые входы схемы 4 и сравнивается с -двоичными числами, записанными в регистры блока 3 и поступающими на вторые входы схемы 4. На каждом выходе -схемы 4 появляется единичный сигнал, если число X, больше числа, записанного в соответствующий регистр блока 3с, Так как все разряды регистров блока 3 в начале работы устройства были установлены в единичное состояние, то числа, записанные в регистры, блока 3, оказываются не меньше числа X,. Поэтому на выходах схемы 4 появля- ются Iiyлeвыe сигналы о Последний п-й, импульс последовательности, формируемый в блоке 1, с второго выхода блока 1 поступает на счетный вход счетчика 13 и тем самым задает адрес первой

ячейке блока 12 памяти, нз которой будет происходить считывание информации о

Задержанный на один такт п-й им- пульс последовательности поступает с пятого выхода блока 1 на вход записи регистра 5 и на один из входов элемента И По При этом в регистр 5 записана комбинация сигналов ООоооО, ас выхода элемента И 11 снимается нулевой сигнал, соответствующий результа- I ту сравнения содержимого счетчика 6 TO с гранич1шми значениями Тдд,щ;(, и TO мич осуществляемого схемаш 8 и

; с первого выхода блока 1 на управ- iляющие входы/блоков 3, 12 и 14 и I регистра 7 поступает п-й импульс, за- I держанный на два такта. По этому сиг- j налу двоичное число Х с выходов пре- 1 образователя 2 записывается в первьй

регистр блока 3, а содержимое перво- ; го регистра блока 3 переписывается ; во второй регистр, второго - в тре- 1 тий, и ТоДо Таким образом, в регист- ; pax блока 3 будут записаны числа Х, 1,1,о о с,1 о Б регистр 7 запишутся из

первой ячейки блока 12 сигналы, соот

ветствугощие числам Блок 14 производит регистрацию, например, на бумажной ленте значения X (, поступающего на его вторые информационные входы, и порядковый номер числа Х( в выборке, поступающий на его первые информационные входы с выходов счетчика 13о На этом заканчивается первьй цикл работы устройства

С началом второго цикла работы усройства на третий выход блока I снов поступает единичный сигнал, по которму в преобразователе 2 начинается пробразование аналоговой случайной величины в двоичное Щ1СЛО Поступающая- с четвертого выхода блока 1 на вход управления сдвигом регистра 5 последовате аьность импульсов вызывает поступление сигналов о результата сравнения предыдущего циюЕа, хранящихся в регистре 5, на счетный вход счетчика 6, После окончания п-го импульса в счетчике 6 будет зaпиcшio число о, а в счетчике 13 запишется адрес второй ячейки блока 12о

По импульсу, поступающему с пятого выхода блока 1 на вход управления записью регистра 5, сигналы А (Х2,Х, А (Хг.О, ACX..ACX, 1) о ре

зультатах сравнения числа Х с числами ,1J00 о,1 , записанными в регистрах блока 3, записываются в регистр 5 о

По импульсу, поступающему с первого выхода блока 1, происходит сдвиг информации в регистрах блока 3 и запись в регистр 7 из второй ячейки

блока 12 чисел мт Р гистрах блока 3 будут записаны числа

2. j joo

После К-го цикла работы устройства (К п+1) в регистрах блока 3 будут записаны числа Х|,-, Х,| ,оос.,Х4, 1S о о о 51 о В регистре 5 будет записана комбинация сигналов, соответствующих результатам сравнения числа X | с сигналами XK. , 5 к-г ,ооо, В счетчике 6 будет записано число к-2 к-

TKH z: .i: А (х;,х-)„

;. J

Сигналы поступающие с выходов регистра 7 на входы схем 8 и 9, соответствуют граничным значениям инверсий Т(., , Т(,, которые

будут сравниваться с числом Т , поступающим на другие входы схем 8 и 9 с выходов счетчика 6, На выходах схем 8 и 9 появляются сигналы С и С,

2

г - I

С 1

1приТц., Т(|,,),(,

0приТ к., и Т(,.,)акс

1приТ.| f (к,- ,акс

ОприTj;.,i Т(,,.,с

Импульс с пятого выхода блока 1 проходит на выход элемента И 11 в том случае, когда значение Т |, выходит за пределы граничных значений, Тое когда для данной точки случайного процесса не выполняется условие стационарности

(:-Омин к- Ск-Омакс- Этот импульс поступает на управляющий вход блока 14, первьй установочный вход блока 3, на входы запрета элементов группы 17, через элементы 16 и 15 на вход установки в нуль счетчика 6, на установочные входы и на вход управления записью счетчика 13. Этот импульс поступает на установочные входы 1,3,4,о,m (m log n) разрядов счетчика 13 через элемент НЕ 18о После окончания этого имггульса в блоке 14 регистрируется факт окончания стационарного участка (например, путем прогона бумажной ленты или печати специального символа по импульсу, поступившему на управляющий вход блока 14)о Все ре- гистры блока 3, кроме первого, устанавливаются в единичное состояние (в первом регистре блока 3 сохраняется код числа X |. , которое становится первым числом следующего стационарно го участка случайного процесса, Тое X )i Регистр 5 по управляющему сигналу с четвертого выхода блока I и сигналам, поступающим с выходов элементов группы 17 и первого выхода схемы 4, устанавливается в состояние А(м 0,0,00., (при этом А |, А,)о Счетчик 6 с задержкой на один такт устанавливается в нулевое состояние (задержка необходима дня того, чтобы сохранить сигнал нестационарности, формируемый сигналами с выходов счетчика через схемы 8 и 9), а в счетчике 1.3 записывается число 2 - адрес второй ячейки блока 12с, Таким образом, устройство подготовлено к обработке второго числа Х текущего стационарного участка, двоичный код которого поступает с информационных выходов преобразователя 2. Далее цикл работы устройства повторяется и блок 14 регистрирует порядковые номера и значения чисел текущего стационарного уча- стка

