Устройство для вычисления скользящего среднего

(51)4 С 06 Г 15/3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) Авторское свидетельство СССР У 1049922, кл. С 06 Г 15/36, 1982,Авторское свидетельство СССР У 1012272, кл. С 06 Р 15/36, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО, содержащее генератор тактовых импульсов, первый коммутатор, блок управления, первый и второй регистры, сумматор, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого соединен,с первым инФормационным входом первого коммутатора, второй вход которого является входом устройства, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены группа элементов И, блок памяти, второй коммутатор, а блок управления содержит первый, второй и третий счетчики, элемент И, первый вход которого объединен со счетным входом первого счетчика, подключен к выходу генЕратора тактовых импульсов и соединен с тактовым входом первого регистра, второй вход элемента И объединен с управляющимвходом первого коммутатора и тактовым входом второго регистра и подключен к выходу переполнения второго счетчика, счетный вход которогообъединен с управляющим входомвторого коммутатора, входом управления записью блока памяти ипервыми входами элементов И группы иподключен к выходу первого счетчика,вторые входы элементов И группыобъединены с информационными входами второго регистра и соединены свыходом первого регистра, выходэлемента И подключен к счетному входу третьего счетчика, информационные выходы второго и третьего счетчиков соединены соответственно состаршими и младшими разрядамивхода задания адреса блока памяти,информационный вход которого объединен с первым информационным входомвторого коммутатора и подключенк выходу первого коммутатора, второйинформационный вход второго коммутатора соединен с выходом блока памяти,первая и вторая группы входов сумматора подключены соответственно к информационным выходам второго коммутатора и к выходам элементов И группы, а выход второго регистра является выходом устройства11Йзобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для измерения текущих характеристик случайных процессов (например, математического ожидания), для сглаживания оценок статистических характеристик (например, для сглаживания периодограммы при спектральном анализе или гистограммы и вариационного ряда при оценивании распределения вероятностей), а также для фильтрации временных рядовЦель изобретения - повышение точностиНа фиг. 1 изображена структурная схема устройства для вычисления скользящего среднего, на фиг. 2 - структурная схема блоков управления.Устройство для вычисления скользящего среднего содержит первый коммутатор 1, блок 2 памяти, второй коммутатор 3, сумматор 4, группу 5 элементов И, первый и второй регистры 6 и 7, генератор 8 тактовых импульсов, блок 9 управления, счетчики 10 - 12, элемент И 13.Входом устройства является первый информационный вход первого коммутатора 1, выход которого соединен с информационным входом блока 2 памяти и первым информационным входом второго коммутатора 3. Выход блока 2 памяти соединен с вторым информационным входом второго коммутатора 3, выход которого. соединен с первым входом сумматора 4, второй вход которого соединен с выходом группы 5 элементов И, Выход сумматора 4 соединен с информационным входом первого регистра 6, выход ко . торого соединен с вторым входом группы 5 элементов И,с первым информационным входом первого коммутатора 1, а также с информационным входом второго регистра 7, выход которого является выходом устройства. Выход генератора 8 тактовых импульсов соединен с тактовым входом первого регистра 6 и входом блока 9 управления. Первый выход блока 9 управления соединен с управляющими входами первого коммутатора 1 и тактовым входом второго регистра 7. Второй выход блока 9 управления соединен с входом задания адреса блока 2 памяти. Третий выход блока 9 управления соединен с входом управления93688 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 записью блока 2 памяти, управляющимвходом второго коммутатора 3 и первым входом группы 5 элементов И. Нафиг. 