Цифровое сглаживающее устройство

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Своз СоветскихСоциалистическихРеспублик 01) 608166/34 с присоедине 0 аявкиГосударственный комитет Вооота Министров СССР оо делам кзобротоикй к открытий(23) ПриоритетОпубликовано 25. 05,78 Бвллетеи Дата опубликования описааия 12(71) Заявитель фРОВОЕ сод буием юще к первходу , триг. алго(Х 1 Хсаюнно-ила; Х - теигнала.ется равной где ку= 2постоянная. где пт - некотоИзобретение относится к области специализированных средств вычислительной техники и может быть использовано для аппаратурного определения характеристик случайных процессов,Известно сглаживающее устройство,жащее интеграторы, регистры сдвига, сторы и блоки памяти ).Это устройство является сложным иет большого объема оборудования.Наиболее близким техническим решенданному изобретению является сглаживаустройство, содержащее регистр, первыйматор, первый вход которого подключенвому выходу регистра, а второй - коустройства, два элемента И, элемент ИЛИгер знака 21. Это устройство реализуетритм согласно рекурентной формуле Хем Хе - соответств значение сглаживаемого сиги я 1-таяордината исходного с Обычно величина Х, - выбира ГЛАЖИВАЮШЕЕ И:ТРОЙ Это устройство имеет более простую схему,однако, основным недостатком известного устройства является то, что оценка матетнческогоожидания, вычисляемая с помощью приведен.ного алгоритма является недостаточно эффективной, в связи с чем устройство имеет низкоебыстродействие,Целью изобретения является повышениебыстродействия,Это достигается тем, что в устройство ввоо дят счетчик отсчетов, второй сумматор н блокзадания коэффициентов деления, причем выходпервого сумматора через блок задания коэффициентов делении подключен к первому входувторого сумматора, выход которого нодключенко входу регистра, второй выход которого подИ ключен ко второму входу второго сумматораи к выходу устройства, вход счетчика отсчетовподключен .ко входу устройства, а первый выход - ко входу первого дешифратора, второйвыход - ко входу второго дешнфратора, пер.вый выход первого дешифратора соединен дпервым входом первого элемента И, а второйвыход - с,первым входом второго элемента И,первый выход второго дешифрэтора соединенсо вторым входом первого элемента И, а второй выход - со вторым входом второго эле 2 ь мента И, выходы элементов И соединены ссоответствукпцими входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с одним из установочных входов триггера знака, другой установочный вход которого соединен со вторым выходомвторого сумматора, а выход триггера знакаподключен к блоку задания коэффициентов деления,В результате определения оценки матетического ожидания проводится но вышеприведенной формуле; но с изменяющимся числом Яв зависимости от количества накопленных ординат. Первая выборка проходит без деления.ОДалее с Х, по Х 2 выборки коэффициент деления устанавливается равным И = 2=2 сМ, по Из - Мс = 4 2, с Ипо Ип.1 - Мс =2" и т.д, до Мгп,начиная с которого коэффициент М, становйтся постоянным и равнымМ, = 2 фПри этом границы участков для коэффициента Х,2 выбирается равными Мг 1 = ф 2",причем число 2" как аз делит выбранный участок (от Хг ф 2 до Мг+1 з 2 1 пополам,Рекурентная формула для предлагаемогоустройства будет где п = 0 на интервале И; - ; Хи = 1, на интервале И, - ; 1 Ч г, и 2, на интервале 1 Чх . М, и т,д, п = а, на интервале 1 Ч в . м ,При этом, например, максимальное смещение будет постоянное до И,-ного момента и .равное4,= а, ехр2135а дальше смещение асимптотически стремитсяк нулю,Таким образом, алгорвтмы вычисления оцен.ки матетического ожидания предлагаемого устройства обеспечивают постоянное, но значи 40тельно меньшее смешение, чем у известногоустройства до момента Мгг, а дальше смещениеоценки предлагаемого устройства, также каки известного устройства стремится асимптотически к нулю,На чертеже представлена блок-схема пред-.