Вероятностный спектрокоррелятор Советский патент 1979 года по МПК G06F15/34 

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено дл вычисления математического ожидания, дисперсии, авто-и взаимокорреляционных функций, спектральной плотности и безусловной энтропии любого из двух случайных процессов с независимыми отчетами в реальном-масштабе времени и может найти применение во многих областях нау ки и техники (ядерная физика, гидрометеорология, геофизика, электроника, меди цина и др.), где исследуемые процессы носят случайный характер. Известно специализированное устройство flj , с помощью которого при использовании функционального преобразования можно получать случайные сигналы с произвольным загоном распределения. Эти приборы по функциональной структуре не могут осуществлять анализ случайных процессов. К другому ;атассу уст ройств,. среди которЬк выделяется прототип, относятся многофункциональные анализаторы. Вероятностный спектрокоррелятор - прототип С2} содержит блок согласования, вход которого является входом спектрокоррелятора, а выход соединен через цифровую линию зaдepжJtи с первым входом блока вероятностного умножения, второй, третий и четвертый входы кото- . рого соединены соответственно с выходами блока постоянной памяти и с первыми выходами генератора псевдослунайных чисел и блока функционального преобразования, второй выход которого соединен со входом блока постоянной памяти, а вход - со в 1Х)рым выходом генератора псевдослучайных чисел, блок накопителей, первый вход которого подключен к выходу блока вероятностного умн1э5кения, а выходы соединены с управляющим входом цифровой линии задержки и блоком вывода результата. Недостаток прототипа связан с гем, что в кем отсутствует возможность его использования в качестве генератора случайных функций с заданными статистическими характеристиками, что, естественНО, сужает область применения устройства. Целью предлагаемого изобретения является расширение функцион-альных возможностей устройства и сферы его прим нения за счет осуществления генерации случайных функций с заданными статисти ческими параметрами. Поставленная цель достигается тем, что в сНектрокоррелятор введен блок извлечения квадратного корня, вход которого подключен соответственно к выходу блока накопителей,, а выход - ко второму входу блока накопителей. На чертеже представлен вероятностны спектрокоррелятор, содержащий блок 1 согласования, подклк)ченный к цифровой линии задержки 2, выход которой.соедйнен с одним из входов блока 3 вероятностного умножения. (Лругие входы блока 3 вероятностного умножения соединены соответственно с выходами блока 4 постоянной памяти, генератора 5 псевдослучайных чисел и блока 6 функционального преобразования, один из выходов ко торого соединен со входом блока 4 постоянной памяти. Выход блока 3 вероятное тнОгО уМнОжёнийсоединен со входом блока 7 накопителей, чыходы которого подключены к цифровой линии задержки 2, к блоку 8 вывода результата и входу блока 9 извлечения квадратного корня, выход которого подключен к одному из входов блока 7 накопителей. Опектрокоррелятор работает в двух реншиах: в режиме вычисления статисти ческих параметров, в режиме генерации случайных функций с заданными статистическими параметрами. При вычислении статистических параметров ординаты случайных функций через блок 1 поступают на цифровую линию задержки. 2, где вероятностно кодир иэтся путем фавнения с равномерно распределенными псевдослучайными числами, затем перемножаются в блоке 3 вероятностного умножения н частичные произведения накапливаются в блоке 7 накопителей. Полученные в блоке 7 нако пителей значения корреляционной функци поступают в блок 8, или поступают на цифровую линию задеряски 2 для после T yT5nleFO SW4Ti сзтёйИя ОрДИна т спек тральной плотности. Далее ординаты корреляционной функции, еаписанные в.цифровой линии задержки 2, а также соответ с вутсяциё значения косинуса, поступают из блока 4 постоянной памяти, вероят- остно кодируются И перемножаются в локе 3 вероятностного умножения. Частные произведения с блока 3 поступают и накапливаются в блоке 7 накопителей. После этого значения спектральной плотности поступают в блок 8 вывода результата, либо остаются в блоке 7 накопителей и используются для генерации случайной функции. Принцип функционирования и назначение блоков вероятностного спектрокоррелятора в режиме генерации случайных функций с заданными статистическими параметрами можно проиллюстрировать вьфажением случайной функции при ее неканоническом представлении в замкнутой. форме: )-g(&wj)siYi()).TfiTI/ где х(ДЬч},,п-1 - реализация случайной функции в интервале (оТ); Я И независимые случайные числа; m ; 0)6 « 1, 3 определяются из условия|Л-Л(гЭj Uniin, где Ji . . - случайные величины с1Т1х,.0 . Случайные величины 51 и Я генерируются в генераторе 5 псевдослучайных чисел, распределенных равномерно в интервале (0,1). Случайные числа Я и j формируются в блоке 6 функционального преобразования. 5J&CO-J) ) ) где55си а),з е{;зЗ,,п-1 заданная спектральная плотность, значения которой хранятся в блоке 7 накопителя, диО)3) - плотность вероятности случайных величин Ji (в случае, если случайные величины St равномерно распределены в интервале (-У. У ),4(AWi)const ).3наченияд(д(0 ) формируются в блоке 9 извлечения квадратного корня и хранят- . ся затем в блоке 2 цифровой линии задержки. Значения S Ьj J а ), СО S ( ), бранятся в блоке 4 постоянной памяти. При генерации случайной функции с заданными статистическими параметрами осуществляется извлечение квадрагного корня из храняпци.чся в блоке 7 накопителей значений спектральной плогности, ОЛЯ чего последние поступают в блок 9 извлечения квадратного корйя, а затем в цифровую линию задержки 2. При этом равномерно распределенные в заданном интервале псевдослучайные числа из генератора 5 псевдослучайных чисел поступают в блок 6 функционального преобразования, где последние преобразуются в последовательность целых чисел, являющихся адресами блока 4 постоянной памяти, используемого пля хранения тригонометрических функций и цифровой линии 2 задержки.

