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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРг КТЕРИСТИК СЛУЧАЙНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ПОТОКОВ

1

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники случайных процессов,

Известно, устройство для измерения S одной из основных характеристик случайных импульсных потоков, функции распределения чисел событий в фиксированном интервале времени, пре.дставляющие собой упрощенные вари- 10 анты стандартных многоканальных анализаторов l-J.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для определения характе- j ристик случайных импульсных пЪтоков, прелназначенное для измерерия функции распределения, дисперсии и корреляционной функции числа событий в фиксированном интервале времени, 20 содержащее формирователь прямоугольных импульсов, адресный счетчик, п выходной дешифратор, п+1 элементов И, п+2 счетчиков импульсов, генератор импульсов, элемент эадерж- 25 ки, селектор импульсов, триггер с Р-,ЗЛЭЛЬНЫМ запуском, элемент ИЛИ, переключатели режима работы. В этом устройстве исследуе1иый процесс разбивается .на кванты Фиксированной зо

длительности с помощью генератора импульсов 2.

Недостатком известного устройства является его ограниченная область применения.

Цель изобретения - расширение области применения, а именно измерение функции распределения, корреляционной функции и дисперсии числа событий а пакете обытий (под пакетом событий понимается такая совокупность событий, в которой временной интервал между любыми соседними событиями не превышает какойлибо фиксированной величины ).

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения характеристик случайных импульсных потоков, содержащее генератор импульсов, формирователь импульсов, выход которого соединен с входом селектора импульсов и с первым неподвижным контактом первого переключателя, подвижный контакт которого подключен к первому входу адресного счетчика, разрядные выходы которого через дешифратор соединены с первыми входами п элементов И, выходы которых подключены к входам соответствуюиих п счетчиков импульсов, второй вход адресног.р счетчика соединен с ПОДВИЖНЕОМ контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого подключен кВЫХОДУ элемента задержки, вход которого соединен с (п+1) счетчиком импульсов, первым входом (п+1)-г элемента И и первым неподвижным контактом третьего переключателя, подвижный контакт которого подключен к вторым входам элементов И, а второй неподвижный контакт третьего переключателя соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя, второй неподвижный контакт которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом (п+1)-го .элемента ИЛИ, а второй вход - со вторым входом (п+1)-го элемента И и выходом триггера, первый вход которого соеди нен с выходом селектора импульсов и входом ( счетчика импульсов, второй вход триггера соединен с выходом адресного счетчика и вто рым неподвижным контактом второго переключателя, оно содержит дополнительный переключатель и блок пересчета, первый Ёход которого соединен с генератором импульсов и с первым -неподвижным контактам дополнителного переключателя, подвижный контакт которого подключен к входу элемента задержки, а второй не.подвижный контакт дополнительного переключателя соединен с выходом блока пересчета, второй вход которого подключен к формирователю импульсов.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы работы блока пересчета.

Устройство содержит формирователь 1 (прямоугольных) импульсов, .адресный счетчик 2, дешифратор -3 на п выходов, п элементов И 4.,,-4,, п счетчиков импульсов 5 -5j, генератор 6 импульсов, элемент 7 задержки, пЧ-1 счетчик 8 (Импульсов, селектор 9 импульсов, триггер 10 с раздельным запуском, {п+1)-й элемент И 11, элемент ИЛИ 12, (п+2)-й счетчик 13 импульсов, три переключателя 14 (индексами 15-23 обозначены контакты переключателей), блок 24 пересчета, дополнительный переключатель 25 (индексами 26-28 обозначены контакты переключателя 25).

Принцип работы устройства заключается в следукяцем. Два положения переключателей 14 и 25 соответствуют измерениям следующих характеристик случайного импульсного потока:

I. Распределение числа в фиксированных интервалах времени u..t (переключатели 14 в положении 15-17, 18-20, 21-23, переключатель 25 в положении 27-28) ;

и. Дисперсия и функция корреляции числа событий в фиксированных ,

интервалах времени &t (переключателей 14 в положении 17-17, 19-20,- 22-23, переключатель 25 в положении 27-28) ;

Ш. Распределение числа событий 3 пакетах событий в интервалах времени utv, (переключатели 14 в положении 15-17, 18-20, 21-23, переключатель 25 в положении 26-28)j

гГ. Дисперсия и функция корреляции числа событий в пакетах событий в интервалах времени utf, (переключател 14 в положении 16-17, 18-20, 21-23,перключатель 25 в положении 26-28);

В первом режиме попарно соединены следуквдие контакты переключателя 14-15-17, 18-20, 21-23 и контакты переключателя 25-27-28. При этом исследуемый сигнал поступает на вход формирователя прямоугольных импульсов 1, который формирует прямоугольные Импульсы равной амплитуды и длительности в моменты наступления событий. Импульсы с выхода формирователя прямоугольных импульсов 1 подаются на первый счетный вход адресного счетчика 2.

