Устройство для определения характеристик случайных импульсных потоков Советский патент 1980 года по МПК G06F17/18 

Изобретение отноеится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения характеристик случайных процессов. Известно устройство для определения одной из основных характ-еристик случайных импульсных потоков - функции распределения числа событий в фиксированном интервале времени, представляющее собой упрошенные варианты стандартных многоканальных анализаторов i Недостаток устройства - невозможность определения корреляционных связей между событиями (в потоке импуль сов). Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устрой ство для определения функции распределения числа собьл-ий на заданном интервале, содержащее адресный счетчик, разрядные выходы которого соединены ,с соответствующими входами деши4|5ато ра, выходы которогю соединены с nepai ми входами элементов И, выходы которых подключены к входам соответствую- щих счетчиков-накопителей, формирователь импульсов, вход которого является входом устройства, а выход соединен с перьым входом перврго переключателя выход которого соединен с первым входом адресного счетчика, второй вход которого подшвочен к выходу второго переключателя, первый вход которого подкгвочен к выходу элемента задержк:и, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, со входом счеТчика испытаний и спервым входом третьего {щреключателя, выход которого подключен к вторым входам элементов И 2. Недося-аток известного устройства его ограничетные функциональные воэможноств ш определению дисперсии и ко1)ела1шонной связи между числом событвй.. Целью изобретения является расширение функшижальных возможностей устройства, а именно: обеспечение возмои носпи опредепения дисперсии и корреля шюнноЁ функции числа собьпий в фиксинровавном интервале времени, характеристик, весьма важных для изучения непуассоноаских импульсных потоков. Дисперсия и корреляционная функция числа событий определяется как 0(, N-cj-N-c iN.-N среднее значение числа событий в фиксированных интервалах времени х ; среднее значение числа событий в интервале вре숫н L от произволь но выбранного собьпгия до конца интервала Т, содержагаего это событие среднее значение числа событий в интервале вре т.е. в -о мен и т: интервале, следующим за интерваж)м, содержащем произвольно выбранное событие. Таким образом, измерение дисперсии и корреляционной функиии числа событий в фиксированном интервале времени осуществляется реализахгаеа следующих операций: разбивка 1исследуемого процесса на отрезки времени, равные фиксированны интервалам х (с произвольно выбранным началом отсчета)} измерение среднего числа событий за фиксированный интервал времени t: ; отбор событий независимо от исследуемого ppoueccaj измерение сред него числа событий на отрезках времени от отобранных событий до концов фиксированных интервалов тг . содержащих эти события; отбор V -ых фиксированных интервалов времени Ti следзж)ШН5г. за Интервалами, содержащими отобранные события; измерение среднего числа событий в интервалах времени Cl ; расчет дисперсии и коэффициентовКорреляции для различных по формулам (1/ а (2 В соответствии с этим в известное устройство, гюзволягошее измерять распре деление числа событий в фиксированных интервалах времени, вводятся новью элементы и связи таким образом, что образованнбе новое устройство, кроме старых операций, позволяет реализовать новые, вышеперечисленн le. Поставленная иель достигается тем, что в устройство введены селектор импульсов, триггер, дополнительный элемент И, элемент ИЛИ, дополнительный счетчик, вход которого соединен с выходом селектора импульсов и с первым входом тригге|эа, второй вход которого подключен к выходу адресного счетчика, а выход соединен с первыми входами дополнительного элемента И и элемента ИЛИ, второй