лагаемого цифрового сглаживающего устройства. Устройство содержит вход 1 сумматора 2,блок. задания коэффициентов деления 3 сумматора 4, регистр 5, счетчик отсчетов 6, дешифраторы 7 и 8, элементы И 9 и 10, элемент ИЛИ 11и триггер зйака 12,Предлагаемое устройство реализует цифровой алгоритм с переменными коэффициентамиделения 2, зависящим от количества поступив. ших на вход отсчетов входной функции, причемотсчеты входной функции разбивают на участ- с 5ки.действия каждого очередного значения 2"(параметр и, нарастает от нуля до максимального выбранного значения в). Для получения минимального смешения оценки граниры участковвыбираются от 2/32 ф,до 4/3 2"=- Яф", приэтом значение 2".является средним значением ф 0 этого участка. При этом, если фиксировать количество поступивших отсчетов в виде параллельного двоичного кода, то границы участков будут иметь код, у которого либо во всех четных разрядах единицы, начиная с первого до п, а нечетных - нули, либо во всех нечетных разрядах от первого до и-го единицы, а в четных нули, т.е.2010 - 2101 - 21010 в .10101 - 24101010 вТаким образом, для 1 отсчета - коэффициент деления 2, для 2 х отсчетов - 2 = 2; ,",ля 35 отсчетов - 2 = 4; для 6 в : 10 отсче; тов 2 З = 8.Работа устройства происходит следующим образом:отсчеты входной функции Х, в виде параллельного кода поступают через вход устройства 1 на вход сумматора 2. Одновременно в счетчике отсчетов 6 фиксируется код номера отсчета (код числа ), т,е, единица кода в млад. шем разряде, что соответствует первой границе, и проходит на дешифратор 7. При этом на выходе дешифратора 7 появится сигнал, взводящий через открытый элемент И 9 и элемент 11 триггер знака .12, Этот триггер управляет блоком задания коэффициентов деления 3, который при первом отсчете пропускает код входной функции Х с выхода сумматора 2 на вход сумматора 4 без изменения. На втором входе сумматора 4 сигнал с выхода регистра 5 при первом отсчете равен нулю, После окончания суммирования с сумматора 4 подается сигнал сброса .триггера знака 12, Сброс триггера 12 является командой для блока 3, который переводится в следующее положение.С выхода сумматора 4 значение первого входного отсчета Х, запоминается до следующего отсчета в регистре 5, который является одновременно выходным регистром, При поступ ленин второго отсчета Х в счетчике отсчетов 6 фиксируется код числа 2, т.е, единица кода во втором разряде, что соответствует следующей границе, который проходит через дешифратор 8, открытый элемент И 10, элемент ИЛИ 11 и взводит триггер знака 12, Одновременно второй отсчет входной функции Х суммируется на сумматоре 2 с дополнительным кодом значения Хзапомненном.на регистре 5, в результате чего получается код, соответствующий алгебраической сумме Хг - Х,. При втором отсчете блок 3 полученный сигнал с триггера 12 после обработки первого отсчета, пропускает код значения Хг - Х на вход второго сумматора 4 со сдвигом на один разряд в сторону младших, т.е, осуществляет делени на 2. Полученное при этом значение сумми608166 5руется на сумматоре 4 со значением Х запомненном на регистре 5. Сумма Х, += Хглй является сглаженным значением двух первых отсчетов, т.е. ХсггПосле окончания суммирования вычисленное на сумматоре 4 значение заносится в регистр 5, выдается на выход устройства и вырабатывается команда на сброс триггера знака 12.Сброс триггера. знака 12 переводит много- позиционную электронную переключающую схему 3 в следующее положение.Поэтому третий отсчет входной функции Х 1, просуммированный на сумматоре 2 со зна. чением - Хгг, г, подаваемым на второй вход сумматора 2 с регистра 5, проходит через блок 3 со сдвигом на 2 разряда в сторону младших,Таким образом, на первый вход второго сум. матора 4 поступает значение 5 1 О 15Введение новых несложных блоков выгодно отличает устройство от прототипа, так как осу ществляет вычисление новой более эффектив. ной оценки с помощью оператора экспоненциального усреднения с переменным коэффициентом деления, что дает возможность сущест. венно уменьшить смещение этой оценки на на. чальном участке. Так например, для процессов с Мх (1) = ао смещение оценки в известном устройстве прн больших коэффициентах леле ния 2" вначале имеет величину, близкую к О, т.