Устройство для вычисления взвешенного временного ряда Советский патент 1978 года по МПК G06F17/14 

устройство, содержит логарифмический аналого-цифровой преобразователь, вхо которого является информационным входом устройства, преобразователь линейного кода в логарифмический и ра пределитель импульсов, выход которого соединен со входом блока задания весо вых коэффициентов 2. Однако это устройство не обеспечивает наложение заданной весовой функции в режиме скользящей выборки. Целью данного изобретения является повышение точности вычислений. Указанная цель достигается тем, что устройство содержит блок генерации равномерно распределенных случайных чисел, блок памяти, блок вероятностного округления, блок задания шага скольжения, регистры сдвига и сумматоры. Вход блока задания шага скольжения является одноименным входом устройства, а его выходы соединены с управляющими входами соответеТВующих сумматоров, входы первого слагаемого которых подключены к выходу логарифмического аналогоцифрового преобразователя, выходы блока задания весовых коэффициентов соединены со входами соответствующих регистров сдвига, одноименные выходы которых соединены с соответстзэуюедими входами второго слагаемого одноименного сумматора., выходы сумматоров соединены со входами блока вероятнос ного округления, соответствующий, вход которого подключен к выходу пре образователя линейного кода В логарифмич:еский, вход которого подключен к выходу блока генерации равномерно распределительных случаных чисел, выходы блока вероятностного округления соединены со входами блока памят знаковый вход которого подключен к одноименному выходу логарифмического аналого-цифрового преобразователя. На фиг. I представлена функционал ная схема устройства для вычисления взвешенного временного ряда на фиг, 2 приведена временная диаграмм работы. Устройство содержит информационны вход i, логарифмический аналого-цифр вой преобразователь 2, сумматоры 3, и 5, регистры сдвига 6, 7 и 8, блок задания весовых коэффициентов 9, рас пределитель импульсов 10, блок задан шага скольжения 11, вход задания шаг скольжения 12, блок вероятностного округления 13, преобразователь линей ного кода в логарифмический 14, блок генерации равномерно распределенных случайных чисел 15 и блок памяти 16. На фиг. 2 обозначено: 17 - анализируемый процесс, поступающий на вхо логарифмического аналого-цифрового преобразователя 2, равный двум интер валам (2Т) анализа; 18 - временная в совая функция Хемминга, коэффициенты которой в виде выборок записаны в блоке 9; 19 - импульсы частоты квантования анализируемого процесса; 20 - анализируемый процесс при наложении временной весовой функции Хемминга без перекрытия; 21- анализируемый процесс после наложения временной весовой функции при шаге скольжения, равном 2 At, где &t - временной интервал между выборками. Устройство работает следующим образом. Анализируемый процесс в аналоговой форме, поступающий на вход 1 устройства, являющегося входом логарифмического аналого-цифрового преобразователя 2, преобразуется в дискретный процесс, выборки которого, расположенные с равномерным шагом по оси времени и представленные в виде двоичного логарифмического кода, записываются в сумматоры 3, 4 и 5. Вычисление спектральной плотности мощности (ш)по отсчетам анализируемого процесса E(.t) с наложенной весовой функцией -j-H) сводится к суммированию произведений t tKJAtj-(tK)exp(-juo,-t) по всем отсчета ЕНц) исследуемого участка реализацииЕИ) длительностью..Т Мд1 N(t,-tj ). 1(ш) S EC1 ut yt1 dt expt-juu kut)utВ сумматорах 3, 4 и 5 (число которых соответствует числу шагов скольже ния) осуществляются операции сложения случайного значения выборок с логарифмического аналого-цифрового преобразователя 2 с соответствующими значениями коэффициентов весовой функции, поступающими последовательно в параллельном логарифмическом коде с блока 9 задания весовых коэффициентов на входь регистров 6, 7, 8. Значения весовых коэффициентов в параллельном коде и логарифмическом масштабе последовательно записываются в первые разряды регистров 6, 7 и 8 сдвига. При этом в регистр б сдвига записываются значения 1-го разряда с выхода блока 9. В регистр 7 сдвига записываются значения 2-го разряда с выхода блока 9 и т.д. Отсюда видно, что информация о весовых коэффициентах в регистрах 6, 7 и 8 сдвига записывается поразрядно. Синхронизация устройства организована так, что с первой выборкой логарифмического аналого-цифрового преобразователя 2 в сумматор 3 вводится значение первого весового коэффициента и т.д. Выборки с логарифмического аналого-цифрового преобразователя 2 параллельно записываются в сумматоры 3, 4 и 5, число которых .