Устройство для определения структурной функции

(72) В.И.Батнщев, В.В.Лизунов, А.А.Рафалович и В.А.Солощев (71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбыиева(56) 1, Балл Г.А. Аппаратурный корреляционный анализ случайных процессов. И., "Энергия", 1968, с. 55-63, 144.2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 3500703/18-24, 21.04.83 (прототип)3, Романенко А,ф., Сергеев Г.А. Вопросы прикладного анализа случайных процессов ", И "Советское радио", 1968, с. 182-202.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ ФУНКЦИИ, содеркащее первый сумматор, первый вход которого подключен к выходу элемента НЕ, а выход.соединен с информационным входом управляемого делителя, группа управляющих входов которого подключена соответственно к выходам счетчика ЭаЬ4 Ь Сл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ЯО 1117659 А импульсов, выход управляемого делителя соединен с первым входом второгосумматора, второй вход которого объединен с входом элемента НЕ и подключен к выходу первого блока памяти, авыход второго сумматора соединен синформационным входом первого блокапамяти и является выходом устройства,управляющий вход первого блока памятиобъединен с входом делителя частотыи подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход делителя частоты соединен с входом счетчика импульсов и управляющим входом второго блока памяти, информационный вход которого является входом устройства,отличающееся тем, что, сцелью расширения класса решаежх задач, в него введены блок вычитанияи квадратор, выход которого соединенс вторым входом первого сумматора,вход квадратора подключен к выходублока вычитания первый вход которогосоединен с информациониым входом второго блока памяти, выход которогоподключен к второму входу блока вычитания.1 11176Изобретение относится к специали зированным вычислительным средствам,предназначенным для статистической обработки случайных процессов,Известны устройства циклическоготипа для определения корреляционной1 функции (циклические коррелометры)1 З. Недостаток этих устройств связанс ограниченностью динамического диапазона сигналов в накопителе вне зависимости от формы представления информации.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является циклический коррелометр, содержащий первый и второй сумматоры, управляемыйделитель, информационный вход которого подключен к выходу первого суитматора, управляющий вход - к выходнойшине счетчика импульсов, а выход соединен с первым входом второго сумматора, выход которого является выходомустройства, первый блок памяти, информационный вход которого соединен свыходом второго сумматора, выход подключен к второму входу второго сумматора и к входу элемента НЕ, выход которого подключен к первому входузапервого сумматора, генератор тактовыхимпульсов, выход которого подключенк управляющему входу первого блокапамяти и входу делителя частоты, выход которого соединен с входом счетчика импульсов и управляющим входом З 5второго блока памяти, информационныйвход которого подключен к входу устройства 2.Известное устройство обладает вы-.сокой точностью и широкими функциональными возможностями, однако область его применения ограничена стационарными случайными процессами,наиболее близким к которым являетсякласс процессов со стационарнымиприращениями, для характеристики которого целесообразно использоватьструктурную функцию (Сф) 3 3.Структурный анализ нестационарныхслучайных процессов в ряде случаев 50приводит к более устойчивым характеристикам по сравнению с корреляционными. СФ включает в качестве составных параметров корреляционные характеристики и в этом смысле она может 55рассматриваться как результат болееобщего вида корреляционной обработки случайных процессов,Ц ель изобретения - расширениекласса решаемых задач путем структурФного анализа класса процессов со стационарными приращениями.Указанная цель достигается тем, что в устройство циклического типа для определения структурной Функции, содержащее первый сумматор, первый вход которого подключен к выходу элемента НЕ, а выход соединен с инфорьационным входом управляемого делителя, группа управляющих входов которого подключена соответственно к выходам счетчика импульсов, выход управляемого делителя соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого объединен с входом элемента НЕ и подключен к выходу первого блока памяти, а выход второго сумматора соединен с информационным входом первого блока памяти и является выходом устройства, управляющий вход первого блока памяти объединен с входом делителя частоты и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход делителя частоты соединен с входом счетчика импульсов и управляющим входом второго бло 1ка памяти, информационный вход которого является входом устройства, введе-. ны блок вычитания и квадратор, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, вход. квадратора подключен к выходу блока вычитания, первый вход которого соединен с инрормационным входом второго блока памяти, выход которого подключен к второму входу блока вычитанияНа фиг, 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.