Число, зафиксированное в адресном счетчике 2, соответствующее числу поступивших импульсов, параллельным кодом подается на п выходной дешифратор 3, и определяет появление напряжёния на соответствующем данному числу i-м выходе дешифратора, п - -выходов дешифратора 3 соединены со втopы «{ входами п - элементов И , и напряжение на i-м выходе Лешифратора 3 служит разрешающим для i-го элемента И. На первые входы элементов И 4 -4 , поступают короткие импульсы (считывания) с генератора 6 импульсов, период следования которых равен в данном случае длительности фиксированных интервалов t. Эти же импульсы, но задержанные элементом 7 задаержки (-импульсы сброса) поступают на второй, сбросовый вход адресного счетчика 2. Импульс считывания проходит Нд вход i-ro элемента И, поскольку только на него подано разрешаияее напряжение. Выходы п элементов И -1.-4 соединены со Ёходаг-и счетчиков импульCOJ3 5 -5 и импульс с выхода i -го элемента и поступает соответственно на вход i-го счетчик-а импульсов. По окончании регистратдии импульс сброса приводит адресный счетчик 2 в исходное состояние. Таким образом, происходит регистрация каждого интернала времени ut,, соответственно числу событий, наступивших за этот интервал, в одном из п счётчиков импульсов 5 5j,.

По окончании измерений счетчик -го канала погсазУвает число h| , а (п+1)-й счетчик 8 импульсов общее число интервал. . Оценка распределения числа им-пульсов в интервале определяется из выражения ,,,V--ir Д,-,где N ut - число импульсов в фиксированном интервале a,t; ot-1 o-i + i интервал значений ре гистрируемых i-м счетчиком импульсов. Во втором режиме измерений попар но замкнуты контакты переключателей 16-17, 19-20, 22-23, 27-28.- При .э.то выход формирователя прямоугольных илшульсов 1 соединен со входом селе тора импульсов 9 и с первыми входами п элементов ,. Селектор импульсов 9 пропускает каждый К-тый входной импульс. Таким образом, про исходит отбор произвольных событий. К-ый импульс, прошедший на выход се лектора импульсов 9, поступает на первый вход триггера с раздельным запуском 10 и запускает его. Сигнал с выхода триггера 10 чере элемент ИЛИ 12 и переключатель поступает на вход адресного счетчика 2и записывает в нем число 1, при этом на первом выходе дешифратора 3появляется разрешаквдее напряжение подающееся на первый из п элементов И 4 . При этом импульсы с выхода формирователя 1 импульсов начинают поступать на вход первого из п счет чиков импульсов 5. Одновременно сигнал с выхода три гера 10 поступает на первый вход (п+1)-го элемента И 11 и разрешает прохождение импульсов с генератора б, которые подаются на второй вход элемента И 11. Импульсы с генератора 6 проходят на выход элемента И . 11 и далее через элемент ИЛИ 12 - н первый вход адресного счетчика 2. Первый с генератора 6 запиjeT в алресном счетчике 2 число 2 и соответственно разрешакмцее напряжение появится на втором выходе п выходного дешифратора 3. При этом импульсы с выхода формирователя 1 прямоугольных импульсов 1 начинают поступать через бторой из п элементов И на вход второго иэ п счетчиков импульсов . И так далее n-i импульс генератора б, поступивший на вход адресного счетчика 2, разрешает прохождение импульсов с выхода форМ1брователя 1 на вход п-го счетчика импульсов 5. в момент поступленияп-го импульса на вход адресно счетчика 2, с дополнительного выхода адресного счетчика 2 подается импульс на второй вход триггера 10 с раздельнЕлм запуском и через переключатель на второй сбросовый вход адресного счетчика 2 и переводит их в исходные состояния. При этом прекрашается поступление импульсов на ход адресного счетчика 2. Этот цикл будет повторяться с поступлением каждогок-го импульса с выхода формирователя 1. При этом число циклов фиксирует счетчик импульсов 13, а общее число импульсов с генератора б, т.е. общее число фиксированных интервалов kt за время измерений, счетчик 8 импульсов. Таким образом, первый из п.счетчиков импульсов фиксирует общее число событий, наступивших в интервалах времени от произвольно выбранных событий до концов интервалов At, содержсодих эти события, т.е. в интервалах времени L . Среднее значение числа событий в интервале времени Ь определяется по показаниям счетчиков импульсов 5 и IBs v|i.. где показание счетчика импульсов . 5 ; М - показание счетчика импульсов 13. (1+1)-й счетчик импульсов (, 2, 3,..., п-1) фиксирует общее число событий, поступивших в t-ых интервсшах времени i,t, следующих за интервалами, содержащими произвольно выбранные события, т.е. в интерзалах времени t. Среднее значение числа событий в интервале времени определяется по показаниям счетчиков импульсов 5-(4.-| и 13: , 11, - , л.Ц- IT Общее число собы.тий за измерений - МК, где М - показание счетчика 13 импульсов ; К - коэффициент отбора селектора 9 импульсов. Общее число фиксированных интервалов за время измерений - Н (показание счетчика импульсов 8). Таким образом, среднее значение числа событий в фиксированш-зх интервалах времени it К й.т, - и- по окончании измерений по показаниям всех счетчиков определяются дисперсии и коэффициенты корреляции д.пя сдвигов , 2,.., п-1 по формулам (-т(-) НН4. 2Wi, В третьем режиме работы попарно соединены следукхдие -контакты переключателей 14 и 25, 15-17, 18-20, 21-23, 26-28. При этом импульсы с выхода генератора импульсов 6 подаются на первый вход блока 24 пересчета имеющего коэффициент пересчет т, т.е. на выходе блока 24 проходит (Каждый m-и импульс генератора 6. Частота генератора б импульсов выбирается таким образом, чтобы выполнялось соотношение