определяется числом Шагов скольжения, укладывающихся на интервале анализа. Например, при Н 128 2, Т 12,8 мсек, di - 100 мксек и шаге скольжения At число шагов - 25. В то время как в сумматоре 3 осуществляется операция сложения первой выборки с nepBfcjM весовым коэффициентом и сумма переписывается в блок 13 вероятностного округления чисел, сумматоры 4 и 5 по пятым входам командой с блока И задания шага скольжения закрыты для первой выборки, а первый весовой коэффициент записан только в первые разряды регистров 6, 7 и 8 сдвига и подается на сумматор 3. Следующим тактом на входы сумматоров 3, 4 и 5 подается вторая выборка с логарифмического аналого-цифрового преобразователя 2, первый весовой коэффициент сдвигается в регистрах б, 7 и 8 сдвига во вторые разряды При шаге скольжения, равном di, в сум маторах 3 и 4 производится суммирование значения второй выборки, соответственно со значением второго и первого весовых коэффициентов, а сумматор 5 закрыт. Третьим тактом сумматоры 3, 4 и 5 открыты и на их выходах формируются значения сумм, соответственно третьей выборки с третьи коэффициентом, третьей выборки со вто рым коэффициентом и третьей выборки с первым коэффициентом. Отсюда видно что на выходах .сумматоров 3, 4 и 5 со ответственно, последовательно формируются взвешенные реализации, смещённые друг относительно друга на величи ну Д-t. Величина шага скольжения задается с блока 11 и сводится к тому, в какой момент открывать поочередно сумматоры. Взвешенные выборки каждой реализации с выхода сумматоров 3, 4 и 5 последовательно записываются в блок 13 вероятностного округления (чисел). При замене многоразрядного числа малоразрядным каждая отдельная операция округления дает, в среднем, весьма ощутимую погрешность. Однако при вьтолненни операции суммирования и усреднения больших массивов чисел имеет место эффект взаимной компенсации отдельных ошибок округления, так что ошибка конечного результата может оказаться пренебрежимо малой по сравнению с ошибкой отдельного округления. Указанный эффект существенно зависит от метода округления. Метод вероятностного округления при численном статистическом анализе имеет решающее преимущество перед детерминированным: он не приводит к накоплению ошибок округления. Кроме того, математическое ожидание числа после его вероятностного округления, а также результата при выполнении всех арифметических операций, в том числе и над числами, имеющими различные порядки, является величиной несмещенной независимо от разрядности округля емых чисел и их статистических свойст Сущность метода вероятностного округления выборок состоит в следующем: в блоке 15 генерации равномерно распределенных случайных чисел формируется многоразрядная случайная двоичная числовая последовательность. Разрядная сетка выборок с выхода блока 15 поставлена в соответствие с разрядностью отбрасываемой части выборок с выхода сумматоров 3, 4 и 5. С выхода преобразователя 14 линейного кода в логарифмический код выборки поступают на четвертый вход блока 13 вероятностного округления (чисел). Процедура округления выборок состоит в том, что если при сравнении отбрасываемая часть выборки больше, чем случайная двоичная выборка, то в младший разряд остающейся части входной выборки записывается . В противном случае, значение остающейся части выборки не изменяется. Выборки реализаций с выхода блока 13 вероятностного округления (чисел) записываются в блок памяти 16. По знаковому входу в блок 16 вводятся данные знакового разряда, соответствующие выборкам. Формула изобретения Устройство для вычисления взвешенного временного ряда, содержащее логарифмический аналого-цифровой преобразователь, вход которого является информсщионным входом устройства, преобразователь линейного кода в логарифмический и распределитель импульсов, выход которого соединен со входом блока задания весовых коэффициентов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вычислений, оно содержит блок генерации равномерно распределенных случайных чисел, блок памяти, блок вероятностного округления, блок задания шага скольжения, регистры сдвига и сумматоры, вход блока задания шага скольжения является одноименным входом устройства, а его выходы соединены с управляющими входами соответствующих сумматоров, входы первого слагаемого которых подключены к выходу логарифмического аналого-цифрового преобразователя, выходы блока задания весовых коэффициентов соединены со входами соответствующих регистров сдвига, одноименные выходы которых соединены с соответствующими входами второго слагаемого одноименного сумматора, выходы Сумматоров соединены со входами блока вероятностного округления, соответствующий вход которого подключен к выходу преобразователя линейного кода в логарифмический, вход которого подключен к выходу блока генерации равномерно распределенных случайных чисел, выходы блока вероятностного округления соединены со входами блока памяти, знаковый вход которого подключен к одноименному выходу логарифмического аналого-цифрового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР 307349, кл. 601 R 23/16,1970.

2.Патент США 3610901, кл. 235152, 1971.