1 обозначены: Б - выходнойсигнал генератора 8 тактовых импульсов, Б 4, Б, 0 - сигналы соответственно на первом, втором итретьем выходах блока 9 управления.Входом блока управления являются счетный вход первого счетчика 10н первый вход элемента И 13, выходкоторого соединен со счетным входом третьего счетчика 12, разрядныевыходы которого совместно с разрядными выходами второго счетчика 11образуют второй выход блока управления. Выход переполнения второгосчетчика 11 является первым выходомблока управления и соединен с вторымвходом элемента И 13. Счетный входвторого счетчика 11 соединен с выходом первого счетчика 10 и являетсятретьим выходом блока управления.На фиг. 2 обозначены: Ц - входнойсигнал блока 9 управления, Б,/, Б,У - сигналы соответственно напервом, втором и третьем выходахблока 9 управления, 0 - входной//1/ - сигналы на разрядных выходахсоответственно второго и третьегосчетчиков 11 и 12,Устройство работает следующимобразом.На вход устройства периодическис интервалом времени Т поступаютцифровые отсчеты, которые необходимо подвергнуть сглаживанию. Очереднойцифровой отсчет х, попадает на второй информационный вход первогокоммутатора 1 и по сигналу Н 1, поступающему с первого выхода блока 9управления на управляющий вход первого коммутатора 1, проходит на информационный вход блока 2 памяти. Посигналу 03, поступающему с третьеговыхода блока 9 .управления на входуправления записью блока 2 памятии устанавливающему блок 2 памяти врежим записи, цифровой отсчет хзапоминается в блоке 2 памяти вячейке с некоторым адресом А 1 определяемым состояниями второго итретьего счетчиков 11 и 12. Одновременно цифровой отсчет х по сиг 1налу Б 5, поступающему на управляющий вход второго коммутатора 3, проходит с первого информационноговхода второго коммутатора 3 на первый вход сумматора 4; На второй вход сумматора 4 в это время подается ноль, поскольку на второй вход группы 5 элементов И поступает сигнал Ц. Поэтому цифровой отсчет х без изменения попадает на информационный вкод первого регистра 6.По сигналу 11, который с выхода генератора 8 тактовых импульсов поступает на тактовый вход первого регистра 6, цифровой отсчет х; зацисывается в первый регистр 6, В течение интервала времени То =Кс, гдеС - период следования импульсов, вырабатываемьм генератором 8 тактовых импульсов (К - 1) раз повторяется следующее: к числу, хранящемуся в первом регистре 6, прибавляются числа, хранящиеся в блоке 2 памяти.Происходит это следующим образом. Содержимое первого регистра6 проходит через группу 5 элементов Б на второй вход сумматора 4. Одновременно содержимое блока 2 памяти (хранящееся соответственно в ячейках с адресами А А) проходит с второго информационного входа второго коммутатора 3 на первый вход сумматора 4. Результат суь- мирования записывается в регистр 6,Порядок изменения кода адреса 0, поступающего с второго выхода блока 9 управления на адресный вход блока 2 памяти, устанавливается таким, что в ячейках с адресами А,.е.,А хранятся соответственно цифровые отсчеты х; х;. Поэтому по истечении интервала времени Тр после прихода цифрового отсчета х в первом регистре 6 будет накоплена сумма.1у = х,Э=1.МЦифровой отсчет у проходит с1второго информационного входа первого коммутатора 1 на информационныйвход блока 2 памяти. На интервалевремени 1 Т 2 Тс цифровым. отсче"том х, пройзводятся те же операции,что и с цифровым отсчетом у наинтервале времени 0, Т 1, с тойлишь разницей, что теперь цифровойотсчет у записывается в ячейкублока 2 памяти с адресом А,1, а принакоплении суммы в первом регистре6 используются ячейки с адресамиА А . В результате по истечении интервала времени 2 Т после-оприхода цифрового отсчета х, впервом регистре 6 будет накопленасумма:51г; =5- у,Е:е-К,Затем на следующем интервале времени длительностью Т с цифровымотсчетом Е повторяются аналогичныеоперации и т.