Устройство для определения законов распределения вероятностей случайных процессов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) (11 51)4 С 06 Р 15/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Н АВТОРСНОМЪГ ЕПЬСТВУ 3 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Мирский Г,Я. Аппаратурное опрделение характеристик случайных прцессов, М.: Энергия, 1972, с,329.Авторское свидетельство СССРУ 834709, кл. С 06 Р 15/36, 1981.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОНОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения вероятностных характеристик случайных процессов. Целью изобретения являетсяповышение быстродействия, Цель достигается за счет введения ш каналов,содержащих ш коммутаторов, (ш) уси-.лителей, ш интеграторов, ш блоковопределения среднеквадратичного значения, а также блок управления, 3 ил.Изобретение относится к Вычислительной технике и мажет быть испальза вано для автамятическОГО измерения вероятностных характеристик случай- НЫХ ПРОЦЕССОВ МНСГОХЯНЯЛЬНЬ:Х ИСТОЧников,Цель изобретения - повышение быстродействия,.Иа фиг,1 приведена структурная электрическая схема; на фиг,2 - струк турная электрическая схема измерительного канала; на фиг.З - структурная электрическая схема блока управле ния,устройство содержит ш измерительных каналов 1 мультиплексор 2,счетчик 3 адреса, арифметическийблок гй)бпок ч памяти) шину .)., блок 7уг 7 рявления) Генератор 8 импульсов)счетчик Э импульсов выборки, генератор 10 тактовых импульсов шины 11 - 13коммутатор 151, блок 15 согласования,.регулируемые усилители 16, блок 17определения среднеквадратичного значения, мясштабирующий блок 18, амгиитудный дискриминатор 19, интегратор 19 интегратор 20) распределитдгь 7 1 )лмгдльсав счетчик 2 ядре" араспределитель 23 импу)1 ьсаэ, грармираватель 24 временных интервалов,счетчик 25 циклов, генератор 28 команд, шину 27.Усгрсгйсгво рябо,яег следующим Об -разам,Измерение эначенля функции распределения Р в тачке для каждо) о исследуемого процесса х, С",гдек" к числа Входов кяждогэ измерительного канала 1;ггг; ш - число измерительных каналов 1) основано ня методе дискретных выб 1)рок, чнячение реализации х,5представляющая собой бинарнь:й с)г;не),Полученные значения 1 суммируются В дискретные моменты времени и эа, -тем вычисляется среднее значение накопленной суммьгег -12)Где 11 = 1, , И,. Б - объем выборки, яВЛ 51 ющейся Оценкой ВерОятности превыщения исследуемой реализации порога О .Значение функции распределения- Р (3)т 1 8 ьчисление оценки накопленной суммь Р для всех х В устройстве осущестг2вля 1 тся параллельно-последовательным МЕ 7 ОДО) Т ся функции,е, параллельго вычисляют 11, и Р, дпя пг Входныхи процесс измерения пов раз, Общее число автомареализаций тодяется в тически анализируемых процессов равнас произведению ш наДля получения сопоставимых значений оценок Р;,:гри некотором фиксироВанном пороге С необходимо знать величину дисперсии б (мощности) для,) 21:аждаго исследуемого случайного сигнапа и по известной дисперсии вычис)плть нормированные значения Р,Дпя тагс чтобы исключить допол- ни ТР "1 ь ные вычисления и упра с тить ял горитм обработки, в устройстве для па;учения вармированных значений Р1 с существлястся измерение среднеквадратичного значения случайного 1, - коэффициент прспарционяль 3 предлагаемом устройстве киожестВо исследуемых случайных процессов х 1,1:) поступае- одновременно на с:)ответствующгле входь Ьэ измерительных К Я,4 а)11) В Рассмотри работу устройства с неко "араго момента Времениапределяемо а импульсом11 ачало измерений". Х, гтгу)гьс Пуск поступает на первый В."ад распр.=-де 1 ителя 21, котарьгй вы:.Ябагь:Бает перецнии франт строба из;:.е.)енкя , - .ем самым разрешая прохаждени т.кГОВых импульсов с выхоГерягаря 1 О аквх импульсов в :;БК второй Вход распределителя 21, яв; яющийся Вторым входом блока 7 управления, Вя вход счетчика 22 адреса 1 оьЯг 7, В первый Вход распределителя 2.3, О выходя распределителя 23, яв.яюшегсся этсрг и выходом блока 7 уп 1 авлеггия импульсь 05 роса пастугяюг на Второй вход адресгого счетчика .) и на Вход Геггерато 1)я 8 лмпуль СОВ вьборок, а с Выхода последнегс процесса В каждом исследуемом канале ." "1 и по этим значениям вычислятгся па ра гглч25 30 импульсы выборок поступают на вход счетчика 9. 11 ериод , импульсов выборок выбирается при отличающихся временах корреляции с; случайных процессов 1 х ) равным максимальному иэ них, Импульсы с выхода счетчика 9 поступают на вход формирователя 24, являющийся также первым входом блока 7 управления, где из них вырабатываются интервалы Т 1, ТТэг и импульсы счета циклов, поступающие на вход счетчика 25 циклов.