вход дополнительного элемента И подключен к выходу генератора импульсов, а выход к второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого п еключателя, второй вход второго переключателя соединен с выходом адресного счетчика, второй вход третьего перекпюштеля подключен к выходу, формирователя импульсов и к входу селекто эа импульсов. На фиг„ 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит формирователь 1 импульсов (прямоугольной формы), адресный счетчик 2, дешифратор 3, элементы 4 И, счетчик-накопитель 5, генератор 6 импульсов, элемент 7 задержки, счетчик 8 испь1таний, селектор 9 импульсов, триггер 10 с раздельным запуском, дополнительный элемент 11 И, логический элемент 12 ИЛИ, дополнительный чик 13, три переключателя 14, контакты 15-23 переключателей. Принцип работы описываемого устройства заключается в следующем. Два положения переключателей 14 соответствуют измерениям следующих характеристик случайного импульсного потока: а)распределение числа событий в фиксированных интервалах времени Т; б)дисперсия и функции корреляции числа событий в фиксированных интервалах времени Т., В первом режиме измерений попарно соединены следующие контакты трех переключателей 14 - 15-17, 18-2О, 21-23. При этом исследуемый сигнал поступает на вход формирователя 1 прямоугольных импульсов, который формирует прямоугольные импульсы равной амплитуды и длительности в моменты наступления событий {фиг. 2а). Импульсы с выхода формирователя 1 прямоугольных импульсов подаются на первый счетный вход адресного счетчика 2, S Число, зафиксированное в адресном счетчике 2, соответствующее числу поступивших импульсов, параллельным кодом подается на дешифратор 3 и определяет появление напряжения на соответствующем данному числу i -ом выходе дешифратора. Выходы деши})ратора 3 соединены с первыми входами элематтов 4 - 4 п И, и напряжение на i -ом выходе дешифратора 3 служит разрешающим для 1 -го логического элемента И. На вторые входы логических элементов 4 И поступают короткие импульс (считывания) с генератора 6 импульсов (фиг. 2б), период следования которых равен длительности фиксированных интервалов т. Эти же импульсы (импульсы сброса), но задержанные элементом 7 задержки, поступают на второй, сбросо- вый вход адресного счетчика 2. Импуль считывания проходит на вход -ого логического элемента И, поскольку только на него подано разрешающее напряжение Выходы элементов 4 И соединены со входами счетчиков- накопителей 5 и импульс с выхода ( -ого логического элемента И поступает соответственно на вход i -ого счетчика импульсов. По окончании регистрации импульс сброса приводит адресный счетчик 2 в исходное состояние. Таким образом происходит регистрация каждого интервала времени t соответственно числу событий, наступающих за этот Ш1тервал, в одном из счетчиковнакопителей 5. Импульсы с reKqjaTopa 6 проходят на выход логического элемента 11 И и далее через логический элемент 12 ИЛИ на первый вход адресного счетчика 2. Первый импульс с генератора 6 записывает в адресном счетчике 2 число 2 и соответственно разрешающее напряжение появляется на втором выходе деши(|ратора 3. При этом импульсы с выхода формирователя 1 прямоугольных импульсов начинают поступать через второй их элемент 4 И на вход второго счетчика 5 импульсов. И так далее, п - 1 импульс генератора 6, поступивший на вход адресного счетчика 2,разрешает прохождение импульсов с выхода формирователя 1 прямоугольных импульсов на вход счетчика-накопителя 5п .14 -ый импульс, поступивший на вход адресного счетчика 2, поступает с дополнительного выхода адресного счетчика 2 на второй вход триггера Юс раздельным запуском и через переключазом происходит отбор щэоизвольных со- бьетнй. вмпульс, прошедший на выход селектора 9 импульсов, поступает на первый вход триггера 10 с раздельным запуском и запускает етх.