После этого в блок 3 вероятностного умножения поступают с выхода блока

4постоянной памяти значения тригонометрических функций, а с генератора

5псевдослучайных чисел - равномерно распределенные в заданном интервале псевдослучайные числа. Результаты вероятностного умножения поступают в блок 7 накопителей, где суммируются с другими значениями тригонометрических функций, поступающими по соответствующим адресам из блока 4 постоянной памяти. Далее на блок 3 вероятностного умножения поступают полученные значения из блока 7 накопителей и из цифровой линии задержки 2 по соответствук щим адресам значения квадратного корн спектральной плотности. Полученные в результате вероятностного умножения значения ординат случайной функции за выписываются в блок 7 накопителей.

Описанное устройство выгодно отличается от прототипа, так как позволяет расширить его функциональные возможности и сферу использования, за счет

генерации случайных функций с заданными статистическими параметрами, а также их использования, в частности.

ДЛЯ ускорения настройки и контроля измерительных каналов. При этом генерация случайных функций осуществляется во время, близкое к реальному, а для ее реализации требуются незначительные дополнительные аппаратурные затраты.

Формула изобретения

10

Вероятностный спектрокоррелятор, содержащий блок согласования, вход которого является входом спектрокоррелятора, а выход соединен через цифровую линию задержки с первым входом блока вероятностного умножения, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами блока постоянной памяти н с первыми выходами генератора псевдослучайных чисел и блока функционального преобразования, второй выход которого соединен со входом блока постоянной памяти, а вход - со вторым выходом генератора псевдослучайных чисел, блок накопителей, первый вход которого подключен к выходу блока вероятностного умножения, а выходы соединены с управляющим входом цифровой линии задержки и блоком вывода результата, отли,ч ающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в спектрокоррелятор введен

блок извлечения квадратного корня, вход которого подключен к выходу блока нп- . копителей, а выход - ко второму входу блока накопителей.

Источники информации,.принятые во внимание при экспертизе;

1. Роткоп Л. Л. Статистические методы исследования на электронных моделях , М.,Энергия 1967, с. 9О.

2. Авторское свидетельство СССР № 432509, кл. q 06 Р 15/34, 1975.