ВЕРОЯТНОСТНЫЙ АНАЛИЗАТОР Советский патент 1972 года по МПК G06F17/18 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано, например, для обработки первичной гидрофизической информации.

Известны анализаторы первичной информации. Однако аналоговые анализаторы дают высокую методическую погрешность и не позволяют проводить обработку первичной информации в реальном масштабе времени; цифровые анализаторы содержат громоздкие множительные устройства, сумматоры, устройства задержки и ЗУ большой емкости и недостаточно надежны. Такие анализаторы не могут быть применены для обработки гидрофизической информации.

Цель изобретения - упрош,ение схемы комплексного анализатора первичной информации, уменьшение его аппаратурного объема и повышение надежности. Эта цель достигается применением в комплексном анализаторе первичной информации статистического кодирования и статистического умножения и включением в схему датчиков случайных чисел с равномерным распределением, счетчиков и регистров сдвига.

Предлагаемый комплексный вероятностный анализатор первичной информации (КВАПИ) позволяет обрабатывать информацию в реальном масштабе времени, вычислять статистические характеристики с требуемой степенью точности по сравнительно коротким

первичным рядам. Выходная информация

устройства представлена в цифровой форме.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства: на фиг. 2 - схема устройства управления.

Оно содержит блок 1 регистров сдвига, блоки статистического кодирования 2-5, первый 6 и второй 7 блоки счетчиков, логические

схемы «И-ИЛИ 8, логические схемы «И, (вентили) 9, 10, устройство управления //и цифровой генератор 12.

Блок регистров сдвига 1 содержит L регистров сдвига каждый на п разрядов, предназначен для запоминания и хранения входной информации в виде L-разрядного параллельного кода.

Блоки статистического кодирования 2-5 предназначены для выработки равномерно

распределенных случайных чисел Ri в виде L-разрядного цифрового кода и сравнения их с текущими значениями исследуемой случайной функции /(), представленными также в виде L-разрядного цифрового кода. При выполнении условия fi(t) на выходе блока статистического кодирования появляется сигнал («1); при fi(t).Ri сигнал отсутствует («О). Первый блок счетчиков корреляционной

на разрядов (, где N - количество чисел исходного ряда l(t)). Счетчики применяются в качестве интеграторов. По окончании цикла измерения показания каждого счетчика соответствуют значениям ординат корреляционной функции.

Второй блок счетчиков функции спектральной плотности мощности 7 содержит от счетчиков на / разрядов. Выполняет те же функции, что и счетчик 6. По окончании цикла измерений показания каждого счетчика соответствуют значениям ординат функции спектральной плотности.

Сборка логических схем «И-ИЛИ 8 предназначена для поочередной подачи значений исследуемой функции l(t) на блок 4.

Схемы логического умножения 9 и 10 предназначены для перемножения цифровых потоков с выходов блоков 2-5 и представляют собой обычную схему совпадения на два входа.

Устройство управления И содержит генератор тактовых импульсов ГТИ с частотой /, двоичный счетчик Сч 1 на Р разрядов, предназначенный для деления частоты поступления тактовых импульсов на i (Ь-2-), двоичный счетчик Сч 2,, на b разрядов (2), дешифратор Дш на b входов и А 2 выходов и счетчик N Сч 3 (N-2, где /С -число разрядов данного счетчика). Предназначен для подсчета чисел исходного ряда /(/).

Цифровой генератор косинусоидальных функций 12 предназначен для выдачи значений функции cos а в виде цифрового параллельного кода. Устройство работает следующим образом.

По импульсу дискретизации число исходного ряда /г (1) в виде параллельного L-разрядного кода через входное устройство ВУ1 поступает в блок регистров сдвига. В исходном состоянии триггеры 1р1 и Тр2 блока регистров установлены в «О (первый триггер первого регистра установлен в положение «1).

Таким образом, после прохождения п импульсов дискретизации Тр 1 устанавливается в положение «1 и открывает вентиль В1 для прохождения импульсов от ГТИ с частотой /. Все счетчики устройства управления в исходном состоянии установлены в «О. При этом разрешающий сигнал с дегиифратора подан на первые входы тех схем «И в сборке Сб J «И-ИЛИ, вторые входы которых подсоединены к п разрядам регистров сдвига.

Таким образом, число исходного ряда Fi (1), находящееся в п разрядах блока регистров через сборку Сб 1 «И-ИЛИ подается на L-разрядную цифровую схему сравнения блока статистического кодирования (БСК). При открывании вентиля В 1 на вторые входы схемы сравнения БСК2 с частотой / начинают поступать равномерно распределенные случайные L-разрядные числа г- Схема сравнения работает таким образом, что на ее выходе появляется сигнал «1 в том случае.

