Генератор случайных процессов Советский патент 1976 года по МПК G07C15/00 G06F1/02 

а

Topaj а obuutii-i - л bxoAaf/i иумкшрования соответс1веано.

Кроме того, коммутатор содержит гг блоков суммирования по модулю два, первые кходы которых подключены к первой группе входов коммутатора, вторые входы - ко второй группе входов коммутатора, а выходы - к вьосодам коммутатора соответственно.

Кроме того, каждый блок присвоения

знака содержит в каждом разряде первы-й ключевой элемент, первый и второй входы котррого соединены соответственно с первым и вторым входами блока присвоения знака, второй ключевой элемент, первый вход которого соединен с первым входом первого ключевого элемента, элемент НЕ, вход которого соединен с вторы входом первого ключевого элемента, а выход - с вторым входом второго ключевого элемента, блок суммирования, входы которого подключены к выходам ключевых элементов, а выход - к выходу блока присвоения знака.

На фиг, 1 приведена блок-схема генератора случайных процессов; на фиг. 2 блок-схема коммутатора; на фиг. 3 - блоксхема блока присвоения знака.

Генератор содержит датчик 1 случайных чисел, выходы которого подключены к первым входам блока 2 элементов И. Выходы элементов И подключены к входам блока 3 памяти. Выходы последнего подключены к первой группе входов коммутатора 4, а его вторая группа входов соединена с выходами генератора 5 функций Уолша (ГФУ) Выходы коммутатора 4 соединены с первыми входами блоков 6 присвоения знака, вторые входы которых являются входами генератора, а выходы соединены с входами блока 7 cy.iмлpoвaния. Выход блока 7 соединен с первым входом блока 8 считывания Первда выход этого блока подключен к выходу генератора, а второй вход - к первому выходу блока 9 управления. Второй вход блока 9 соединен с входом генераторов 5 функций Уолша,

Коммутатор 4 содержит блоков сум--, мирования по ьшдулю два.

Каждый блок 6 присвоения знака содержит в каждом разряде ключевые элементы 10 и 11, входы которых являются входами блока 6, элемент НЕ 12, вход которого является входом блока 6, а выход соединен с входом ключевого элемента 11, и блок 13 суммирования, входы которого соединены с выходами ключевых элементов 10 и 11, а выход является выходом блока 6.

В основу работы гьиерагорь положеаа реализация алгоритк-а

t-2

C(i)-/u,

/ о J 0 С1+г/;

Sae.

N

F

(О

(О ,

., at,

где ) и SNjdfi ) -спектр Уолша, принадлежащий Е-ой группе. Коэффициенты С IY) и S в этом случае могут быть найдены уже по следующим формулам

тгNli-i

Ькср(

(г)

и являются детерминированными величинами

Для дискретного варианта правило объединения спектральных коэффициентов Уолша в группы имеет вид:( 3J

1группа включает Со- 1 элемен

2группа включает . - 2 элемента t группа включает

,СS

|-e(), fe(),

j 0,i... . a элементов n группа включает

i.aj)..гj)

2 элементов

iintO группа включает S - 1 элемен г, Например, для N 8 случайный ряд

Уолша представляется в виде

l( (i)(i)

t jUJCc Caг/l)CJCa(t)+S Saг/0 (i)J (П.:С4)

В случае иммитации случайных сигналов с задаваемыми спектральными характеристиками и нулевым математическим оняда- нием необходимо положить в ряде (22) Со О.

Аналогичный ряд Уолша может быть постороен и для непрерывного сигнала, при этом расчет спектров Уолша должен быть проведен по формулам

