Устройство для определения распределения вероятностей случайного процесса

(50 4 С Й НОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИОСУДАРСТВЕН ПО ДЕЛАМ ИЗО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН м1уески 1 ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР У 1091174, кл. С 06 Р 15/36, 1982,Авторское свидетельство СССР 9 1095191, кл. С Об Р 15/36, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА(57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определений статистических харак теристик случайных процессов, Цельизобретения - повышение быстродействия. С этой целью в устройство дляопределения распределения вероятностей случайного процесса, содержащееблок 14 памяти, генератор 7 тактовыхимпульсов, введены реверсивный счетчик 12, элемент ИЛИ-НЕ 11, переключатели 10, 13, элементы И 8, 9, формирователь 6 импульсов, триггеры 3,4,компаратор 5 и генератор 1 линейноизменяющего напряжения. Быстродействие измерения достигается посредством совмещения в одном такте операции считывания информации и подготовки блока памяти к следующему измерению, 2 ил.1319044 35 40 45 50 55 Изобретение относится к. вычислительной технике и может быть использовано при анализе стационарных случайных процессов в бортовой, производственной и другой аппаратуре,Цель изобретения - повышение быстродействия.На фиг. 1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг, 2 - эпюры, поясняющие его работу.Устройство для определения распределения вероятностей содержитгенератор 1 линейно изменяющегосянапряжения (ЛИН), счетчик 2 импульсов, триггеры 3 и 4, компаратор 5,формирователь 6 импульсов, генератор 7 тактовых импульсов, элементыИ 8 и 9, переключатель 10, элементИЛИ-НЕ 11, реверсивный счетчик 12,переключатель 13, блок 14 памяти,Устройство работает следующимобразом.На информационный вход устройстваподается случайный процесс (фиг, 2 а),а на тактовый вход - последовательность импульсов (фиг. 2 О) с периодомследования Т, включающим время считывания информации и время анализаслучайного процесса,Работа устройства во время считывания информации и подготовки блока памяти к анализу случайного процесса заключается в следующем, С приходом очередного тактового импульса (фиг. 2 5) на тактовый вход устройства счетчик 2 устанавливается в нулевое состояние, триггер 3 - в единичное состояние (фиг, 2 ), которое разрешает прохождение импульсов генератора 7 (Фиг, 22) через элемент И 9 (фиг, 2) и устанавливает на время считывания информации реверсивный счетчик 12 в нулевое состояние (фиг, 2 е). Воздействие очередного положительного препарата импульса (фиг, 2 г) генератора 7 пусть соответствует переключению счетчика 2, те. переключению в состояние, которому соответствует код а; =0,001 (фиг, 2 к), В то же время с выхода элемента И 9 через элемент ИЛИ-НЕ 11 нулевое значение импульса (фиг, 2 з), которое пусть соответствует режиму считывания данных и, из блока 14 памяти поступает на вход управления записью/считыванием из блока 14 памяти, Выполняется считываиие кода и;=010 5 10 15 20 1 О по адресу о; = 000 1, т.е. на информационном выходе устройства появляется параллельный код и =0101 О (фиг. 2 гг). В это же время навход блока 14 подается со счетчика12 нулевой код (фиг. 2 е). Когда сэлемента ИЛИ-НЕ 11 (фиг. 2 ъ) поступает единичное значение, котороепусть соответствует режиму записи вблок 14 памяти, нулевой код (фиг. 20)записывается в блок 14 по адресу(фиг. 2 ж) а;:=0001. Считывание информации из других адресов блока 14памяти и запись по ним нулевых кодовповторяются аналогично до .тех пор,пока не сформируется последний адрессчетчика 2, после чего счетчиком 2формируется сигнал переноса (фиг. 2 к)т,е. триггер 3 переключается в нулевое состояние (фиг. 2 в, а триггер4 - в единичное состояние. Процесссчитывания и подготовки блока 14 к измерению происходит до момента появления сигнапа переноса на выходе счетчика 2 (в течение времени То, фиг2 Ь). Сигнал переноса появляется. всякий раз (Фиг. 2 к) после того, как сформируются последовательно, начиная с первого, все коды адресов , (фиг. 2 ж) путем воздействия фронтов импульсов генератора 7 (фиг. 2 г) насчетный вход счетчика 2,Измерение плотности распределенияслучайного процесса сводится к ддределению числа попаданий значенийанализируемого сигнала в канал, номеркоторОго соответствует адресному коду а;, сформированному счетчиком 2.