Устройство (фиг.1) содержит блок 1 вычитания, квадратор 2, первый сумматор 3, управляемый делитель 4, второй сумматор 5, счетчик 6 импульсов, элемент НЕ 7, первый и второй блоки 8 и 9 памяти, делитель 10 частоты, генератор 11 тактовых импульсов, причем информационный вход управляемого делителя 4 подключен к выходу первого сумматора 3, а его управляющий вход - к выходной шине счетчика 6 импульсов, выход управляемого делителя 4 соединен с первым входом второго сумматора 5,.выход которого является выходом устройства, первый блок 8 памяти, информационный вход которого соединен с выходом второго сумматорагде М .) - оператор усреднения.Как следует иэ функциональной схемы (фиг.1),оценка СФ на М -м шаге формируется в виде35(5) Эо (к)=0 1 с 1,й измерений 3 . 11175, выход подключен к второму входувторого сумматора 5 и к входу элемен"та НЕ 7, выход которого подключен кпервому входу первого сумматора 3,выход генератора 11 тактовых импульсов подключен к управляющему входупервого блока 8 памяти и входу дели"теля 10 частоты, выход которого соединен с входом счетчика 6 импульсови управлякщим входом второго блока 1 О9 памяти. информационный вход котороГго подключен к входу устройства,выход квадратора 2 подключен к второму входу первого сумматора 3, а входквадратора 2 подключен к выходу блока1 вычитания, вход уменьшаемого у которого подключен к входу устройства,а вход вычитаемого соединен с выходомвторого блока 9 памяти.На фиг.2 приведены временные диагОраммы входного в общем случае нестационарного, нецентрированного процесса х(4) и выходного .),(С) сигналов устройства и сигналов управленияЯ)(Ц соответственно на выходах генератора 11 тактовых импульсови делителя 10 частоты,Устройство работает следующим образом,Реализация случайного процессах( 1) поступает одновременно соответственно на вход уменьшаемого блока 1 вычитания и информационный входвторого блока 9 памяти, управляемогоимпульсами ) И) с выхода делителя10 частоты. В момент появления импульса Ч,С; на выходе второго блока9 памяти, следовательно на входе вычича емого блока 1 вычитания устанавливается соответствующее этому моменту времени значение сигнала )(1;).На вход уменьшаемого блока 1 вычитания непрерывно подается сигнал и ИСледовательно, выходной сигнал блока1 вычитания определяется следующимвыражением21+)х)(1где- временная задержка междусигналами Ж) .и "(;1изменяющаяся синхронно с текущим временем,Выходной сигнал блока 1 вычитанияподается на вход квадратора 2, с выхода которого сигнал гС) преобразуется в цепи, состоящей из двух 55сумматоров 3 и 5 и управляемого делителя 4 и поступает на вход первого блока 8 памяти, представляющего 659 4 собой совокупность и последовательно соединенных ячеек памяти, тактируемых импульсами, поступающими на управляющий вход первого блока 8 памяти. При поступлении по цепи управления тактового импульса происходит перезапись содержимого ячеек из предыдущей в последующую ("проталкивакием). По такому принципу работаютшироко внедряемые в настоящее время приборы с зарядовой связью (ПЗС) .Управляющие импульсы поступают от генератора 11 тактовых импульсов. Период следования (Ь) тактовых импульсов определяется, исходя из области определения, оцениваемой СФ (интервала структурной корреляциикс) и числа оцениваемых значенийСФ,равного всвою очередь числу ячеек в первом блоке 8 памяти и коэффициенту деления делителя 10 частоты, т.е.На некотором Й-м цикле на выходе сумматора 5 формируется сигнал, отображающий оценку СФ, согласно выраже- нию 3 =Мх С+С)-хс 1, (И В начальный момент времени во всехячейках первого блока 8 памяти записываются О, т.е. Рассмотрим несколько первых цикловПродолжая далее до 1 и получим мВыражение (6) совпадает с дискретной трактовкой выражения (3) и, следовательно, Эф (С) есть оценка СФ,Цифровйми элементами в предлагае мом устройстве являются счетчик 6 импульсов, обеспечивающий на своем выходе параллельный код числаимпульсов, поступивших на его вход, и управляемый этим параллельным кодом М,управляемый делитель 4, работающий поалгоритму, = О )М . Подобного рода устройства достаточно широко иэ вестны, Отсутствие аналого-. цйфровых,времяимпульсных и других преобразователей в предлагаемом устройстве по"зволяет сохранить высокое быстродействие, характерное для аналоговыхсхем. устройство можно реализоватьполностью на микроэлектронных интег.- ральных элементах.Таким образом, в предлагаемомустройстве циклический метод определения характеристик случайных процессов, иимеющий ряд преимуществ 13,получил распространение на областьструктурного анализа, являющегосяэффективным средством исследованияпроцессов со стационарными приращениями, являющихся более общим классомпо отношению к стационарным случай(ным процессам.ктор С.Черни 4 Тираж 698 По Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., Заказ 7222/3ВНИИПИ писно 4/5 патент Ужгород, ул.Проект