Устройство для вычисления взвешенного временного ряда

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советеиик Социалистнческнк Республик) Заявлено 09.11,76 (2) 2419374/18-24 соеди ием заявки Государственный комитетСовета Министров СССРно делам изобретенийи открытий 23) Приорн 43) Опубли т К 681,32 (088.8 вано 05.1278. Бю етень,% 4 ния 06,127845) Дата опубликования опис 72) Авторы изобретенн В. Агеев М.В. Н. Гаври еренской,ов аявител 4) УСТРОИСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ВЗВЕИЕННОГО ВРЕМЕННОГО РЯДАобластихет быть цифровых ррекции ом наложеии, заданеализации име скольтся к и и м роени для к редст функ на в ре 0 Изобретение относивычислительной техник оиспольэонано при пост ианализаторов спектра обоковых лепестков пос вния временной весовой Цной в дискретном виде рконечной длительности жзящей выборки.Известен анализатор спектра в реальном масштабе времени, содержащий входной Фильтр, выход которого подключен к одному иэ входов линейного перемножителя, другой вход которого соединен с выходами генератора весовых функций, Генератор весовых функций состоит иэ делителя частоты, фильтров, регулируемых Фаэонращателей и линейного сумматора. Выход перемножителя связан с одним из входо линейного сумматора, который сонмест но с усилителями, линией задержки и преобразователем частоты образуют ре циркулятор на линии задержки. К другому нходу сумматора подключен выход преобразователя частоты 11 . Сигнал хИ) после прохождения через входной фильтр умножителл н перемножителе на весовую функцию ЦИ, которая Формируется и генераторе весовых Функци и далее поступает на рециркулятор, работающий в режиме синфаэного накопления сигнала. Весовая функцияЙ) формируется н линейном сумматоре, на вход которого поступают сдвинутые по фазе сигналы с выходов регулируемых фаэонращателей. На входы Фаэонращателей сигналы поступают с выходов фильтров. Амплитуды и Фазы сигналов, поступающие н сумматор с выходов фаэовращателей, формируются равными коэффициентами разложения весовой функции (1) в ряд Фурье. Требуемая точность Формы выходного напряжения генератора весовых Функций определяет необходимое число членов разложения функций Я) и, следовательно, число параллельных каналов генератора весовых функций В указанном устройстве осуществляется наложение заданной весовой Функции на анализируемый процесс. Однако представ ление весовой функции в аналоговой форме не позволяет осуществлять анализ реализаций в режиме плавного сколь жения при обработке нестационарных случайных процессов цифровыми анализаторами спектра.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство, которое, как и данное3 636620 4устройство, содержит логарифмический блоке 9; 19 - импульсы частоты квананалого-циФровой преобразователь, вход тования анализируемого процесса; 20которого является информационным анализируемый процесс при наложениивходом устройства, преобразователь временной весовой функции Хеммингалинейного кода в логарифмический и рас- беэ перекрытия; 21- анализируемыйпределитель импульсов, выход которого процесс после наложения временнойсоединен со входом блока задания весо- весовой функции при шаге скольжения,вых коэффициентов 21, Однако это уст равном 2 д 1, где ьт - временной инройство не обеспечивает наложение тервал между выборками.заданной весовойо й Функции в режиме Устройство работает следующим обскользящей выборки. разом.Целью данного изобретения явля- Анализируемый процесс в аналогоется повышение точности вычислений. 10 вой форме, поступающий на входУ я ель остигается тем,Укаэанная цель достигается т устройства, являющегося входом логачто устройство содержит блок генера- рифмического аналого-цифрового преции равномерно распределенных слу- обраэователя 2, преобразуется в дисчайных чисел, блок памяти, блок ве- кретный процесс, выборки которого,остного округления блок зада" 15 расположенные с равномерным шагом поскольжения регистры сдви- оси времени и представлен ы дга и сумматоры, хтор вход блока задания двоичного логарифмического кода, зашага скольжения является одноимен- писываются в сумматорыным входом устро ства, аустройства а его выходы числение спектральной плотности мощсоединены с управляющиму р вляющими входами со- -,0 ности Бидпо отсчетам анализируемогоответствующих сумматор в,тв их с мматоров входы пер- процесса ЕЙ) с наложенной весовойгаемого которых подключены Функцией уН) сводится к суммировак выходу логарифмического аналого- нию произведений1РЯ ; )1 И)И Й )ех -аФ ового преобразователя выходы по всем отсчета Е(1) исследуемо)блока задания весовых коэффициентов го участка реализацииЕИ цлительсоединены со входами соответствующих НОстью Т- ЙьФ,- Мак 1).