Если зарегистрировано п точек оче- редкого стационарного участка, то после окончания (п+1)-го такта счетчик 13 устанавливается Б нулевое сост-оя- ниео Из блока 12 по этому коду выбирается нулевая комбинация, а в регистр 7 записываются числа Т/

(ч-к) макс

В результате срав Т П (п-к) /чин

нения этих чисел с числом Т „, , не равным нулю (так как числа Tj, формируются как арифметическая сумма предыдущих значе ний Т ,,, , Т .j, , , о, хотя бы одно из которых не равно нулю),на выходе элемента И 11 формируется импульс нестадионарности, который подготавливает устройство для регистрации нового стахщонарного участкао Таким образом, стационарный участок.

имеющий количество точек, большее, чем емкость блока 12, разбивается на несколько участково

Остановка устройства и приведение его в исходное состояние для следующего запуска происходят после подачи импульса на установочный вход устройства о

inJ5 2025 30 35

0

5

Формула изобретения

Устройство для определения стационарности случайного процесса, содержащее блок регистрации, преобразователь напряжение - код, информационный вход которого является информационным входом устройства, а выходы подключены соответственно к разряд- ; ным входам блока регистров сдвига и к первой группе входов первой схемы сравнения, вторая группа входов которой соединена с разрядными входами блока регистров сдвига, первый выход первой схемы сравнения соединен с первым информахщонным входом первого регистра сдвига, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выход которого подключен к первым информационным входам второй и третьей схем сравнения, вторые информационные входы которых подключены соответственно с первой и второй группам информагдионных выходов второго регистра сдвига, а выходы второй и третьей схем сравнения подключены соответственно к первому и второму входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым вхо- дом элемента И, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения разделения случайного процесса на стационарные участки, оно содержит блок памяти, второй счетчик, элемент задержки, второй элемент ИЛИ, элемент НЕ, группу элементов запрета, информационные входы которых соединены соответственно с группой выходов первой схемы сравнения, выходы подключены к группе вторых информационных входов первого регистра сдвига, а входы запрета группы элементов запрета объединены с первым входом второго элемента ИЛИ с входом управления записью, входом второго разряда второго счетчика непосредственно, а через элемент НЕ . - с группой разрядных входов второго счетчика, с первым установочным входом блока регистров сдвига, с управляющим входом блока регистр шдии и подклгочеш. к рыходу элемента И, первый выход бло- kа синхронизации, входу управления сдвигом блока регистров сдвига, к JBxoMaM управления записью блока па- мяти и второго регистра сдвига, ий- jфopмaциoш ьй вход последнего из ко- 1торых с выходом блока памя- ти, адресный вход которого объединен с первым информационным входом блока регистрации и подключен к выходу вто iporo счетчика, счетный вход которого соединен с вторым выходом блока (синхронизации, а установочный вход I второго счетчика oбъeдJiнeн с вторым установоч шм входом блока регистров

сдвига, установочным входом блока регистров сдвига, установочным входом второго регистра сдвига, установочным входом первого регистра сдвига и вторым входом второго элемента ШШ, входу останова блока синхронизации, третий выход которого соединен с синхронизирующим входом преобразователя напряжение - код, четвертый выход подключен к входу управления сдвигом первого регистра сдвига, вход управления записью которого объединен с пятым выходом блока синхронизации, выход второго элемента 1-иШ через элемент задержки соединен с установочным входом первого счётчика, второй информационный вход блока регистрации подключен к выходу преобразователя напряжение - кодо

Изобретение относится к области вычислительной технике и может быть использовано для анализа случайных процессов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет разделения случайного процесса на стационарные участки. Устройство содеращее блок 1 синхронизации, преобразователь 2 напряжение-код, и блок 3 регистров сдвига, схема 4 сравнения, первый регистр 5 сдвига, первый счетчик 6, второй регистр 7 сдвига, вторая и третья схемы 8, 9 сравнения, первый элемент ИЛИ 10, элемент И 11, дополнительно содержит блок 12 памяти, второй счетчик 13, элемент 15 задержки, второй элемент ИЛИ 16, группа 17 элементов запрета и элемент НЕ 18, соединенные с узлами схемы-прототипа в соответствии с решаемой задачей. Цель достигается применением последовательной процедуры анализа гипотезы о стационарности случайного процесса для каждого текущего значения исследуемого процесса, при этом одновременно определяются границы стационарности отдельных участков случайного процесса. 6 ил.

И

О г- Ci -f-

III

- N i

ciT- :

0| съ

CiT-

Н

Г)

т

3lU

zn

о