Вероятностный спектрокоррелометр

ОПИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Севетскна Соцналнетнфнкинк Реснублни)М,К 5/3 с присоединени яв Государствеииыи комитет Совета Министров СССР оо лелам изобретений,и открытий43) Опубликовано 05.1278.Бюллетень ЗЧЬ 45 45) Дата опубликования описания Об,1278 2) Авторы изобретени.Г чагин, Л.Я. Кравцов, Д.Е, ЛаЮ.Б. Садомов и Л,М. Хохлов Заявите осударственное Союзное конструкторск бюро по проектированию счетных(54) ВЕРОЯТНОСТНЫЙ СПЕКТРОКОРРЕЛОМЕТР Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для статистической обработки информации в реальном времени, используемой для решения большого класса научно-технических задач.Известно устройство для вычисления статистических характеристик случайных процессов 111,Основным недостатком этого известного устройства является последовательный процесс вычисления статистических характеристик: в начале - значений корреляционной функции, а затем - значений спектральной плотности мощности. При вычислении спектральной плотности мощности на основании Фурье - преобразования корреляционной Функции, необходимо многократно вероятностно кодировать как значения корреляционной Функции, так и значения косинуса. При этом для достижения удовлетворительной точности вычисления спектральной плотности мощности (5-10) требуется крат ность кодирования, в сотни раз превышающая кратность кодирования при вычислении корреляционной Функции. Оба обстоятельства приводят к относитель" нс болин:нм временным затратам. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является известный вероятностный коррело метр 121. Этот вероятностный коррелометр содержит блок центрирования, первый вход которого янляется входом спектрокоррелометра, а выход подключен к первому входу первого блока вентилей, выход которого соединен с первым входом блока вероятностного округления, выход которого соединен со входом динамического регистра, охваченного обратной связью, выход которого подключен к первому входу регистра числа, первый выход которого соединен с перньи входом первого блока сравнения, выход которого подключен к первому входу блока вероятностного умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока сравнения, а выход соединен с информационным входом блока памяти, первый выход которого подключен кс второму входу блока центрирования, второй - через блок определения коэффициента масштаба соединен со вторым входом первого блока вентилей,. второй вход блока вероятностного округления, второй нхо 1; и рвого и второй вход второго блоков сравнения соединены соответственно с первьм, вторым нтретьим выходами генератора случайныхчисел, второй вход второго блока сравнения подключен к выходу блока вероятТностного округления, управляющке входы первого блока вентилей, динамического регистра, блока памяти к регистра числа соединены соответственно спервыми четьрьмя выходами блока управления,Основным недостаткОм известноговероятностного коррелометра является 10невозможность определения плотностимощности в реальном масштабе времени,Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей вероятностного коррело"метра, состоящей в том, что обеспечивается воэможность вычислять спектральную плотность (мощности) в реальном масв 1 табе времени, причем независимо от вычисления корреляционной функцииПоставленная цель достигается тем,что в вероятностный спектрокоррелометр введены генератор гармоническихункций и второй блОК вЕНтнЛЕй, первый и вторй од ороо подключены соответственно к выходу генератора тармонических функций и ко второМУ ВЫ ОДл ОЕГИСТРа ЧИСЛа, а УПРаВЛЯЮЩкй ВХОД СОЕДИНЕН С ПЯТЫМ ВЫХОДОМблока управления, выход второго блока ьентклей подключен к третьему вхо"ду второго блока сравнения, третийвыход блока памяти соединен со вторым входом реГистра числае Вероятностный спектрокоррелометрсодержит блок центрирования 1, первый блок вентилей 2, блок вероятностНОГО округления 3 р динамический(сдвигающий) регистр 4, регистр числа 5, блок управления б, первый блоксравнения 7, второй блок сравнения 8,блок вероятностного умножения 9, блокпамяти 10, блок Определения коэффициента масштаба 11, генератор случайныхчисел 12, генератор гармоническихФункций 13, второй блок вентилей 14,Предлагаемый спектрокорреломеТрв режиме вычисления спектральной плотности мощности Н реализует следуюхЮщий метод вычисления,Исследуемая временная последова-тельность, (1 й ), состоящая иэ Йчленов "- 1,М) разделяется научастков, состоящих из 6 членовкаждый (Мфк 1 Затем для укаждого участ ка вычисляется точечная Оценка периодоГраммы к производится усреднение найденных перкодограмм по всем имеющимсяучасткам. То есть вычисление Нпроизводится согласно формуле 6 Ол,"1,1 л )5 (1): - Е = 5 С ) 3: О,)-с) ХГДЕ 2-" - Л" )"-( точечная оценка перкодограмиюдля-го участка).1 + ОЙ. - центрированная ордината временной последовательности,Перед началом работы вероятностного спектрокоррелометра по команде Начальная установка все блоки устройства устанавливаются в исходное состояние, после чего устройство готово к работе, Случайный процесс, представленный в дискретном виде, поступает через блок центрирования 1 и блок вентилей 2 на вход блока вероятностного округления 3Блок вероятностного