При этом значение кода адреса а; навыходе счетчика 2 является адресомячейки блока 14 памяти, по которомухранится информационный код и;. Приочередном попадании значения сигналав канал, принадлежащий адресу а;к информации и хранящейся в ячейке а;, прибавляется единица, а результат и+1 записывается по адресуа Определение принадлежности значения сигнала к каналу происходит следующим образом. С формированием очередного сигнала переноса счетчиком 2 (фиг, 2 к) происходит запуск генератора 1 ЛИН, который формирует линейно нарастающее напряжение (Фиг, 2 гг) до момента формирования сигнала переноса счетчика 2Если значение случайного сигнала оказывается больпылинейно нарастающего напряжения (фиг, 2 ц.,и) компаратор 5 переключается в единичное состояние (фиг, 2 м), Во время формирования линейно нарастающего напряжения (фиг, 2 и) происходит последовательное, начиная с первого, формирование адресных кодов (фиг. 2 к,г) с выхода генератора 7 на счетный вход счетчика 2, В момент, когда напряжение генератора 1 10 ЛИН становится больше значения сигнала (фиг, 2 а), компаратор 5 переключается в нулевое состояние (фиг. 2 м). Формирователь 6 выдает одиночный импульс (фиг. 2 н), синхронный с импуль сами генератора 7 (фиг. 2 г). В случае отсутствия синхронности формируемого импульса и импульса генератора 7 возможна неоднозначность адреса (канала), которому принадлежит значе 20 ние сигнала, и адреса, по которому происходит запись/считывание из блока 14 памяти в связи с необходимостью формирования импульса конечной длительности. Импульсу формирователя 6 соответствует синхронно-адресный код (фиг, 2 ж) канала а;, которому принадлежит значение сигнала,Для измерения плотности вероятностей случайного процесса первый вход элемента ИЛИ-НЕ 11 через переключатель 10 подключается к выходу формирователя 6, При этом с выхода элемента ИЛИ-НЕ 11 нулевое значение синхроимпульса, соответствующее режиму считывания данных из блока 14, поступает на вход управления записью/ считыванием из блока 14 памяти, Выполняется считывание кода и, по адресу а; . Значение и, поступает на установочный вход счетчика 12, на его вход управления установочным входом поступает также нулевое значение импульса с элемента ИЛИ-НЕ 11, которое разрешает установку в реверсивном счетчике 12 кода и;. С установкой кода и; в счетчике 12 (фиг. 2 о) и по окончании действия нулевого уровня на входе управления установочным входом счетчика 12 через переключатель 13, подключающий в режиме измерения плотности вероятностей выход элемента ИЛИ-НЕ 11 к счетному входу сложения счетчика 12, действует импульс (фиг, 2 а), установленный код и, увеличивается на единицу младшего разряда. Значение кода и;+1 (фиг. 20) поступает на вход блока 14 памяти, а с выхода элемента ИЛИ-НЕ поступает единичное значение (фиг, 2 ь), которое соответствует режиму записи в блок 14. Код п,+1 записывается в блок 14 памяти (фиг, 2 ц) по адресу а; (фиг2 а) .Остальные К тактов выполняются аналогично. Так как каждый такт определяется моментом формирования сигнала переноса счетчиком 2, то величина К эквивалентна значению объема выборки. При этом для заданного значения Т можно всегда подобрать такое значение Т, (изменяя частоту следования импульсов генератора 7), чтобы значение 1 оя,(Т/Т,) (где ш - основание системы исчисления) являясь значением порядка Р объема выборки К, было целым. Тогда значение и;, считываемое из блока памяти, отличается от истинных значений плотности вероятностей на постоянную величину ш значение которой всегда можно задать и учесть при измерениях. Причем, ес.пи ш = 10, то значения п; являются десятичными мантиссами истинных значений плотности вероятностей, что упрощает анализ полученных оценок плотности вероятностей.Измерение функции распределения предлагаемым устройством происходит в соответствии с алгоритмом.Выражение для получения истинного значения функции распределения Р3 имеет види,Р =1-Р = 1КК -и;гс 1 (1)к фР, - функция, .обратная функциираспределения РК - величина объема выборки.Если число разрядов реверсивного счетчика 12 - д, то объем выборки К можно выбрать таким, чтобы выполнялось равенство К = 2, тогда значения Р определяются по выражению2 - ;. и(2)у Из выражения видно, что для очередного значения случайного сигнала, принадлежащего каналу с 0 адресом, =возможно формирование значений функции распределения от Р, до Р посред" ством последовательного вычитания13 единицы младшего разряда иэ ячеекблока 14 памяти с адресами от а, доП,Для измерения Функции распределения через переключатель 10 вход элемента ИЛИ-НЕ 11 подключается к выхо"ду элемента И 8, а переключателем 13выход элемента ИЛИ-НЕ 11 подключается к входу вычитания счетчика 12.