Длительность интервала Т, выбирается, исходя из требуемой точности оценки7дисперсии б случайного процесса х,; Т Х, 7,; Т определяется временем регистрации. Для упрощения пояснения принципа работы устройства Т Т ТэИмпульсы интервалов Т Т, Тэ с7выхода формирователя 24 интервалов по шине 27 команд поступают на первый вход генератора 26 команд, который в зависимости от них вырабатыва- ет соответствующие команды по шине 11 команд, и на второй вход распределителя 23, разрешая на . его соответствующих выходах выдачу импульсов опроса во время интервала Т или импульсов выво-, да во время интервала Т 3 . Счетчик 25 циклов по окончании К циклов измерений вырабатывает импульс Стоп поступающий с его выхода на третий вход распределителя 21, который по этому импульсу формирует задний фронт строба измерения Т, и тем самым, запрещая прохождение тактовых импульсов в блок Управления,прекращает процесс измерения. Таким образом, автоматическое измерение ш функций распределения (3) процессов 1 х;выполняется за три интервала Т Т , Т , образующие цикл измерения Т ,. Все ш+Е функций распределения (3) измеряются заповторяющихся циклов ; в течение строба измеренияРассмотрим работу устройства внутри каждого из интервалов Т Тг, Тэ.В течение интервала Т счетчик 22 адреса команд по шине 12 адресов инициирует в генераторе 26 команд команды, подключающие по шинам 12 адресов и 11 команд на входы х,= 1,- 1, ш (рассмотрим, например, первый цикл Т данный процесс пов.оряется аналогично К раз) ш изме 35 40 45 50 55 рительных каналов 1 случайные процессы (хх, , В каналах 1 за время Т, осуществляется подготовка к вычислению функции (1), Во время интервала Т блок 7 управления по шине 11 команд разрешает работу блока 4, который может вычислять либо функцию (2), либо функцию (3)Работу многоканального блока 4 рассмотрим на примере вычисления функций (2). В начале интервала Тлза время , в блоке 4 в блок 5 памяти записывается исходное значение функции Р, = О. На вход блока 4 с выхода мультиплексора 2 под воздействием кода адреса с выхода адресного счетчика 3 с тактом опроса , /ш поступают выработанные в ш измерительных каналах 1 значения функции (1), а на его второй вход по двухнаправленной шине 6 данных - значения функции вычисленные в предыдущем такте опроса мультиплексора 2 и выбранные из блока 5 памяти по тому же коду адреса счетчика Э. В блоке 5 с тактомлне менее с, /ш по алгоритму накапливающего суммирования= Р" + 1 ЕЕ-формируется текущая оценка функции (2) для 3-го измерительного канала, которая запоминается в той же ячейке блока 5. В течение интервала Тг мультиплексор 2 осуществляет последовательный опрос ш измерительных каналов, причем импульсы выборок в соседл них каналах 1 сдвинуты на с,/ш один относительно другого. За интервал Тг многоканальный блок 4 формирует оценки функций (2) процессов х,.х, ) которые запоминаются в соответствующих ячейках блока 5, Емкость последнего для запоминания результатов по всем случайным процессам (х; ) должна составлять не менее ш 1 В бит, где Б 1 цБ разрядность оценки функции (2) .Импульсы вывода данных вырабатываются на первом выходе распределителя 23, являюшимся также первым выходом блока 7 управления.Интервал Тэ может быть исключен из диаграммы, так как по окончании процесса измерений в блоке 5 памяти находятся значения оценок Функций (2)Всех ш 1 случайных процессов, Введение Т целесообразно для оператив - ной регистрации результатов по окончании цикла измерений.В измерительном канале 1, например первом, одна из исследуемых реализаций х 1 поступает через злекторонньй коммутатор 14 и блок 15 на вход регулируемого усилителя 16, Номер 1. анализируемой реализации х;,1 и момент включения коммутатора 1 ч определяются соответственно адресом и командой, поступающим по щинам 12 адресов и 11 команд из блока 7 управления. Коммутатор 14 может быть выполнен на основе стандартных электронных ключей, изготавливаемых, как правило, со схемами управления.С выхода регулируемого усилителя 16 процесс х поступает на Вход1бпока 17 и на второй Вход амплитудного дискриминатора 19, По измеренному в блоке 17 значению 0; в блоке 18 вычисляется порог С; Значение порога С; как видно иэ выражения (4), нормировано по измеренному дпя каждого исследуемого процесса х значению 0;, . Далее вычисленное значение С;, поступает на другой вход амплитудного дискриминатора 19 в котором вычисляются значения функции 11 , определяемой Выражением (1),Значения Функций и; также будут нормированы по мощности, чтс поэвопит В устройстве вычислить нормированные значения функций Р и Г .