Стохастический коррелометр

ГвеудвстйениьЙ явимтет ссср яв дедам изобретения я втярытйй(72) Авторы изобретения В.А. Пеаошин, В.И. Кузнецов, Н.Н. Сергеев и Г.Л. Косов Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационнЫй инатитУт им. Ь,Н, Туполева(54) СТОХЬСТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛОМЕТР Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь" зовано для определения характеристик. случайных процессов, контроля и измерения параметров датчиков случайных чисел.Известен вероятностный коррелометр, который содержит блок вероятностного округления блок управления, блок задания режима, блок сравнения, триггер управления, триггер числФ блок умножения,. реализованный на стохастнческом принципе,и блок усреднения, выполненный в виде накопительного двоичного счетчика 11",Однако устройство сложное и не позволяет измерять коэффициент авто- корреляции входной последовательностиИзвестен также коррелометр, который содержит блок задержки, элемент И, Формирующий вероятность сов-, местных событий, усредняющее устройство, состоящее из триггера управления, хронирующего счетчика и счетчика результата,и блок индикации 2.Однако данйый .коррелометр также не позволяет измерить коэффициент автокорреляцни случайной. бинарной последовательности. Цель.:изобретения -. расширениеФункциональных воэможностей засчет устранения указанного недостатка5 Поставленная цель достигаетсятем, что в стохастический коррелометр, содержащий последовательносоединенные блок. усреднения и блокиндикации, и также блок задержки, 16 вход которого объединен с первым вхо-дом блока Формирования совместнойвероятности и является. входом коррелометра, второй вход блока Формирования совместной. вероятности соединен 5 с промежуточным выходом блока задержки, введены стохастический квадратор, стохастический блок вычисления дисперсии, элемент И и стохастический преобразователь напряжение О вероятность, входы которого подключены, соответственно .к выходам элемента И, стохастического блока вычисления дисперсии, .стохастическогоквадратора и блока формирования сов местной вероятности,.выход стохастического преобразователя напряжениевероятность соединен с входом блокаусреднения и первым входом элемента И второй вход которого соединенс выходом. стохастического блока вычисления дисперсии, первый и второй вход которого объединен соответственно с первым и вторым 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, соответствующий максимальному времени задержки, подключен к одним входам стохастического квадратора 3 и блоку 4 сто:;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 б. Обратная связь преобразователя б об-, разована 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 б. Кроме этого, выход преобразователя б подключен к входу блОка 7 усрЕднения, работающего на блок 8 индикации.Функции блока 2, заключающиеся в Формировании Р (Ц - вероятностиНН И совместного появления сигналов 1, разделенных временным интервалом т, и функции квадратора 3 стохастичес- когО 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 Р. Р ., где Р- - вероятность появления сигнала "О" во входной последовательности, В качестве.стохастического преобразователя б применяется, например, стохастический интегратор на основе реверсивного счетчика (цифровой вариант) или аналого-стохастический преобразователь на основе аналогового интегратора (аналоговый вариан.";);Блок 1 задержки наряду с Формированием временных. интервалов 1 (аргумвнта коэффициента автокорреляции аыщлняет Функции декоррелятора вход нойфпоследовательности. для нормальной работоспособности блоков стохастичеакого вычисления диспер "ии и стохастического возведения в квадрат необходимо выбрать полное время задержки блока 1 задержки больше инте рвала корреляции, т.е, больше того значения времени, после которого аб. солютная величина автокорреляционной Функции входной стационарной .последовательности пренебрежимо ма. ла. Пусть для примера блок 2 и квадратор 3 выполнены в виде элементов И, в качестве блока 4 примененэлемент запрета, а преобразователемб является аналого-стохастическийпреобразователь,Входная и задержанная входнаяпоследовательности с вероятностьюпоявления сигнала "1" Р, поступает на оба входа квадратора 3 и блока 4. Ввиду взаимной независимостипроцессов на обоих входах квадратора 3 на выходе Формируется сигнал)Яс вероятностью Р 1, Подобным же образом работает блок 4 стохастического вычисления дисперсии, нофтак какодин из входов блока 4 инверсный,то на его выходе образуется импульсная последовательность с вероятностью появления сигнала "1" Р 1(1-Р)==Р Р20 . На выходе блока 2 Формируетсясигнал "1" только тогда, когда вовходной последовательности действуетсигнал "1" при условии, что этот,же сигнал действовал раньше за Ф так 25 тов времени. Таким образом, на выходе это.о блока формируется вероят-.