Адаптивный вероятностный спектрокоррелятор

Союз СоветскикСоциалистическиаРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(б ) Дополнительмое к авт. свид-ву - (22) За я влено 12. 1179 (21) 2869204/18-24 с присоединением заявки Лю(51)М. Кл. 6 06 Р 15/336 Ьеударстаоцай кемнтет СССР по делам изобретений н открытий,бюро по проектированию счетных машин и Опытный=завод-. --(54) АДАПТИВНЫЙ ВЕРОЯТНОСТНЫЙ СПЕКТРОКОРРЕЛЯТОР Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для статистической обработки информации в реальном времени, используемой для решения большого класса научно-тех.5 нических задач.Известен вероятностный спектрокоррелятор, используемый для вычис,ления статистических характеристикЯ ,Основным недостатком этого устрой, ства являются значительные затраты времени, возникающие вследствие последовательности процесса вычисления статистических характеристик; вначале корреляционной функции, а затем спектральной плотности мощности на основе Фурье - преобразования корреляционной функции, при вычислении которой необходимо многократно вероятностно кодировать как значения 20 корреляционной функции, так и значения косинуса, При этом для достижения удовлетворительной точности вычисления спектральной плотности мощности требуется кратность кодирования., в сотни раз превышающая кратность кодирования при вычислении корреляционной Функции.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является известный вероятностный спектрокоррелометр, реализующий вычисление текущего спектра мощности в реальноммасштабе времени,Этот вероятностный спектрокоррелометр содержит блок центрирования,первый вход которого является входомспектрокоррелометра, а выход подключен к первому входу первого блокаэлементов И, выход которого соединен с первым входом блока вероятностного округления, выход которого соединен с входом динамического регистра, охваченного обратной связью, вы"ход которого подключен к первомувходу регистра числа, первый вы"ход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, вброд19 955087 вым выходом регистра числа, третий вход первого и первый вход второго блока анализа соединены с вторым вхо" дом спектрокоррелятора, первый выход первого блока анализа соединен 3 с вторым входом второго блока срав" нения, второй выход первого блока анализа соединен с третьим входом блока вероятностного умножения, вто" рой вход второго блока анализа соеди.,1 ч нен с третьим выходом генератора слу- чайных чисел, третий вход второго блока анализа соединен с выходом второго блока элементов И, первый выход второго блояа анализа соединен с тре- Л тьим входом первого блока сравнения, второй выход второго блока ана" лиза соединен с четвертым входом блока вероятностного умножения,2. Устройство по п,1, о т л и - 20. ч а ю щ е е с я тем, что блок анализа, вида кодирования содержит пре:.образователь двоичного кода в унитарный код, три группы элементов И по четыре элемента в каждой группе и И две группы элементов ИЛИ, в первой из которых три, а во второй четыре элемента ИЛИ, первые входы элементовИ второй группы являются первым . входом блока анализа, первые входы электр ментов И первой группы объединены попарно с первйми. входами соответствующих элементов И третвей группы и являются вторым входом блока анализа третим входом которого является вход преобразователя двоичного кода 20.в унитарный код, первые и вторые входы элементов ИЛИ первой группы соответственно объединены и соединенысоответственно с первым и вторым выходами преобразователя двоичного кода в унитарный код, третьи входы вто"рого и третьего элементов ИЛИ первой группы объединены и подключены ктретьему выходу преобразователя двоичного кода в унитарный код, четвертыи выход которого подключен к четвертому входу третьего элемента ИЛИпервой группы, инверсные вторые вхо"ды соответствующих элементов И первой и третьей групп объединены свторыми входами соответствующих элементов И второй группы и подключенысоответственно к первому входу преобразователя двоичного кода в унитарный код, к выходам первого, второгои третьего элементов ИЛИ первой группы, выходы элементов И, третьей ивторой групп подключены соответственно к первому и второму входам со"ответствующих элементов ИЛИ второйгруппы, выходы которых являются первым выходом блока анализа, вторым выходом которого являются выоды соответствующих элементов И первой группы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИ "32509 кл. О 06 Р 15/31, 19 И,2. Авторское свидетельство СССРН 6 З 6618; кл. О 06 Г 1 УЗ 4, 19 У 7.ак илиал ППП "Патент", г. Ужгброд, ул. Проектная 139/55 . Тираж 731НИИПИ Государственного комитетции,двухсимвольного кодирования,при максимальном объеме выборки Мшт.е, выполняется равенство 1 о 9 йИ)2 ВОЮ=1 оо М +К. Таким образом без до 2полнительных затрат оборудования достигается повышение точности вычисЛения статистических характеристикпри выборках йй при сохранении быстродействия.