если выполняется условие и сигнал «О, если Fi-.Ri. Следовательно, на выходе схемы сравнения появляется последовательность «Ь и «О, которая подается па первый

5 вход схемы логического умножения «Я;. Переключатель П1 находится в положении I, следовательно, число исходного ряда подается на цифровую схему сравнения БСК1. Принцип работы БСКЦ, тот же, что и принцип работы БОК. 2. Таким образом, на второй вход «HI также подается последовательность «1 и «О, причем первая и вторая последовательности независимы и сохраняют статистические характеристики исходной

5 функции. Па схеме «Я происходит логическое перемножение последовательностей, а результаты умножения через сборку СБ 2 «HI поступают на вход счетчика Сч4М(х).

2р 5

0 Через время /1 -,:---г разрешающий сигнал с дешифратора Дш подается на первый вход схемы «Я в сборке СбЗ «И-ИЛИ, вторые входы которых подсоединены к л-1 разрядам блока регистров.

В дальнейшем схема работает как описано выше, только результаты перемножения с выхода схемы «Я поступают в первый счетчик блока счетчиков Сч 1 корреляционной функции на Р-}-К. разрядов. Таким образом, по окончании цикла измерений в этом счетчике записаны значения ординаты автокорреляционной функции при минимальной задержке Ттгп. Через время с начала цикла измерения дешифратор Дш подключает к БСК1 п - 2-е разряды блока регистров, а результаты перемножения поступают во второй счетчик корреляционной функции и т. д. до первых разрядов L регистров включительно. Следовательно, весь подцикл измерения длится , По истечении этого времени на

выходе Тр 2 появляется сигнал «О и вентиль В1 запирается. С приходом следующего чи5 ела исходного ряда ) подцикл начинается сначала. Для получения взаимокорреляционной функции двух исходных функций fi(t) и /2(0 переключатель П устанавливают в положение П, и на вход БСК2 с входного усг0 ройства ВУ2 непосредственно поступают числа исходного ряда Fi(). Далее процесс повторяется.

Следует отметить, что при центрировании исходного ряда в счетчике Сч4М(х) можно

5 непосредственно получать значение дисперсии Д(Х). Для получения математического ол идания исходной функции достаточно проинтегрировать числовую последовательность с выхода БСК. 1 в счетчике Сч5тх. Иа длительность периода дискретизации исходной функции накладывается следующее условие „11 вероятностной ошибки о 5:;--- :-7. которую 2 у S путем увеличения 5 можно сделать весьма малой, и мало зависит от длины ряда исследуемой функции. Количество чисел в исходном ряде равняется Л , поэтому по числу на выходе счетчика Л появляется импульс переполнения. По этому импульсу открывается вентиль В 2, п К-разрядных чисел, соответствующих ординатам корреляционной Ю функции, начинают поочередно подаваться через сборку «И-ИЛИ Сб 3 на цифровую схему сравнения С/С с частотой . По этому же импульсу устанавливается в «О блок регистров. На схему сравнения БСК4 с цифрового генератора косинусоидальных функций ГКФ поочередно подаются т значений cos а, отличающихся друг от друга на - 20 радиан, в виде двоичного /(-разрядного кода. Частота их поступления также равна f. Генератор косинусоидальных функций выдает в цифровой форме значения косинусоидальных 25 функций разной частоты. Лолучающиеся на выходах БСК4 и БСКЗ числовые последовательности статистические отображения cos а и К (г) перемножаются на схеме логического умножения «И. Число- Зо вой поток, являющийся результатом перемножения, через СбЗ «Hz подается на блок счетчиков СчП, где усредняется. Причем в первом счетчике, по окончании цикла хранится информация об ординате функции спек- 35 тральной плотности на частоте f ь .во втором на частоте fa, и в /п-ом счетчике хранится ин15формация об ординате функции спектральной плотности па частоте F-m- Общее время определения функции спектральной плотности р 2. Число m разрядов счетчиков выбирается, исходя из соотношения . Предмет изобретения Вероятностный анализатор, содержащий блок регистров сдвига, блоки статистического кодирования, блоки счетчиков, логические схемы «И-ИЛИ, логические схемы «И, устройство управления и цифровой генератор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности устройства, один вход первого блока статистического кодирования соединен с выходом устройства управления непосредственно, а другой вход - через блок регистров сдвига, логические схемы «И- ИЛИ, второй блок статистического кодирования, выход устройства управления через цифровой генератор и третий блок статистического кодирования соединен с первым входом первой логической схемы «И, второй вход которой через четвертый блок статистического кодирования соединен с выходом первого блока счетчиков, а выход первой логической схемы «И подключен ко второму блоку счетчиков, вход первого блока счетчиков соединен со второй логической схемой «И, один вход которой соединен с первым блоком статистического кодирования, а другой вход - со вторым блоком статистического кодирования.