При воздействии очередного импульсапереноса (фиг. 2 к) со счетчика 2 импульсов триггер 4 устанавливается вединичное состояние (фиг. 2 п) и импульсы генератора 7 проходят черезэлемент И 8 на выход элемента ИЛИНЕ 11 (фиг. 2 З) до момента переключения триггера 4 в нулевое состояние(фиг, 2 и) обусловленное воздействием на тактирующий вход триггера 4импульса формирователя 6 (Фиг. 2 и).Посредством воздействия каждого изимпульсов (фиг, 2 з) с выхода элемента ИЛИ-НЕ 11 на блок 14 памяти иреверсивный счетчик 12 операции записи/считывания из блока 14 происходят так же, как и при измерении плотности вероятности (Фиг. 2,оо)только в этом случае записываютсяиз счетчика 12 коды п , уменьшенныена единицу младшего разряда п, - 1,Кроме того, согласно выражения (2)первоначально по всем адресам о, блока 14 должен быть записан код 2изсчетчика 12. Но так как значение кода 2 в счетчике 12 с числом разрядов я представляется в виде нулевого кода и подразумеваемой единицыд+1 разряда, то при первом же вычитании из этого же кода единицы вреверсивном счетчике 12 устанавли 93 с --вается код 2 - 1 = 1111, а далеепроисходит запись этого кода в блок14 памяти. Отсюда видно, что нетнеобходимости перед измерением функции распределения записывать в блоке14 по всем а; адресам код 2 а достаточно ячейки этих адресов обнулить, что и происходит при операции считывания (фиг, 2 с). Считывае.мые значения отличаются от истинныхзначений на постоянную величину, согласно выражению (3)значение которойвсегда можно задать и учесть при измерениях, Причем, если объем выборкиК равен 1 О (где Р - целое число),рсчитываемые значения являются десятичными мантиссами истинных значенийфункции распределения, что упрощает19044 6 анализ полученных оценок Г , Функции распределения случайного процесса,10 15 20 25 30 35 40 45 50 Формула изобретения Устройство для определения распределения вероятностей случайногопроцесса,содержащее блок памяти, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения быстродействия,оно содержит реверсивный счетчик,элемент ИЛИ-ХЕ, первый и второй переключатели, первый и второй элементы И, формирователь импульсов первый и второй триггеры, компаратори генератор линейно изменяющегосянапряжения, вход запуска которогообъединен с нулевым и единичным входами соответственно первого и второго триггеров и подключен к выходупереноса счетчика импульсов, а выходгенератора линейно изменяющегося напряжения соединен с первым входомкомпаратора, второй вход которогоявляется информационным входом устройства, а выход компаратора соединен с входом запуска Формирователяимпульсов, тактовый вход которогообъединен с первыми входами первогои второго элементов И и подключен квыходу генератора импульсов, а выход формирователя импульсов соединенс первым замыкающим контактом первого переключателя и с тактовым входом второго триггера, выход которогосоединен с вторым входом первогоэлемента И, выход которого соединенс вторым замыкающим контактом первого переключателя, размыкающий контакт которого соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу второгоэлемента И, второй вход которогообъединен с входом сброса реверсивного счетчика и подключен к выходупервого триггера, единичный вход которого объединен с входом сбросасчетчика импульсов и является тактовым входом устройства, информационный выход счетчика импульсов подключен к адресному входу блока памяти,выход которого является выходом устройства и подключен к установочному входу реверсивного счетчика, входы управления сложением и вычитанием которого соединены соответственно с первым и вторым замыкающими контак3 9044 тами второго переключателя, размыкакяций контакт которого объединен с .входами управления записи-считыванияблока памяти и реверсивного счетчика Составитель Э, СечинаРедактор О. Бугир Чехред И.Попович Корре Шек каз 2514/44ВНИИПИ Гос по делам 113035, Моск, Ж, Рауш Подписноекомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород,.ул ктная х 1 8 г д и соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ,выход реверсивного счетчика подключен к информационному входу блокапамяти.