Устройство для определения одномерных начальных моментов м-го порядка случайного процесса Советский патент 1978 года по МПК G06F17/18 

го устройства также ограничивают порядок измеряемых моментов и осложняют анализ реализаций в реальном времени. Целью предлагаемого изобретения является повышение быстродействия при заданной точности параллельнопоследовательного измерения текущих оценок одномерных начальных моментов га-го порядка случайного процесса. Эта цель достигается тем, что в описываемое устройство дополнительно введены генератор случайных чисел, второй сумматор и два олока деления, входы первого из которых подключены соответственно к выходам блока памяти, второго сумматора, функциональных преобразователей и ко входу устройства, а выход первого блока деления соединен со вторым входом первого сумматора, входы второго блока деления соединены соответственно со входом устройства, выходами функциональных преобразователей, выходами блока памяти и генератора случайных чисел, выход второго блока деления подключен ко входу второго сумматора, выход которого соединен со вторыми входами функциональных преобразователей. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из последовательно соединенных (т-1) функциональных преобразователей 1. Вход первого функционального преобразователя соединен с источником исследуемого процесса. Выходы функциональных преобразователей 1 и источник исследуемого процесса параллельно соединены с входами первого и второго блоков деления 2 и 3. Выход первого блока деления 2 соединен с входом второго сумматора 4, выход которого параллельно соединен с вторыми входами функциональных преобразователей 1 и второй блок деления 3, выход которого соединен со входом сумматора 5, который по выходу и входу соединен с блоком памяти 6. Выход блока памяти 6 параллельно соединен с входами первого и второго блоков деления 2 и 3. Выход генератора случайных чисел 7 соединен с входом первого блока деления 2. Устройство работает по одинаковым циклам длительностью тДГо. Рассмотрим работу на примере k-ro цикла с момента +йтА7о, когда на вход устройства поступает й-ая ордината xk ex(t). функциональные преобразователи 1 последовательно друг за другом с интервалом ДГо формируют последовательность из (т-1)-го произведения {х,} вида х,, х,-у. Xj - Xj l-yj-l - Ут-1: Параллельно с функциональными преобразователями 1 вспомогательный сумматор 4 и первый блок деления 2 формируют последовательность грубых сомножителей г/i, Ут-. и последовательность вспомогательных величин вида вй-1,1 + 22 ,l 64-1,2 + 24 Qft-i.a -I,/ + 2a.- Qft-lJ k,H + tm - Qft-l ,01 , а сумматор 5, блок памяти 6 и второй блок деления 3 определяют последовательность й-ых т оценок одномерных начальных моментов {вй;} вида вй.1 ,., + 7V-4. - ,i вй,2 : .2 + - 0ft-1.2j/3) вй.ш : Qft-l.m -h - 9ft-l, m При ЭТОМ генератор случайных чисел 7 формирует последовательность из (2т-1)-ых случайных ординат Zi, ..., Zzm, нечетные из которых поступают на формирование грубых сомножителей г/ь ..., г/m-i, а четные - на формирование вспомогательных величин &h-i, ь -, ..., eVi, т, вида (2). Для этого за интервал АТо ордината Xi Xk с входа устройства поступает в первый функциональный преобразователь Ц и первый блок деления. С выхода генератора случайных чисел 7 вызывается ордината Zi на вход первого блока деления 2. Во вспомогательном сумматоре 4 формируется грубый сомножитель г/1 в виде кода трех старших разрядов суммы Zi + Xi. Функциональный преобразователь 1 умножает |я-разрядный «од Xh Xi на 3-х разрядный код - грубый сомножитель 1/1. Вспомогательный сумматор 4 сбрасывается. С выхода генератора случайных чисел 7 через первый блок деления 2 поступает ордината 22 разрядностью ц. С блока памяти 6 через первый блок деления 2 поступает предыдущая оценка в.;-ы разрядностью i + Aji, Д|д. 3-4 разряда. Во вспомогательном сумматоре 4 формируется сумма ,1 : -|- Zj вида (2) разрядностью ц, которая поступает во второй блок деления 3, на выходе которого формируется вспомогательная величина ,1, которая поступает в сумматор 5. Код Xh Xi поступает через второй блок деления 3 в виде величины N-1 Xi в сумматор 5, где формируется разность N- X, + yv-i Qk-i,il вида (3). Величина разности N-(x,-Q,-i,i} в сумматоре 5 суммируется с кодом предыдущей оценки ,ь поступающей с блока памяти 6. При этом в сумматоре 5 формируется новая k-ая оценка первого момента @k, ь вида (3). Полученная оценка @h,, в виде p,+A|.iразрядного кода поступает с сумматора 5 в блок памяти 6 в его первый регистр памяти.