т-ЬЬ,). Максимальное число возможных реализаций случайного процесса в базисе Уопша составит e . Параллельный вариант алгоритма формирования случайных чисел в форме (l) поло жен в основу работы предлагаемого имитатора случайных процессов с задаваемыми спектральными характеристиками, При этом набор п случайных величин Л1 t 1 вырабатывается п -разрядным датчиком случайных чисел (ДСЧ) 1 с следующего правила соответствия: ве- личине jUu -1 соответствует двоичный код 1 8, ГО разряда Д Ч 1, а величине Яе 1 - нулевое состояние Е -го разряда ДСЧ1. Вьфаботанное п-разрядное случайное число с помощью блока 2 элементов И передается на блок 3 и запоминается на нем. Значения гп функций Уолша формулируют ся с помощью генератора 5 функций Уолша, а изменение значений функций Уолша в соответствии со знаками случайных единиц - на ( п -f m ) входовом коммутаторе 4. В .устройстве принято следующее правило соответствия между значениями функций Уолша и их двоичным эквивалентом: значению W((t +1 соответствует О соетояние d -го выхода ГФУ, а значению ) 1 его единичное состояние. (п + m ) входовой коммутатор 4 включает в себя п групп блоков суммирования по модулю два, причем каждая К-группа содержит 2 блоков суммирования по модулю два. К первым входам блоков сумми рования по модулю два группы подклю чаются выходы только тех функций Уолша, которые соответствуют спектральным коэффициентам, объединенных в К-ую группу в соответствии с правилом объединения коэффициентов в однотипные группы. Поскол ку изменение знака случайным образом дол жно производиться одновременно у всех функций Уолша, объединенных в группу, то вторые выходы блоков суммирования по модулю два каждой К-ой группы объединены и подсоединены к выходу соответствуюшего разряда блока 3, Изменение знаков спектральных коэффициентов Уолша Ск ( S ), величины которых заранее расчитанные на основе заданной спектральной плотности процесса в соответ ствии с уравнениями (2) либо (5) подключаются к соответствующим кашалам - канального входа устройства, хфоизводится в зависимости от знака произведения /ЛеСаЕк 1)(Яе5агк(.ис помощью m блоков 6 присвоения знаков, С помощью ключевых элементов 10, 11 и блока 13 на К-ый вход блока суммирования 7 подается либо прямое, лиоо инверсное, ь зависимости от знака произведения )UgC.a8j(i)(jUeSat(L))j значение соответствующего спектрального коэффшшенга. Элемент НЕ 12 предназначен для получения инверсной величины произведения ,) для утгрАвления ключевым элементом 11. В том случае, если в предлагаемом устройстве управление ключевыми элементами в блоках присвоения знака производится с помощью цифровьж сигналов (двоичный код), ключевой элемент 10 в каждом К-ом блоке присвоения знака вьтолняется Б виде группы элементов И-НЕ, ключевой элемент 11 содержит группу элементови, а блок 13 - группу элементов ИЛИ на два входа, В случае же, если управление производится аналоговыми сигналами, то ключевой элемент 10 включает Б себя последовательно соединенные инвертор и ключ, ключевой элемент 11ключ, а узел объединения - операционный усилитель. Таким образом, если на управляющий вход К-го блока присвоения знака 6 с К-го выхода коммутатора 4 поступит сигнал, соответствующий положительному знаку произведения |UgCa6(L)(/Uc 5а( i.) ), то будет открыт ключевой элемент 11 и на К-ый вход блока суммирования 7 поступит прямое значение соответствующего спектрального коэффициента Ск ( ), В противном случае, открыт будет ключевой элемент 10 и на вход блока суммирования будет подано проинвертированное значение (с обратным знаком) коэффициента, Влок суммирования 7 предназначен для реализации упраачения. Блок считывания 8 осуществляет подключение выхода блока суммирования 7 к вькоду имитатора, Влок управления 9 служит для вьфаботки упра&ляющей последовательнойсти сигналов. Генератор случайных процессов работает cлeдyющи c образом, В первом такте работы устройства блок управления 9 вырабатывает сигнал обнуления сумматора 7 и генератора функций Уолша 5, Значения спектральных коэффициентов Уолша подаются на соответствующие входы гп -канального входа устройства. Затем по сигналу из блока 9 п -ра ядвый двоичный код случайного числа выработанного датчика 1, черезблок 2 передается в блок 3, где и запоминается. На этом заканчивается процедура подготовки к формированию одной реализации случайного процесса. Этап непосредственного формирования случайного процесса состоит из N однотипных шагов, на каждом из которых по сигналу VL3 блока 9 блок 5 изменяет свое состояние на единицу. Значения всех функций поступают на соответствующие входы каждого из m входов коммутатора 4, на каждом из п входов которого уже подано значение соответствующего разряда блока 3, Измененные на коммутаторе 4 в соответствии с содержимым разрядов блока 3 значения функций Уолша поступают на входы соответствующих блоков 6t Qm., с помощью которых подключают к соответствующим входам гг -входового блока суммирования 7 прямые или инвертированные значения спектральных коэффициентов Уолща, В результате суммирования последних в блоке суммирования 7 формируется значение случайного процесса в одной конкретной точке его интервала определения. По сигналу из блока 9 полученное значение случайного процесса через блок считывания 8 выдается на выход устройства с обнулением блока 7 суммирования. На каждом из последующих шагов работа имитатора аналогична. Для воспроизведения новой реализации случайного процесса с теми же спектраль ными характеристиками блок управления 9 выдает сигнал обнуления блока суммирования 7, генератора 5 и блока 3 и вырабатывает сигнал запроса на блок 2, с п мощью которого в блок 3 пересылается но вое случайное п -разрядное число с датчика 1. В случае необходимости формирования случайного процесса с новыми характеристиками достаточно на m входов устройств подать другие спектральные коэффициенты Уолша. Генератор позволяет выполнять все фун ции известного устройства и, кроме того, дает возможность осуществить воспроизве ние 2 (п 1,2 ) реализаций случай ного процесса с задаваемыми спектральны ми характеристиками на выбранном интерва ле его определения. Формула изобретения 1. Генератор случайных процессов, содержаший блок элементов И, выходы которых соединены со входами блока памяти. первые входь - с выходами датчика случайных чисел, а вторые входы - с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с первым входом блока считывания, второй вход которого соединен с выходом блока суммирования, а выход - с выходом генератора, отличаюшийс я тем, что, с целью расширения функциональньк возможностей генератора, он дополнительно содержит коммутатор, первая группа входов которого соединена с выходами блока памяти, генератор функций Уолша, выходы которого соединены с второй группой входов коммутатора, а вход - с третьим выходом блока управления, и гп блоков присвоения знака, первые входы которых подключены к входам генератора, вторые входы - к выходам коммутатора, а выходы к входам блока суммирования соответственно. 2,Генератор поп.1, отличающийся тем, что, коммутатор содержит m блоков суммирования по модулю два, первые входы которых подключены к первой группе входов коммутатора, вторые входы - ко второй группе входов коммутатора, а выходы - к выходам коммутатора соответственно. 3,Генератор поп.1, отличающийся тем, что каждый блок присвоения знака содерлфгт в каядом разряде первый ключевой элемент, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока присвоения знака, второй ключевой элемент, первый вход которого соединен с первым входом первого ключевого элемента, элемент НЕ, вход которого соединен с вторым входом первого ключевого элемента, а выходс вторым входом второго ключевого элемента, блок суммирования, входы которого подключены к выходами ключевых элементов, а выход - к выходу блока присвоения знака. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авт.св. СССР №335684 МКл. G06 F1/C2, 1970. 2.АВТ.СВ. СССР №344431, МКл. G06 F1/02, 1970. 3.Авт.св. СССР №370717, КМл Н 03 К 13/02. 1970.

г:

т

п

п

6

т

Фиг. г

Г

1