Сигнал с выхода триггера 1О через логический элем«1т ИЛИ и переключатель поступает на вход адресного счетчика 2 19 гель на второй сбросовый вход адресного счетчика 2 и переводит их в исход- ные состояния. При этом прекращается поступление импульсов на вход адресного счетчика 2. Этот цикл повторяется с поступлением каждого К-го импульса с выхода формирователя 1 прямоугольных нмпульсов. При этом число циклов фиксирует дополнительный счетчик 13, а общее число импульсов с генератора 6, т.е. общее число фиксированных интервалов L за время измерений, - счетчик 8 испытаний. Таким образом, первый нз п счет- чиков-накопителей фиксирует общее число событий, наступивших в интервалах врюмени от произвольно выбранных событий до концов интервалов t , содержащих эти собития, т.е. в интервалах времвни L ( фиг. 2 г). Среднее значение числа событий в интервале времени L определяется по показаниям счетчиковнакопителей 5 и 13 Vгде h - показание счетчика-накопителя 5; ; М показание счетчика 13. По окончании измерений счетчик v -ого канала показывает число Vi -, , а счет- чик 8 испытаний - обшее число интервалов t - - Н . Оценка распределения числа импульсов в ш 1тервале огфеделяется из выражения: .,, -,,...п, где Ц - число импульсов в фиксированном интервале ; Al в,. - интервал значений NX регистрируемых - М счетчиков импульсов. Во втором режиме измерений попарно замкнуты контакты 16-17, 19-20, 22-23. При этом выход формирователя 1 нрямоугольных: импульсов соединен со входом селектора 9 импульсов и со вторыми входами элементов 4 И. Селектор 9 импульсов пропускает каждый К-тый входной импульс (фиг. 2в); таким обра- и записывает Е нем чвсгеэ , при атом на первом выходе дешифратора 3 поваляется разрешающее напряжение, подаваемое на первый элемент 4 , И. При этом импульсы с выхода формирова теля 1 импульсов начинают поступать на вход первого счетчика 5 . Одно еменно сигнал с выхода триггера 10 поступает на первый вход допо нетепьного логического элемента 11 И раарешйет прохождение «мпульсов с .п, геверйтора 6, которые подаются на вто рой вход дополнительного логического элемента 11 И. ( 1)-ый счетчик импульсов ( I 1, 2, 3, ... п - I) фиксирует общее число событий, поступи ших в -ых интервалах времени т, , следующих за интервалами, содержащими произвольно выбранные события, т.е. в ,. „ г интервалах временит-, (фиг. 2О ). Сре . .1„ . .л. нее значение числа событий в интервале времени т , определяется по показания счетчиков-накопителей 5 и 13 - л- V-IT-Общее число событий за время измерений - МК, где М - показание счет- .чика 13 импульсов; К - коэффициент отбора селектора 9 импульсов. Общее число фиксированных интервалов Т. за время измерений - И (показа ние счетчика 8 испытаний). Таким образом, среднеезначение чис ообьггий в .фиксированных интервалах вр мени И U -.. Н По окончании измерений по показаниям всех счетчиков определяются дисперсии и коэффнпИенты корреляции для сдвигов 1 1, 2,3, ..., п - 1 по формулам, преобразованным из (1) и (2).. .-H( Hh,,. Y 2НЬд-М Таким образом, благодаря использованию эффекта смешенной выборки гфе лагаемое устройство позволяет огфеделя важные для исследования случайных импульсных потоков характеристики - дис персию и корреляпрю числа событий фиксированных интервалов времени. 19.8 Формула изобретения Устройство для определения характеристик случайных импульсных потоков, содержащее адресный счетчик, разрядные выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, выходы которого соединены с первыми входами элементов И, выходы которых подключены « соответствующих счетчикоа-накопителей, формирователь импульсов, вход которого является входом устройства, а .-.. , выход соединен с первым входом первого переключателя, выход которого соединен .с первым входом адресного счетчика, второй вход которого подключен к выходу второго переключателя, первый вход которого подключен к выходу элемента задержки, вход которого соедин ен с выходом генератора импульсов, со вхо j. дом счетчика испытаний и с первым первым входом третьего переключателя, выход которого подключен к вторым входам элементов И, отличающееся тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей за счет дополнительного определения средних значений событий, необходимых для. расчета дисперсии и корреляционной функции числа событий, в устройство введены селектор импульсов, триггер, дополнительный элемент И, элемент ИЛИ, догюлнительный счетчик, вход которого соединен с выходом селектора импульсов и с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу адресного счетчика, а выход соединен с первыми входами дополнительного элемента И и элемента ИЛИ, второй вход дополнительного элемента И подключен к выходу генератора импульсов, а выход к второму входу элемента ИЛИ,, выход которого соединен с вторым входом первого переключателя, второй вход второго переключателя соеду.нен с выходом адресного счетчика, второй вход третьего переключателя подключен к выходу формирователя импульсов и к входу селектора импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Мирский Б. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процес- сов. М„ Энергия, 1972, с. 330. 2.Курочкин С. С, Многомерные статические анализаторы. М., Дтомиздат, 1968, с. 276..

8x09

I I