ф Определяемых соответственно выражениями (2) и (3) без усложнения дальнейшей обработки., Это в свою очередь делает возможным непосредственное сравнение результатов, полученных на выходе предлагаемого устройства, при одинаковых значениях козффициента пропорциональностиьВ измерителе 17 осуществляется измерение среднеквадратичного значения б. путем возведения в квадрат Входного с 1 гнала х,., усредненном на интервале= Т и по чедуюп 1 им извлечением квадратичного корня 1 ( 2" =(х ) с(ЕоВ блоке 18 порог С Вычисляется по выражению (4). Так как в измерителе 17,"; может быть представлеВо в виде напряжения постоянного тока, то Вепичину С, легкО Вычислитьс помощью усилителя постояннОГО тОка с коэффициентом усиления, равным 1.Амплитудный дискриминатор 19 впредлагаемом устройстве гредставляет собой компаратор напряжения, наОдин Вход которОГО поступает исслецуемая реализация х , на другой (Ц 110 рог С и на Выходе формируетсябинарньй сигнал и; Выходом измери 11тельного канала 1 является выход ам;,111 тудного Дискриминатора9,1 фор мул а из обретения., Устройство для огределения за;:Онов распределения вероятностей случайных процессов содержащее усили 20 те 11 ь регулируемьй усилитель, амплитудный дискриминатор масщтабирующийблок арифметический блок,. генератор1 жпульсов, счетчик импульсов Выборки, ,счетный вход которого соединен свыходом Генератора Импульсов вь 1 ходмасвтаоирующего блока подключен к инфор.апионному Входу амплитудного дисхрилинатора, Вход задания пОро Га которого соецинен с вь:ходом гегулируе 1 "0" "ч тЛИТЕЛЯ, 0 Т 1 И 1.1 а Юп Е ЕТ 1 и, ч го.с целью повьщениябысродействия, в него Введены блок:"1.р-:В;1 ения, содержащий счетчик адрев.оманд, генератср команд, сче чик П 1."1 к;,Ов,.1 ормирс 1 ватель Временных ин -те .,ачс В, распределите,т 1 и импуласов=;.-о;вый Вхсл первого распред чите, н,.;:Пу 11 ьсов г:одключен к выходу Гене:,."; ра тактовых импульсов, г.ервый выП :-,ОРМ.-1 РОВатСЛЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВа; 0:, ч. реэ счетчик циклов соединен с;"-. в :,11 ьсов, ,третий Вход которого явля 1 г Входом Пуск блока управления, вых ц первого распределителя импульсоз подключен к счетному входу счет:ика адреса и к тактовому Вход втор;10 распреде."ителя импульсов инфор, а 1.110 нпьй вход которого Объединен с:,:хо" Ом задания временных интервалов : ене ра тора команд,вход которого со е.динен с выходсм формирователя Вреенных интервалов, Вьхоц Стчика122000 са,адреса команд подключен к адресномувходу генератора команд первым управляюшим входом -х коммутаторов(д 1, ш) и к старшим разрядам адресного входа блока памяти, информационный вход которого соединен с выходом арифметического блока, первыиинформационный вход которого подключен к выходу блока памяти, вход задания команд арифметического блока, 10мультиплексора коммутаторов и входзаписи-считывания блока памяти объединены и соединены с выходом генератора команд, младшие разряды адресного входа блока памяти обьединены с адресным входом мультиплексораи подключены к выходу счетчика адреса, тактовый вход которого объединен с входом генератора импульсов исоединен с первым выходом второго 2 Ораспределителя импульсов, второй выход которого подключен к счетномувходу счетчика адреса, информационный выход мультиплексора соединен свторым информационным входом арифметического блока, выход -го амплитудного дискриминатора подключен к-информационному входу мультиплекЯЯсора, вьдсо,-го коммутатора соед.инен с вводом 1.-го входного усилителя, выход которого подключен к информационному входу -го регулируемого усилителя, вход управления коэффициентом усиления которого соединен с выходом -го интегратора, первый вход которого подключен к выходу блока определения среднеквадратичного значения, который соединен с входом масштабирующего блока, выход -го усилителя подключен к входу блока определения среднеквадратичного значения, вход -го.коммутатора является -м информационным входом устройства анализа случайного процес 2, Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что генераторкоманд содержит первый, второй и третий дешифраторы, первые входы которых объединены и являются адреснымивходами генератора команд, вторыевходы дешифраторов являются управляющими входами генератора команд,выходы дешифраторов являются выходами генератора команд,1220008 Й 7 М У,Р Составитель П.Мухинупица Техред Л,0 лейник Корректор П,Пилипенко едакт лиал ППП "Патент , г.ужгоро оектная 1323/54 Т ВНИИПИ Госудапо делам из 113035, Москв 1 Зи 8 ядр Р ж б 7 Подписновенного комитета СССРетений и открытий ЖРаушская наб., д,