Устройство для определения производной корреляционной функции

(46) 23,04.87. Бюч н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ н датоесноМ СвиДЕтепьСт л. 115(56) Авторское свидетельство СССРВ 1257663, кл. С 06 Р 15/336, 1984.Авторское свидетельство СССРУ 1072057, кл. С 06 Р 15/336, 1982;(57) Изобретение касается измеренияхарактеристик случайных процессов ипредназначено для определения производной корреляционной функций текущих стационарных случайных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами. Цель изобретения. - ускоение получения результатов за счет устранения этапа определения значений корреляционной функции. Устройство содержит два квантователя 1 и 2, два блока памяти 3 и 4, четыре блока регистров 5-8, два регистра 9 и 10, блок 11 вычитания, блок 12 умножения, блок 13 управления и интегратор 14. Устройство позволяет исследовать процессы с неравномерным темпом дискретизации.2 илИзобретение относится к измерениямхарактеристик случайных процессов ипредназначено для определения производной корреляционной функции текущихстационарных случайных процессов,представленных неравноотстоящими отсчетами,Целью изобретения является повьппение быстродействия получения результатов за счет устранения этапа определения значений корреляционной функции (Кф).На фиг.1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока управления.Устройство содержит (фиг.1) дваквантователя 1 и 2, два блока 3,4 памяти, четыре блока 5-8 регистров, дварегистра 9,10, блок 11 вычитания,блок 12 умножения, блок 13 управления 20и интегратор 14.Блок управления (фиг.2) содержитдва счетчика 15,16, реверсивный счетчик 17 три ключа 18-20 два элемента1 Э25сравнения 21,22, триггер 23, сумматор24, регистр 25 памяти, генератор 26тактовых импульсов и формирователь27 импульсов.Пусть исследуемый процесс представа 30лен неравноотстоящими отсчетами х,соответствующими отсчетам времений. Пусть, кроме того, известно, чтона каждом адаптивном интервале дискретизации исследуемый процесс аппроксимирован,йолиномами нулевого порядка, 35т,е.причем1 = 1 -, (И - 1); й)0 = Т,оПервую производную КФ в произвольной точке , можно записать как( ) . К(с+А) - К(с) ( )Ь-ф Огде- сколь угодно малый интервалвремени;К - значение КФ в точкеК(+6) - значение Кф в точке (Г+Ь) .Выражение для оценки Кф можно записать следующим образом:К(,) = - х(г.) х(с +.)сг., (3)огде Т:=Т -с(4) Алгоритм работы устройства следующий: ф1 о оЯ-К(й) = 11.ш , х; -х 5 +ф О Т а о 1 о о о н.Здесь точка К и точка Е, определяются из условий До начала работы устройства в регистр 25 (фиг.2) заносится код, соответствующий количеству определяемых ординат производной Кф, т.е. макси.-.;;и.-Таким образом, выражение (5) явля ется оценкой производной КФ при аппроксимации исследуемого процесса полиномом нулевого порядкаУстройство работает следующим образом.Квантователи 1 и 2 осуществляют передачу в соответствующие блоки 3 и 4 памяти заданного объема выборки Иоисследуемого процесса х;( = 1 - 1) и соответствующих меток времени причем И - число, не превышающее по величине объем памяти блоков 3 и 4 памяти. Блоки 5-8 регистров осуществляют воспроизведение заданной последовательности сигналов и соответствующих меток времени блоков 3 и 4 памяти и передачу их на входы соответствующих регистров 9, 10 и блок 13 управления соответственноПеред началом работы регистры 9, 1 О и 25, счетчики 15,16 и 17 обнулены, триггер 23 находится в нулевом состоянии, При этом ключ 20 закрыт запрещающим сигналом с выхода элемента 22 сравнения, поскольку содержимое счетчика 16 не превышает содержимое регистра 25 (фиг,2).мальному интервалу корреляции. После этого срабатывает элемент 22 сравнения и разрешающим сигналом открывает ключ 20, в результате чего импульсы с генератора 26 начинают проходить на входы ключей 18 и 19. Причем ключ 19 закрыт запрещающим сигналом с триггера 23, а ключ 18 открыт разрешающим сигналом с инверсного выхода того же триггера,23, поскольку последний 10 находится перед началом работы в нулевом состоянии.