Цель изобретения - повышение точности при работе с малыми выборками,Поставленная цель достигаетсятем, что в вероятностный спектрокоррелятор, содержащий блок центрирования, вход которого является первым 13входом спектрокоррелятора, второйвход соединен с .первым выходом блокапамяти, а выход подключен к первомувходу первого блока элементов И, выход которого соединен с первым входом блока вероятностного округления,выход которого соединен первым входом первого блока сравнения и с входом кольцевого динамического регистра, охваченного обратной связью, вы- Иход которого подключен к первому входу регистра числа, первый выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, выход которого подключен к первому входу блока зовероятностного умножения, второйвход которого подключен к выходу первого блока сравнения, выход блока вероятностного умножения соединен синформационным входом блока памяти,второй выход блока памяти через блокмасштабирования соединен с вторымвходом первого блока элементов И, второй вход блока вероятностного округления соединен с первым выходомгенератора случайных чисел, управляющие входы первого блока элементовИ, динамического регистра, регистра числа соединены соответственно спервыми тремя выходами блока управления, управляющие входы блока памяти и первый вход второго блока элементов И соединены с четвертым выходом блока управления, второй входвторого блока элементов И соединенс вторым выходом регистра числа, третий вход второго блока элементов И,соединен с выходом генератора гармонических функций, выход второго блока элементов И соединен с первым входом первого блока сравнения; введеИны два блока анализа вида кодирования, первый вход первого блока ана-, . лиза соединен со вторым выходом ге 87 бнератора случайных чисел, второй вход первого блока анализа соединен с первым выходом регистра числа, третий вход первого и первый вход второго блока анализа соединены с вторым входом спектрокоррелятора, первый выход первого блока анализа соединен с вторым входом второго блока сравнения, второй выход первого блока анализа вида кодирования соединен с третьим входом блока вероятностного умножения, второй вход второго блока анализа вида кодирования соединен с третьим выходом генератора случайных чисел, третий вход второго блока анализа соединен с выходом второго блока элементов И, первый выход второго блока анализа соединен с третьим входом первого блока сравнения, второй выход второго блока анализа соединен с четвертым входом блока вероятностного умножения.Блок анализа вида кодирования р- держит преобразователь двоичноГо кб= да в унитарный код, три группы элементов И по четыре элемента И в каждой и две группы элементов ИЛИ, в первой из которых три, а во второй четыре элемента ИЛИ, первые входы элементов И второй группы являются первым входом блока анализа, первые входы элементов И первой группы объединены попарно с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы и являются вторым входом блока анализа, третьим входом которого является вход преобразователя двоичного кода в унитарный код, первы 0 и вторые входы элементов ИЛИ первой группы соответственно объединены и соединены соответственно с первым и вторым выходами преобразователя двоичного кода в унитарный код, третьи входы второго и третьего элементов ИЛИ первой группы объединены и подключены к третьему выходу преобразователя двоичного кода в унитарный код, четвертый выход которого подключен к четвертому входу третьего элемента ИЛИ первой группы, инверсные вторые входы соответствующих элементов И первой и третьей групп объединены с вторыми входами соответствующих элементов И второй. группы и подключены соответственно к первому . входу преобразователя двоичного кода в унитарный код, к выходам первого, второго и третьего элементов ИЛИ710символьного (и/2 "кратного) аида ко" дирования.В табл. 4 представлены подмножества для двух-, трех- и четырех- символьного вида кодирования.ТаблицаТаблица мгновенных значений вероятности при перемножении двух чисел Х и У, представленных двухсимвольными кодами. Р(У) Р(ХУ) Таблица 2Таблица мгновенных значений веро-ятности при перемножении двух чисел Х и У, представленных трехсимвольмю- ми кодами Мф стР Р(Х) стР Р(Ч) Р(ХУ)и/и Х У 1 0 0 02 О 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 3 0 0 1 4 0 0 1 0 01 О,В О 1 О О 1 01 1 0 0,251 0,50 0 7 О 8 0 1 1 0 0 10,25 0 0 О 0,251 0,50 01 0,50 051 1,0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 9 95508 17 двоичного кода в позиционный унитарный код (элемент К 155 ИД 4-17), элементы ИЛИ 18-20 первой группы, элементы И 21-32, элементы ИЛИ 33-36 второй группы 33-36.5Работа блока будет ясна при рассмотрении одного из случаев кодирования, Пусть в устройстве используется трехсимвольный код. Тогда расшифрованный вид кодирования на пре О обраэователе 17 возбудит соответствующий выход, Будет подан высокий по Р(Х) тенциал через элементы 18-20 на вто- пп рые входы элементов 29-32, и вы 0 сокий потенциал на инверсные вторые 15 входы элементов 22,23,24,26,27,28, 20 который закроет их. При поступлении четырех старших разрядов числа в 1 блок 9 (для блока 15 анализа вида кодирования это информация из реги 4 стра 5, для блока 16 анализа вида кодирования это информация из блока 14) поступит один старший разряд с элемента 21, в блок 7(8 сравнения поступят разряды 2-4, идущие из бло ка 12 через элементы 26,34,27,35,28, 36, и первый разряд числа через .элементы 29,33При разных видах кодирования на блок 9 умножения подается разное количество старших разрядов перемножаемых чисел. При двухсиывольном - не подается ни один разряд (М =й ).йИ При трехсимвольном - подаются по одному старшему разряду чисел из регистра 5 и блока 14. При четырех- символьном кодировании - по два старших разряда чисел. .5Сбответственно с подачей старшего разряда перемножаемых чисел на вторые входы блоков сравнений подается и-К разрядов содержимого генератора 12, где К - число некодируемых разрядов перемножаемых чисел, а и - разрядность чисел в генерато 45 9 ре 12 и разрядность обрабатываемых чисел. 10 1Старшие разряды чисел из генератора заменяются старшими, некоди.- )1 1 руемыми разрядами перемножаемых чи 50 сел для того, чтобы обеспечить неизменность работы блоков 7 и 8 сравнения при разных видах кодирования, 1Следует отметить, что наиболее простая техническая реализация бло ка 9 вероятностного умножения - это матрица постоянного запоминающего 15 1 1 устройства, где разные виды кодирования являются подмножествами много 1611 955087 12Таблица 3Таблица мгновенных значений вероятности при перемножении двух чиселХ и У, представленных многосимвольным (четырехсимвольным) кодами ЮУ 1-й (стар) 2-й раэ- Р(Х) 1"й(стар) 2-й раэ- Р (У)пп разряд Х ряд Х разряд ряд Р(Х,У) 0 0 0 0 0 О 0 0 0 1 0 1 2 0 0 0 5 0 601 0 60 61 1 О1 1 0,5 0,5 62 1 1 0,75 63 0,75 64 1 1юетаеат ещитщеите ютае ю 1,0 е е в веСтрока таблицы Строка таблицы 28 29 9 10 Т а б л и ц а 4Таблица соответствия значений вероятности и и азных ви ах ко и ования955087 18 Продолжение табл. Строка таблицы Строка таблицы Строка таблицы 40 12 60 61 15 45 С уменьшением выборки М соответственно увеличивается величина К,определяющая количество символов вК-символьном кодировании входной ин 20формации. Этот процесс проистекаетпо закону; К - символьное кодировакцние информации используется при ф"(Мв и заканчивается при К= /2,к да 2"где и раз рядност ь входных чисел 25т.е, при ММ/2Вычисление ординат текущего спектра производится аналогично описанному в практике с учетом способовкбдирования, описанных выше при рас 30смотрении размена корреляции,Отсюда следует, что применениепредлагаемого спектрокорреляторапозволит увеличить точность при малых выборках вследствие многосимвольного до Ь/2 символьного ) кодирования при Мс М,д. Использование адаптивности вида кодирования от величины выборки М позволит не увеличиватьобьем блока памяти набит инфорЯ кмации или на величину оЗорудованияфкф 0К/2 ш, где 1: - количество слоев в при.меняемых элементах памяти, е - разрядность применяемых элементов памяти. формула изобретения 1. Адаптивный вероятностный спектрокоррелятор, содержащий блок цент рирования, первый вход которого является первым входом спектрокоррелятора, а второй вход соединен с первым выходом блока памяти, а выход подключен к первому входу первого 55 блока элементов И, выход которого соединен с первым входом блока вероятностного округления, выход кото 1рого соединен с первым входом первого блока сравнения и с входом кольцевого динамического регистра, выход которого подключен к первому входу регистра числа, первый выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, выход которого подключен к первому входу блока вероятностного умножения, второй вход которого подключен к выходу пер вого блока сравнения, выход блока вероятностного умножения соединен с информационным входом блока памяти, а второй выход блока памяти через блок масштабирования соединен с вторым входом первого блока элементов И, второй вход блока вероятностного округления соединен с первым выходом генератора случайных чисел, управляю" щие входы первого блока элементов И, динамического регистра,. регистрачисла соединены соответственно с первыми тремя выходами блока управления, управляющие входы блока памяти и .пер- вЮ вход второго блока элементов И соединены с четверть 1 м выходом блока управления, второй вход второго блока элементов И соединен с вторым выходом регистра числа, третий вход второго блока элементов И соединен с выходом генератора гармонических функций, выход второго блока элементов И соединен с первым входом первого блока сравнения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности при работе с малыми выборками, в адаптивный вероятностный спектрокоррелятор введены два блока анализа вида кодирования, первый вход первого блока анализа соединен с вторым выходом генератораслучайных чисел, второй вход первого блока анализа соединен с пер