Стохастический коррелометр Советский патент 1981 года по МПК G06G7/19 

t

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения характеристик случайных процессов,контроля я измерения параметров датчиков случайных чисел.

Известен вероятностный коррелометр, который, содержит блок вероятностного округления,, блок управления, блок задания режима, блок сравнения, триггер управления, триггер чисЛс б блок умножения,, реализованный на стохастическом принципе и блок усреднения, выполненный в виде накопительного двоичного счетчика .

Однако устройство сложное и не позволяет измерять коэффициент автокOppeJ{|Яции входной последовательности.

Известен также коррелометр,, который содержит блок задержки, элемент И, формирующий вероятность сов-г местных событий, усредняющее устройство, состоящее из триггера управления, хронирующего счетчика и очетчика результатами блок индикации 23.

Однако данный коррелометр также , не позволяет измерить коэффициент автокорреляции случайной бинарной последов атель ности.

Цель изобретення расширение функциональных возможностей за счет устранения указанного недостатка.

Поставленная цель достигается тем, что в стохастический коррелометр, содержащий последовательно соединенные блок, усреднения и блок индикации, и -также блок задержки,

вход которого объединен о первым вхо. дом блока формирования совместной вероятности и является,входом коррелометра, второй вход блока формирования совместной вероятности соединен

о промежуточным выходом блока задержки, введены стохастический квадратор, стохастический блок вычисления дисперсии, элемент И и стохастический преобразователь напряжениевероятность, входы которого подключены, соответственно к выходам элемента И, стохастического блока вычисления дисперсии, стохастического квадратора и блока формирования совместной вероятности,, выход стохастического преобразователя напряжениевероятность соединен с входом блока усреднения и первым входом элемента И,, второй вход которого соединен

с выходом, стохастического, блока вычислен.ия дчсперсии, первый и второй вход которого объединен соответственно с nepBfciM и BTOpkM входами сто хастического квадратора и подключен соответственно к выходу блока задержки и входу коррелометра.

На чертеже представлена блоксхема стохастического коррелометра.

Стохастический коррелометр содержит блок 1 задержки, выходы которого через переключатель соединяются с одним из входов блока 2 формирования совместной вероятности, а выход блока 1 задержки, соответствующи максимальному времени задержки, подключен к одним входам стохастического квадратора 3 и блоку 4 С1о: :астического вычисления дисперсии. Выходы блоков 2 и 4 подключены к суммирующим входам, а выходы квадратора 3 и элемента И 5 к вычитающим входам стохастического преобразователя 6. Обратная связь преобразователя б образована с помощью элемента И 5, на один вход которого подается сигнал с выхода блока 4 стохастического вычисления дисперсии, а на другой вход - выход стохастического преобразователя 6. Кроме этого, выход преобразователя 6 подключен к входу блока 7 усреднения, работающего на блок 8 индикации.

Функции блока 2, заключающиеся в формировании Р () - вероятности совместного появления сигналов 1, разделенных временным интервалом t , и функции квад ратора 3 стохастического возведения в квадрат Р - вероятности появления сигнала 1 во входной последовательности, могут выполнять, например, элементы И. А яа элементе запрета можно реализовать блок 4 стохастического вычисления дисперсий , где Р, - вероятность появления сигнала О во входной последовательности, В качестве стохастического преобразователя 6 применяется, например, стохастический интегратор на основе реаерсианого счёт ика цифровой вариант) или аналого-стохастический преобразователь на основе аналогового интегратора (аналоговый вариан.)

Блок 1 задержки с формированием временных интервалов t (аргумен а коэффициента автокорреляцк:) выполняет функции декоррелятора входной последовательности. Для нор альйой работоспособности блоков стохастического вычисления диспер;:;ии и стохастического возведения в квгщрат необходшло выбрать полное время задержки блока 1 задержки больше инте корреляции, т.е, больше того значения времени, после которого аб солютная величина автокорреляциейной функций входной стационарной .последовательности пренебрежимо ма: ла.

Пусть для примера блок 2 и квад-. ратор 3 выполнены в виде элементов И, в качестве блока 4 применен элемент запрета, а преобразователем 6 является аналого-стохастический преобразователь.

Вводная и задержанная входная последовательности с вероятностью появления сигнала 1 Р , поступает на оба входа квадратора 3 и блока 4. Ввиду взаимной независимости процессов на обоих входах квадратора 3, на выходе формируется сигнал с вероятностью Р . Подобным же образом работает блок 4, стохастического вычисления дисперсии, как один из входов блока 4 инверсный, то на его выходе образуется импульсная последовательность с вероятностью появления сигнала 1 Р. (1-Р,)

.

. На выходе блока 2 формируется

только тогда, когда во

сигнал

входной последовательности действует сигнал 1 при условии, что этот ,же сигнал действовал раньше за й тактов времени. Таким образом, на выходе это1о блока формируется вероятность Р(г) .

В предлагаемом стохастическом коррелометре аппаратурно реализован следующий алгоритм вычисления коэффициента автокорреляции R(С)

P rtj-p

кГИР. PC

Вычисление функциональной зависимости R{fi) в основном производится на аналого-стохастическом преобразователе (АСП) 6, который служит дл преобразования входных напряжений и в выходную вероятность появления сигнала 1. Но если на вход АСП подать случайную последовательность импульсов амплитудой А, длительностью t, синхронизированные частотой f, с веррятностщо Р, то АСП воспринимает этот сигнал как и (так как интегратор АСП, охваченный отрицательной обратной связью, обладает свойствами усреднения, т.е. свойствами фильтра нижних частот). При постоянных А, ty и f коэффициент, получаемый при Р, можно отнести к масштабному коэффициенту по соответствующему входу интегратора АСП.

В предлагаемом устройстве на входы преобразователя 6 поступают импульсные последовательности с вероятностями появления сигнала 1 Р (t), Р и . Кроме того, в силу статической независимости выходного процесса АСП от входных,в частности от сигнгша с вероятностью , в цепи обратной связи на выходе элемента И 5 формируется импулсная последовательность с вероятностью появления 1 , которая также подается на вход АСП.

Ввиду отрицательной обратной связи в установившемся режиме аналогостохастическим преобразователем реализуется следующая зависимость KlP iltl- K P Po+K P +K P.PgPg О, где , и и КдсО - масштабные коэффициенты при соответствующих входах интегратора ДСП 6.

Таким образом, вероятнЪсть появ .лeния сигнгша 1 на выходе ДСП 6 определяется так

-K.P.tCl-k P.Po-K.P,

вых .Po

- ЙТ

Задавая К К, /К,,у и-г.0,5 получим ,5.;к(-с)+ 1. Ввидуреализации такой функциональной зависимости знакопеременная величина коэффициента автокорреляции -ItRCil +l представляется в форме положительной величины +1. это позволяет исключить из схемы коррелометра устройство знаковой комму/т-ации. В блоке 7 усреднения можно скомпенсировать постоянную- составляющую установить соответствующий масВ1таб представления R(f) в блоке 8 индикации. Например, если блок 7 усреднения реализован в виде фильтра них:них частот на операционном усилителе, то задавая соответствующим образом коэффициент „передачи по входу и подавая компенсирующее нгшряжвние на дополнительный вход усилителя, можно получить на выходе такого блока усреднения Ui КЙ(1) , где К - масштабный коэффициент представления R(t) для блока 8 индикации, кото{Шй, в этом случае, может быть вшюпнен в виде .вольтметра.

Подобные. оперс1ции также просто можно реализовать и в цифровых вгфиантах блоков 7 усреднения и 8 ин;Ег(шсации.

Н основе предлагаемого .устройст ва можно.строить и многокангшьиые параллельные) корреломет. В этом случае блок 1 задержки,, стохастический квадратор 3 и блок 4 стоIхаотического вычисления .дисперсия будут«общими для всех каналов.

Ввиду полной реализации аппарату ньвли средствами вычисления коэффициента авто.корр€ ляции предлагаемое устройство стохастического коррелометра обла.дает широкими функциональными возможностями.

формула изобретения

Стохастичес|(ий коррелометр, содер0жащий последовательно соединенные блок усредиения и блок индикации, а также блок задержки, вход которого объединен с входом блока формирования совместной вероятности и

S яв/шется входе коррелометра, второй вход блсжа формиррваиия совместной вероятности соединен с промежуточньм выходом блока .задержки, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воз0можностей за счет получения оценки коэффициента автокорреляции случайной бинарной последовательности, 8 ко{фел я4ётр введены стохастический квадратор, стохастический блок вы5числения дисперсии, элш4ент И и стохастический преобразователь иапряжение-вероятность, входа которого подк;вочены соответственно к выход 1М элемента И, стохастического блока вы0числения дисперсии г стохастического квадратора и блока.формирования совместной вероятности, выход стохасг тического преобразователя напряжениевероятность соединен с входом

S блока усреднения. и с первым входом элемента И, второй, вход которого соединен с выходом стохастического блока вычисления дисперрии, первый и ьторой вход кото0рого объединен .соответственно с первш4 и вторым входами стохаст{1ческого квадратора и подключен соответстг венно к выходу блока эгщержки и входу корре лежштра.

5

Источники информации, принятые во . при экспертизе

1.Авторское свидетельство. СССР

O 524184, кл. 6 Об F 15/34, 1975.

2.Яковлев В.В. и Федоров Р.Ф. Стохастические вычислительные машины. Л., Машиностроение, 1974,

с. 235-236.