Первый импульс с генератора 26 увеличивает содержимое счетчика 15 на + единицу и перебрасывает триггер 23 в 15 единичное состояние, таким образом запирая ключ 18 и открывая ключ 19. Адрес с выхода счетчика 15 поступает по первому адресному выходу блока 13 управления (фиг.1) на адресные входы 20 первого и третьего блоков регистров 5 и 7, которые выбирают из блоков 3 и 4 памяти соответственно первый отосчет х, процесса и первую метку времени й . Причем отсчет процесса поступа(ет на вход регистра 9, а метка времени поступает через первый вход блокао 13 управления на первый вход сумматора 24 (Фиг.2), где после суммирования с содержимым счетчика 16 поступа ет на первый вход элемента 21 сравнения.Второй импульс с генератора 26 через открытие, ключи 20 и 19 увеличивает содержимое счетчика 17 на единицу 35 С этого момента начинается поиск точки К, удовлетворяющей условию (6). Этот поиск осуществляется следующим образом; через второй адресный выход блока 13 управления содержимое реверсивного счетчика 17 поступает на адресные входы второго и четвертого блоков 6 и 8 регистров, которые выбирают из блоков 3 и 4 памяти соответственно очередной отсчет процесса и 45 соответствующую ему метку времени и передают их соответственно на входрегистра 10 и на второй вход блока 13управления. Так происходит до техпор, пока не нарушится условие (6).При этом срабатывает элемент 21 сравнения, который вырабатывает разрешающий сигнал на своем выходе. Этот сигнал по своему нереднему фронту поступает на вход вычитания реверсивногосчетчика 17 и уменьшает его содержимое на единицу. Новое уменьшенноесодержимое этого счетчика 17 вызыва 1305713 4ет выбор предыдущего отсчета процесса и его метки времени из блоков 3 и4 памяти. При этом снова начинает выполняться условие (6), т.е. элемент21 сравнения закрывается и заднийфронт разрешающего сигнала с выходаэлемента 21 сравнения поступает навход формирователя 27 импульсов, который Формирует короткий сигнал черезопределенное время задержки, достаточное для срабатывания блока 11 вычитания и блока 12 умножения. Короткий сигнал с выхода формирователя 27импульсов через первый управляющийвыход блока 13 управления поступаетна управляющие входы интегратора 14(Фиг.1) и регистров 9 и 10. Для первого отсчета процесса на информационном входе интеграторч 14 находитсяноль, Поэтому по первому управляющемусигналу в нем информация не накапливается, а в регистры 9 и 10 заносятсяо означения отсчетов х и х, . Этот же(сигнал с выхода Формирователя 27 импульсов устанавливает триггер 23 внулевое состояние, открывая ключ 18и закрывая ключ 19, подготавливая та"ким образом поиск точки Ь,. Этот поиск осуществляется аналогично поискуточки К(, только для соответствующего условия (6). После нахожденияэтой точки на первом входе блока 11вычитания находится значение отсчетао ох на втором его входе х , на перквом входе блока 12 умножения - хна втором его входе - разность (хо- х, ) и на входе интегратора 14,соответственно, - промежуточное произведение х, (1, - х , ) .По сигналус выхода формирователя27 импульсов через первый управляющий выход блока 13 управления эточастичное произведение накапливаетсяв интеграторе 14. По этому же сигналу в регистр 9 записывается последуюощее текущее значение процесса х , а2 фв регистр 10 записывается значениеопроцесса х( которое для следующегооцикла становится значением х , т.е.2 ф( " ) Ь( становится точкой К 2. Послеэтого начинается поиск () Ь , т.е.2 фувеличивается содержимое счетчика 15на единицу, закрывается ключ 18 иоткрывается ключ 19 и т.д. до следующего срабатывания формирователя 27импульсов и т,д, Процесс накопленияпроисходит до тех пор, пока не переполнится реверсивный счетчик 17. Это1 ЗОЯ 1 6вых импульсов соединен с информационным входом первого ключа, управляющи 6 а вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, выход первого ключа соединен с информационными входами второго и третьего ключей, выход второго ключа соединен со счет.