T-WC,

где Т - период следования импульсов

генератора 6; m - коэффициент пересчета блока

24 пересчета;

Т - критерий пакетообразования, т.е. минимальный интервал между соседними событиями, при котором эти события относятся В разные пакеты событий.

На второй вход блока 24 подаются импульсы с выхода формирователя 1, служащие в даннсих случае сбросовыми т.е. с наступлением каждого события блока 24 пересчета переводится в положение О и счет импульсов, поступагадих с генератора б, начинается сначала. Таким образом, на выходе 24 появится импульс лишь в том случае, если пауза между соседними событиями превысит интервал f . На фиг. 2 представлены диаграммы работ блока пересчета. Импульсы с выхода блока 24 пересчета о;бразуют после.довательность временных интервалов д1 таким образом, что каждому интервалу eЛ соответствует пакет событий. В этом режиме- работы последойательность интервалов itf, заменяет последовательность интервалов лt, В остальном измерение распределения числа событий в интервалах времени u.t не Отличается от измерения по программе I (распределения числа событий воФиксированных интервалах времени At). В четвертом режиме работы попарно соединены следующие контакты Переключателей 14 и 25, 1б-:17, 1920, 22-23, 26-28. При этом устройство выполняет следующие функции: формирование интервалов времени, которым соответствуют пакеты событий, описанное в программе Щ и измерение описанное в программе п . Таким образом, в результате измерений, внсенных в известное устройство, появляется возможность проводить пакетный анализ, в том числе труднодоступный корреляционный анализ. Пакетный анализ необходим при исследовании случайных импульсных потоко имекадих тенденцию к группированию событий.

Формула изобретения

Устройство для определения характеристик случайных импульсных потоков, содержащее генератор импульсов формирователь импульсов, выход которого соединен с вхо(ом селектора импульсов и с nepBfcJM неподвижным контактом первого переключателя, повижный контакт которого подключен к первому входу адресного счетчика, разрядные выходы которого через дешифратор соединены с первьа«м входами п элементов И, выходы которых подключены к входам соответствуклдих п счетчиков импульсов, второй вход адресного счетчика соединен с подвижным контактом второго переключателя, первый неподвижный контакт которого подключен к выходу элемента задержки, вход которого соединен с (п+1) счетчиком импульсов, первым входом {п+1)-го элемента И и первым неподвижным контактом третьего переключателя, подвижный контакт

которого подключен к вторым ВХОДс1М

элементов И, а второй неподвижный подключен к вторым входам элементов И, а второй неподвижный контакт третьего переключателя соединен с первым неподвижным контактом первого переключателя, второй неподвижный контакт которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом (п+1)-го элемента ИЛИ, а второй вход - со вторым входом (п+1)-го элемента И и выходом триггера, первый вход котоiforo соединен с выходом селектора импульсов и входом (п+2)-го счетчика импульсов, второй вход триггера соединен с выходом адресного счетчика и вторым неподвижным контактом второго переключателя, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, оно содержит дополнительный переключатель и блок пересчета, первый вход которого соединен с генератором импульсов и с первым неподвижньм юонтактом дополнительного переключателя, подвижный контакт которого подключен к входу элемента задержки, а второй неподвижный контакт дополнительного переключателя соединен с выходом блока пересчета, второй вход которого подключен к формирователю импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Курочкин С.С. Многомерные статические анализато «, М., Атомиздё т, 1968, с. 276.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 2561927/18-24, кл. G 06 F 15/36, 1977 (прототип).

ВходгнЦ

.2