округления 3 производит округление каждого числа до И -двоичных разрядов, после этого все числа последовательно поступают в динамкческий (сдвигающий) реГистр 4После заполнения динамического (сдвигающего) регистра 4 на первый блох вентилей 2 иэ блока управления б поступает сигнал запрета и начинается процесс вычисления точечной оценки периодограммы до 1 -го участка. При этом первое число заносится На регистр числа Н и через него подается на первый блок сравнения 7, где сравнивается с числом, поступающим с генератора случайных чисел 12, и в виде случайнойпоследовательностифф 1 и 0 фф поступает в блок вероятностного умножения 9. Одновременно с этим на второй блок сравнения 8 кз генератора гармонических функций 13 через второй блок вентилей 14 подается соответствующее значение косинуса, Результат вероятностного умножения этих величин поступает с выхода блока вероятностного умножения 9 в блок памяти 10 для накопления.Процесс вероятностного умножения в дальнейшем, может повторяться в зависимости от числа испытаний Ж, установленных в блоке управления 6, и требуемой точности вычислений. По окончании умножения этих величин на блок сравнения 8.через блок вентилей 14 с генератора гармонических функций 13 подается соответствующее значение синуса и повторяется процесс вероятностного умножения. Результат умножения с выхода блока вероятностного умножения 9 поступает в блок памяти 10 для накопления. Эатем производится сдвиг динамического (сдвигающего) регистра 4, на регистр числа Н поступает следующее чксло к процесс вероятностного умножения повторяется.Послесдвигов динамического(сдвигающего) регистра 4 генераторгармонических функций 13 блокируетсясигналом кэ блока управления б и наоба блока сравнения 7, 8 через регистр18 бвходом блока вероятностного округления, выход которого соединен со входом динамического регистра, охваченного обратной связью, выход которого подключен к первому входу регистра числа, первый выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого подключен к первому вхолу блока вероятностного умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока сравнения, а выход соединен с информационным входом блока памяти, первый выход которого подключен ко второму нходу блока центрирования, второй - через блок определения коэффициента масштаба соединен со вторым входом первого блока вентилей, второй вход блока нерояткостного округления, второй вход первого и первый вход второго блоков сравнения соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами генератора случайных чисел, второй вход второго блока сравнения подключен к выходу блока вероятностного округления, управляющие входы первого блока вентилей, динамического регистра, блока памяти и регистра числа соединены соответственно с первыми четырьмя выходами блока управления, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет обеспечения вычисления спектральной плотности в реальном масштабе времени, в вероятностный спектрокоррелометр введены генератор гармонических функций и второй блок вентилей, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу генератора гармонических функций и ко второму выходу регистра числа, а управляющий вход соединен с пятым выходом блока управления, выход второго блока вентилей подключен к третьему входу второго блока сравнения, третий выход блока памяти соединен со вторым входом регистра числа.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССР М 432509, кл. 506 Г 15/34, 1974.2. Авторское свидетельство СССР Р 485453, кл, С 06 Г 15/34, 1974. Формула изобретения Вероятностный спектрокоррелометр, содержащий блок центрирования, первый вход которого является входом спектрокоррелометра, и выход полключен 45 к первому входу первого блока вентилей, выход которого соединен с первым ЦНИИПИ Заказ 6942/39Тираж 784 Подписное илиал ППП Патент,Ужгород, ул.Проектная,4 Б 6366 числа 5 из блока памяти 10 поступает накопленная сумма% кЯ к,Со - - и производится ее вероятностное квадрирование. Затем такая же операция понторяется для другой суммы9 . %т 1 5Х Я 1 Й -.оРезультаты квадрирования, соответстнующие 1 -му номеру вычисляемой точки периодограммы, с выхода блока вероятностного умножения 9 посту пают в блок памяти 10 для накопления. Время кнадрирования оценивается количеством испытаний г, установленных в блоке управления 6 в зависимости от требуемой точности. На этом процесс 15 вычисления 1 -й точки периодограммы заканчивается и описанный процесс полностью повторяется для (+1) - Й точки периодограммы. Так происходитраз.Затем описывается сигнал запрета с первого блока нентилей и динамический (сдвигающий) регистр заполняется новыми- значениями случай/ ного процесса. Описанная последовательность операций повторяется. Так происходит К раэ,После окончания вычисления с блока памяти )О выдается результат во внешнее устройство.Можно показать, что величина пог решности в 51)1 смещения получаемой оценки зависит от масштабного коэффициента и кратности кодирования 3 и не превзойдет величины 1/о Эе.Отсюда следует, что описанный 35 спектрокоррелометр позволяет получить оценку с удовлетворительной погрешностью во много раз быстрее, чем аналогичные устройства, использующие детерминированный метод вычислений.