е, погрешность измерения близка к 1%.В предлагаемом устройстве смещение оцен. ии для процессов с Мх (1) = Ядля 2-х, З-х, 4 х отсчетов равно нулю, для пяти отсчетов7 5%, для б-ти отсчетов - 1% и т.д. С увеличением количества отсчетов до заданного числа 2 н далее смещение оценок становится оди иаковым и равным б, - 12, где Н - ко личество поступивших отсчетов.При 1 чс,- О,которое суммируется со значением Хг, запи. санным в регистре 5. В результате с выхода сумматора 4 на регистр 5 заносится значениеХ - Хг,е.е Хггф + Хогг.гПосле окончания суммирования на сумматоре 4 это значение сйимается с регистра 5 навыход устройства.В счетчике отсчетов 6 при поступлении3-го входного отсчета будет установлен кодчисла 3, т.е, единицы кода в 1 и 2 разрядах,которые пройдут через дешифраторы 7 и 8. Приэтом напряжение с обратного выхода дешифратора 7 закроет элемент И 10, а напряжениес обратного выхода дешифратора 8 закроетэлемент Й 9, т.е, при наличии одновременно вчетных и нечетных разрядах кода числа количества отсчетов оба элемента И 9 и 10 закрыты.Триггер 12 не будет взведен и при 4-ом,отсчете, так как у этого кода единицы в 3-мразряде и нуль в первом разряде. Следовательно, триггер 12 будет взведен только при 5-иотсчете и сброшен после окончания суммирования в сумматоре 4, что дает команду на переюд блока задания коэффициентов деления 3. в новое положение, при котором она будет осуществлять деление на 2 З.Так в предлагаемом устройстве осуществляется работа по алгоритму с переменным коэффициентом деления 2" до достижения им максимального значения 2 г, обеспечиваются блоком задания коэффициентов деления 3. Последостижения числа 2 блок 3 выдерживает этоткоэффициент деления при любом количестве.отсчетов Я 2,Формула изобретения Цифровое сглаживающее устройство, содержащее регистр, первый сумматор, первый вход которого подключен к первому выходу ре.гистра, а второй - ко входу устройства, два элемента И, элемент ИЛИ, триггер знака, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введены счетчик отсчетов, второй сумматор, два дешифратора и блок задания коэффициентов деления, причем выход первого .сумматора через блок задания коэффициентов деления подключен к первому входу второго сумматора, выход которого под.ключен ко входу регистра, второй выход котоз 5 рого подключен ко второму входу второго сумматора и к выходу устройства, вход счетчика отсчетов подключен ко входу устройства, а пер- вый выход - ко входу первого дешифратора, второй выход - ко входу второго дешифрагора, первый выход первого дешнфратора соеди.4 о нен с первым входом первого элемента И,а второй выход - с первым входом второго элемента И, первйй выход второго дешифратора соединен со вторым входом первого элемента И, а второй выход - со вторым входом второго элемента И, выходы элементов И соединены с соответствующими входамн элемен.та ИЛИ, выход которого соединен с одним из установочных входов триггера знака, другой установочный вход которого соединен со вторым выходом второго сумматора, а выход триг гара знака подключен К блоку задания коэф.фициеитов деления.Источники ннфррмации, принятые во внимание при экспертизе;1, Грибаиов Ю. И. и др., Автоматическиецифровые корреляторы, Энергия, М., 1971.55 2. Авторское свидетельство СССР356644,кл. б 06 Г 7/38, 1970.60866 Составитель Г. КудеяровТекред О, Лугоаан Корректор Н. Тулы Тираж 828 Йоднысное Редактор Р, Антонова Заказ 280233 НИИПИ Государственного кгю делам изоб13035, Москва, Ж.Зфилиал ППП Патент,омитета Совета Министров ретений н открытый 5, Раушская наб., д. 4/б г. Ужгород, ул. Проектиа