д. Таким образом, кконцу интервала времени Т=иТо впервом регистре 6 будет хранитьсяцифровой отсчет Ч;, который по сигналу 111 записывается во второй регистр 7 и поступает на выход устройства. Этот цифровой отсчет можнорассматривать как результат фильтрации последовательности цифровыхотсчетов , х, , х, в и каскадносоединенных цифровых Фильтрах, каждый из которых имеет прямоугольнуюимпульсную характеристику:1 1, ш = ОК;10 для других шПоэтому цифровой отсчет Ч. будетравенОо30яЧ, Е х 8М 1 Щгяе К - весовое окно, являющеесяи-кратной дискретной сверткой импульснои характеристики 1 Ь , Вслучае и = 1 получаем прямоугольное весовое окноЬ ) в случаеи = 2 - весовое окно Бартлетта. Припроизвольных и и К получаем весовое окно Колмогорова, В случае 4 О и = 4 получаем весовое окно Парзена,в случае К = 2 и произвольноми = 211 - биномиальное весовое окнопорядка и.После получения цифрового отсчета 45 Ч; очередной цифровой отсчет Чна следующем интервале, Т получаеманалогично отсчету Ч; с той лишьразницей, что входной цифровой отсчетх и промежуточные суммы у 11 О и .т,д, записываются в блок 2 памятина место уже не нужньм цифровыхотсчетов: х; , у, , Е 1 .и т.д.Обращение к ячейкам блока 2 памяти в требуемой последовательностиобеспечивается соответствующим изменением кода адреса П , вырабатываемым вторым и треть 1:м счетчиками11 и 12 блока 9 управления.пользуется для разрешения прохождения информации с первого информационного входа на выход первогокоммутатора 1 и записи информацииво второй регистр 7.Кроме того, сигнал Б поступаетна второй вход элемента И . Напервый вход элемента И поступаютимпульсы О, В результате на вход1 О третьего счетчика 12 с выходагенератора 8 тактовых импульсовна интервале времени Т проходятвсе импульсы, за исключением первого, Коэффициент пересчета третьего15 счетчика 12 равен К. Поэтому накаждом новом интервале Т порядокизменения состояния третьего счетчика 12 меняется на единицу. Этимобеспечивается необходимый порядок20 Рбращения к ячейкам блока 2 памяти.Отметим также, что сигнал У может быть использован для синхронизации внешних устройств, с которыми предлагаемое устройство свя 25 зано по входу и выходу,Таким образом, результатом работыпредлагаемого устройства являетсяпоследовательность цифровых отсчетов.., 71 71, каждый из которых по 30лучен сглаживанием последовательности входных цифровых отсчетов,х; х с помощью весового окна 5 1193688Покажем, как формируются сигналы в блоке 9 управления.На вход блока 9 управления с выхода генератора 8 тактовых импульсов поступает периодическая последовательность импуль" сов Б, период повторения которых в Кп раз меньше периода поступления цифровых отсчетов х на вход устл1ройства; о = Т/Хп , Эти импульсы поступают на вход первого счетчиками 10.Коэффициент пересчета первого счетчика 10 равен К.Для случая К=8 первый счетчик 10 - это трехразрядный двоичный счетчик. На его выходе форми" руется сигнал Бэ, который используется для перевода блока 2 памяти в режим записи, разрешения прохож" дения информации с первого инфор-мационного входа второго коммутатора 3 на его выход и запрещения прохождения информации с выхода первого регистра 6 через группу 5 элементов И.Сигнал Б поступает на вход второго счетчика 11, коэффициент пересчета которого равен и, Для рассматриваемого случая и = 3, в качестве второго счетчика 11 можно использовать счетчик-делитель на три. Второй счетчик 11 формирует старшие адресные разряды Бдля блока 2 памяти, На выходе переполнения второго счетчика 11 формируется сигнал У, Этот сигнал исодписное д, 4/5 лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 аказ 7317/53ВНИИПИ Госпо делам113035, Моск омитет ткрыти кая на