регистров сдвига, одноименные выходыЕ(иц )= Е ЕЬьО ВдФ,)ехр(-3 в И)ь 1.которых соединены с соответствующими Ьовходами второго слагаемого одноименатора. выходы сумматоров соответствует числу шагов скольжесоединены со входами блока вероятност- ния) осуществляютс оп р ц30соответствующий . нияслучайного значения выборок с лоного округления, соответствующивход которого подключенго одключен к выходу пре- гарифмического аналого-циФрового преобразователя линейного кода в лога- обраэователя 2 с соответствующими знарифмический, вход котор гкоторого подключен чениями коэффициентов весовой функции,к выходу блока генерациб нерации равномерно 35 поступающими последовательно в пако е с блораспределительнцх с уцх случаных чисел, раллельном логарифмическом коде с ловыходы блока вероятностного округле- ка 9 задания весовых коэффициентовния соединены со входами блока памяти, на входы регистровзнаковый вход которого подключен к Значения весовых коэффициентов водноименному выходу логарифмического 40 параллельном коде и логарифмическоманалого-цифрового прео разо ареобраэователя. масштабе последовательно записываютсяЯа фиг, 1 представлена Функциональ- в первые разряди регистров б, иная схема устройства для вйс ва ля вычисления сдвига. При этом в регистр б сдвиганого временного ряда; на записываются значения 1"го разрядавзвешенного времениФиг, 2 приведена временная диаграмма с выхода блока . Ре рл 9. В егист 7 сдвигазаписываются значения 2-го разрядаработы.У й тв содержит информационный 45 с выхода блока 9 и т,д. дОтсю а видностро с о1 лога ифмический аналого-цифро- что информация о весовых к фф цоэффи иенвой преобразователь 2, сумматоры 3, 4 тах в регистрах , ис б 7 и 8 сдвига запии 5, регистры сдвига б 7 и 8, блок сывается поразрядно. Синхронизациязадания весовых коэффициентов 9, рас- устройства организована так, что спределитель импульсов 10 блок задания 50 первой выборкой логарифмическогоя 2 вшага скольжения , вход за11 о задания шага аналого-цифрового преобразователя вскольжения 12, лок вер2 б оятностного сумматор 3 вводится значение первогоокругления 13, преобразователь линей- весового коэффициента и т.д. ы орного кода в логарифмический , локий 14 блок с логарифмического аналого-цифровогоедепенных г преобразователя 2 параллельно эапигенерации равномерно распредеп нслучайных чисел 15 и блок памяти 16. Сываются в сумматоры , и , числ17 - анали- которых определяется числом шаговБа фиг. 2 обозначено:зируемый процесс, поступупающий на вход скольжения,.укладывающихся на интерФ ического аналого-цифрового вале анализ7логарифмическоиме п и Я=128= 2,п еобразователя 2, равный двум интеР Напрер, рпрео раз18 - временная ве- Т = 12,8 мсек, д 1 = 100 мксек и шагевалам (2 Т) анализа, 1 - времсовая фу цсовая ункция Хемминга, коээффициенты скольжения 5=4 ь 1 число шагов -которой в виде выборок записаны в 25. В то время как в сумматоре 3 осуб 3 б 620 10 ществляется операция сложения первойвыборки с первым весовым коэффициентом и сумма переписывается в блок 13вероятностного округления чисел,сумматоры 4 и 5 по пятым входам командой с блока 11 задания шага скольжения закрыты для первой выборки,а первый весовой коэффициент записантолько в. первые разряды регистров б,7 и 8 сдвига и подается на сумматор3. Следующим тактом на входы сумматоров 3, 4 и 5 подается вторая выборка с логарифмического аналого-цифрового преобразователя 2, первый весовой коэффициент сдвигается в регистрах б, 7 и 8 сдвига во вторые разряды. При шаге скольжения, равном А 1, в сумматорах 3 и 4 пооизводится суммирование значения второй выборки, соответственно со значением второго и первого весовых коэффициентов, а сум"матор 5 закрыт. Третьим тактом сумматоры 3, 4 и 5 открыты и на их выходах формируются значения сумм, соответственно третьей выборки с третьим коэффициентом, третьей выборки со вторым коэффициентом и третьей выборкис первым коэффициентом. Отсюда видно,что на выходах сумматоров 3, 4 и 5 со ответственно, последовательно Формируются взвешенные реализации, смещенные друг относительно друга на величину Ь . Величина шага скольжения задается с блока 11 и сводится к тому, 30в какой момент открывать поочередносумматоры. Взвешенные выборки каждойреализации с выхода сумматоров 3, 4и 5 последовательно записываются вблок 13 вероятностного округления 35(чисел),При эамене многоразрядного числамалоразрядным каждая отдельная операция округления дает, в среднем, весьма ощутимую погрешность. Однако при. 40выполнении операции суммирования иусреднения больших массивов чиселимеет место эффект взаимной компенсации отдельных ошибок округления, такчто ошибка конечного результата можетоказаться пренебрежимо малой по сравнению с ошибкой отдельного округления. Укаэанный эффект существенно зависит от метода округления. Методвероятностного округления при численном статистическом анализе имеетрешающее преимущество перед детерминированным: он не приводит к накоплению ошибок округления. Кроме того,математическое ожидание числа послеего вероятностного .округления, а также результата при выполнении всех г 55арифметических операций, в том числе и над числами, имеющими различныепорядки, является величиной несмещенной независимо от разрядности округляемых чисел и их статистических свойств,60Сущность метода вероятностного округления выборок состоит в следующем: вблоке 15 генерации равномерно распре деленных случайных чисел формируетсямногоразрядная случайная двоичная чис- .ловая последовательность. Разряднаясетка выборок с выхода блока 15 пос"тавлена в соответствие с разрядностьюотбрасываемой части выборок с выходасумматоров 3, 4 и 5. С выхода преобразователя 14 линейного кодав логарифмический код выборкипоступают на четвертый входблока 13 вероятностного округления(чисел) . Процедура округления выборок состоит в том, что если при сравнении отбрасываемая часть выборкибольше, чем случайная двоичная выборка, то в младший разряд остающейся части входной выборки ЭаПисываетсяфф 11. В противном случае, зиачениеостающейся части выборки не изменяется. Выборки реализаций с выхода блока 13 вероятностного округления (чисел) записываются в блок памяти 1 б.По знаковому входу в блок 1 б вводятсяданные знакового разряда, соответствующие выборкам. Формула изобретения Устройство для. вычисления взвешенного временного ряда, содержащее логарифмический аналого-цифровой преобразователь, вход которого является информационным входом устройства, преобразователь линейного кода в логарифмический и распределитель импульсов, выход которого соединен со входом блока задания весовых коэффициентов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности вычислений, оно содержит блок генерации равномерно распределенных случайных чисел, блок памяти, блок вероятностного округления, блох зада ния шага скольжения, регистры сдвига и сумматоры, вход блока задания шага скольжения является одноименным входом устройства а его выходы соединены с управляющими входами соответствующих сумматоров, входы первого слагаемого которых подключены к выходу логарифмического аналого-цифрового преобразователя, выходы блока задания весовых коэффициентов соединены со входами соответствующих регистров сдвига, одноименные выходы которых соединены с соответствующими входами второго слагаемого одноименного сумматора, выходы сумматоров соединены со входами блока вероятностного округ" ления, соответствующий вход которого подключен к выходу преобразователя линейного кода в логарифмический, вход которого подключен к выходу блока генерации равномерно распределен- ных случайных чисел, выходи блока вероятностного округления соединены со входами блока памяти, знаковый вход которого подключен к одноименному вы636620 1. Авторское свидетельство СССР Р 307349, кл. 601 Я 23/16, 1970.2. Патент США 9 3610901, кл. 235- 152, 1971,ходу логарифмического аналого-цифрового преобразователя.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: Г СоставителТехред З,ФТираж 784енного комнлам иэобр киКо Гри еыко Подп ета Совета Ии кий и открыт ская наб. деташ П Патент, г. ужгород, ул. Проектная,фили едактоо Э Губыицкая акаэ 6942/39 ЦНИИПИ Государст по д 113035 Иосквектор Ае вее %исноенистро