ость Р (рВ предлагаемом стохастическомкоррелометре аппаратурно реализован следующий алгоритм вычислениякоэФФициента автокорреляции В(С)и Л)ро35Вычисление Функциональной зависимости й (9) в основном производитсяна аналого-стохастическом преобразователе (АСП) б, который служит дляпреобразования входных напряжений40 О в выходную вероятность появления сигнала "1". Но если на,входАСП подать случайную последовательность импульсов амплитудой А, длительностью сц, синхронизированные45 частотой Г, с вероятностью Р, тоАСП воспринимает этот сигнал какО = А с ЕР (так как интеграторАСП, охваченный отрицательной обратной связью, обладает свойствами50 усреднения, т.е. свойствами фильтранижних частот), При постоянных А,Сц и 1 коэффициент, получаемыйпри Р,можно отнести к масштабномукоэффициенту по соответствующемувходу интегратора АСП.В предлагаемом устройстве на входы преобразователя б поступают импульсные п 9 следовательности с вероятностями появления сигнала "1"Р (Ф) Р и Р, Р . Кроме того, в60 силу статической независимости выходного процесса АСП от входных,вчастности от сигнала с вероятностьюР( РО, в цепи обратной связи на выходе элемента И 5 формируется импуль 65 сная последовательность с вероят1. Авторское свидетельство. СССР 9 524164, кл. 6 06 Г 15/34, 1975.2. Яковлев В.В. к Федоров Р.Ф. - Стохасткческке вычислительные машины. Л фИашкностроениеРР, 1974, с, 235-236. ностью появления "1" РРдРэ , которая также подается на вход лСП,Ввиду отрицательной обратной связи в установившемся режиме аналогостохастическим преобразователем реализуется следующая зависимость5К 1 Рйф) +К 2 Р 4 РО КЭР 4 К 4 Р 1 Ро РВА 0 Ргде К 0, К 20 и КсО и К 4 сО - масштабнйе коэффициенты при соответствующих входах интегратора АСП б.Таким образом, вероятность появ .ления сигнала "1" на выходе АСП 6 определяется так2"4 Р 1 ро "4КЗадавая К =К =/К /=К иГ - ив 0,5к ,2 лПОЛУЧИМ Рв -0,5 В 1 г 1 В 11. ВВИДУ РВВ"лнэации такой функциональной зависимости энакопеременная величина коэффициента автокорреляции -1 йф 4+1представляется в форме положительной.величины 0 Рэ+1. Это позволяет ксключить иэ схемы коррелометра устройство знаковой коммутации. В блоке 7усреднения можно скомпенсировать:постоянную составляющую Рэиустановить соответствующий мас- . 39штаб представления 87)в блоке8 индикации. Например, если блок 7усреднения реализован в виде Фильтранижних частот на операционном усилителе, то задавая соответствующим об- Яразом коэффициентпередачи по входук подавая компенсирующее напряжениена дополнительный вход усилители,можно получить на выходе такого блока усреднения О КВЦ, где Е - масштабный коэффицйент представленияЦС)для блока 8 индикации, который,в Этом случае, может быть выполненв виде .вольтметра.Подобные. операции .также простоможно реализовать и в цифровык еаркантах блоков 7 усреднения к 8 ккдккацкквНаРоснове предлагаемого .устройст,.ва можно строить и многоканальныепараллельные) коррелометры. В 6этом случае блок 1 задержки стохастический квадратор 3 к блок 4 стохасткческого вычисления дисперсии,будутеобщими для всех каналов. Ввиду полной реализации аппаратт ныл средствами вычисления коэффициента автокорреляции предлагаемое устройство стохастического коррелометра обладает широкими функциональ ными воэможностями. Формула изобретения Стохаеткческий коррелометр, содержащий последовательно соединенные блок усредиенжя к блок индикации, а также блок задержки, вход которого объединен с первым. входом блока формирования совместной вероятности и является входом коррелометра, вто-. рой вход блока Формирования совместной верояткостк соедкйен. с промежуточньм выходом блока .задержки, о т - л и ч а ю а н й с я тем, что, с целью расширения. Функциональных воэможностей за счет получения оценки коэффициента автокорреляции случайной бинарной последовательности, в коррелометр введены стохастическкй квадратор, стохасткчвский блок вычисления дисперсии, элемент И и стохастический преобразователь напряженке-вероятность, входи которого подключены соответственно к выходам элемента И, стохастического.блока вычисления дисперсии стохастического квадратора и блока, Формирования совместной вероятности, выход стохас-. тического преобразователя напряжение- вероятность соединен с входом блока усреднения, и с первым входом элемента И, второй. вход которого соединен с выходом стохасткческого блока вычисления дисперсии, первый и ьторой вход которого объединен,соответственно с первым и вторым входами стохастического квадратора и подключен соответственно к выходу блока задержки и входу коррелометра. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСоставитель В. Жовинскийви Тех д И.Асталош Кор екто В. Синицка Редакто Л.3 филиал П аз 295 76 Тираж 756 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва ЖРа сная наб. д, 4 5 ПП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4