Первый функциональный иреобразователь Ii параллельно определяет (|х + 3)-разрядное произведение X2 iXyi вида (1).

Аналогично оиисанному выше определению ©ft, 2 и Xz за первый интервал АГо происходит определение оценки &k,z разрядностью |л+3+ Afj, вида (3) и второго произведения х разрядностью ц+6 за следующий второй интервал АГо.

Таким образом в каждом, например, k-ou цикле длительностью тАТо в предлагаемом устройстве определяются т текущих оцеиок {Qk,}} по однородным алгоритмам вида (3).

Из описания видно, что грубые сомножители , ут-i вида (1), поступающие на

одни из входов функциональных преобразователей 1, имеют постоянную разрядность 3. Произведения Xz, , Хт имеют соответственно, разрядность

р+3, tx + 6,...,u + 3(m-l).

Текущие оценки ©k.i,Qkim имеют разрядность

(X 4- Л|л., .,., i + 3 (т - 1) + Ар.. Вспомогательные величины

Qit-1,1,, -, Qft-b fn

вида (2) имеют разрядность

1л,...,а4-3(т -1). Нечетные случайные ординаты

2j, Zj,, . . ,

имеют разрядность

р,-3, i,...lJ.+3(.72-l).

Четные случайные ординаты

Zj, Zfj. . ., Zjpj

имеют разрядность

,(: + 3),... + 3(.72-1).

Равенство разрядности грубых сомножителей Уг, позволяет обеспечить в предложенном устройстве равенство времени умножений в функциональных преобразователях, т. е. повысить быстродействие; сократить разрядность формируемых в них произведений Хг, вида (1), а значит сократить разрядность регистров блока намяти 6, сумматора 5, второго блока деления 3, вспомогательного сумматора 4 и первого блока деления 2, т. е. упростить реализацию устройства. Сохранение точности измерений оценок моментов в описываемом устройстве достигнуто благодаря добавлению «цифрового шума через первый блок деления 2 во вспомогательный сумматор 3 прп формировании грубых сомиол ителей //; (1) и вспомогательных величин

0ft-l,b 1,. . м 1,. . ., ,,„

вида (2) с помощью генератора случайных чисел 7 (при грубом делении).

После Л циклов, аналогичных -ому циклу, с выхода блока 6 на выход устройства начинают считываться вычисленные т оценок одномерных начальных моментов случайного процесса.

Формула изобретения

Устройство для определения одномерных начальных моментов порядка случайного процесса, содержащее т-1 последовательно соединенных функциональных преобразователя, вход первого из которых является входом устройства, первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом блока памяти, выход которого подключен к выходу нервого сумматора, отличающееся тем,

0 что, с целью повышения быстродействия при заданной точности, в устройство дополнительно введены генератор случайных чисел, второй сумматор и два блока деления, входы первого из которых подключены соответственно к выходам блока памяти второго сумматора, функциоиальных преобразователей и ко входу устройства, а выход первого блока деления соединен со вторым входом первого сумматора, входы второго блока деления сое динеиы соответственно со входом устройства, выходами функциональных преобразователей, выходами блока памяти и генератора случайных чисел, выход второго блока деления подключен ко входу второго сумматора, выход

которого соединен со вторыми входами фуикциональных преобразователей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Мирский Г. Я- Аппаратурное определение характеристик случайных нроцессов, М.,

«Энергия, 1972, с. 223-225.

2.Авторское свидетельство СССР № 227709, кл. G 06F 15/36, 1968.