ным входом первого счетчика и с вторьп установочным входом триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, прямой выход триггера соединен с управляющим входом третьего ключа, выход которого соединен с входом суммирования реверсивного счетчика, вход вычитания которого соединен с выходом второго эле- Ммента сравнения и входом Формирователя импульсов, выход переполнения пербудет соответствовать перебору всех отсчетов реализации исследуемого про цесса. При этом на выходе интегратор 14 находится значение производной КФ По сигналу переполнения реверсивного счетчика 17 с его выхода переноса об нуляется счетчик 15, увеличивается содержимое счетчика 16 на +1 (т.е.подготавливаются условия для измерения производной .КФ в следующей ординате) и через второй управляющий выход блока 13 управления обнуляются регистры 9 и 10 и интегратор 14 чере свои установочные входы.Процесс вычислений повторяется до тех пор, пока не переберутся все ординаты производной КФ на максимально интервале коорреляции.Как только содержимое счетчика 16 станет больше содержимого регистра 2 2 О (фиг,2), сработает второй элемент 22 сравнения и закроется ключ 20, тем са мым запретив прохождение импульсов с генератора 26 импульсов. Устройство заканчивает свою работу. 25 Формула нзобретенияУстройство для определения производной корреляционной функции, содерЖащее первый квантователь, два блока памяти, три блока регистров, блок уп- ЗО равления, содержащий генератор тактовых импульсов, блок умножения и инТегратор, выход которого является вы 1 одом устройства, а информационный Вход соединен с выходом блока умножения, информационный вход первого квантователя является первым информационым входом устройства, а выход соединен с информационным входом первогоблока памяти, выходы первого и второго блоков регистров подключены к. груйте адресных входов первого блока памяти, группа информационных выходов которого подключена к одноименным входам первого и второго бло ков регистров, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй квантователь, четвертый блок регистров, два регистра, блок вычитания, в блок управления введены два счетчика, реверсивный счетчик, триггер, три ключа, два элемента сравнения, сумматор, регистр памяти и Формирователь импульсов, выход которого сое динен с первым установочным входом триггера, с входами начальной уста" новки первого и второго регистров и интегратора, выход генератора тактового счетчика соединен с установочнымвходом второго счетчика, с управляющими входами первого и второго регистров и интегратора, с входом переносареверсивного счетчика, выход первогосчетчика соединен с адресными входамипервого и третьего бпоков регистров,выход реверсивного счетчика соединенс адресными входами второго и четвертого блоков регистров, выход второгосчетчика соединен с первыми входамисумматора и первого элемента сравнения, второй вхоц которого соединен свыходом регистра памяти, второй входсумматора соединен с выходом третьегоблока регистров, выход сумматора сое-.динен с первым входом второго элемента сравнения, второй вход которогосоединен с выхоцом четвертого блокарегистров, информационный вход второго квантователя является вторым инФормационным входом устройства, выходвторого квантователя соединен с инФормационным входом второго блока памяти, группа информационных выходовкоторого соединена с одноименнымивходами третьего и четвертого блоковрегистров выходы которых соединены сгруппой адресных входов второго блокапамяти, выход первого блока регистров соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с первым входом блока умножения,выход второго блока регистров соединен с информационным входом второгорегистра и с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго регистра, авыход соединен с вторым входом блокаумножения.екар Редакто орректор А.Зимокосо Заказ 1454/48 роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектн Тираж 673 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра