Устройство для определения момента разладки случайных процессов

ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ отделе довао инст ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Киевское геофизическоние Украинского научно-исстельского геологоразведочнтута(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕМЕНТА РАЗЛАДКИ СЛУЧАЙНЫХ П(57) Изобретение относитсяализированным средствам выной техники и может быть ино для аппаратурного анали во СССР982.СССР1981. ЛЕНИЯ МОРОЦЕССОВк специ- числитель спользова за случай ных процессов в системах сбора и обработки информации. Цель изобретениярасширение функциональных возможностей эа счет определения момента разладки для многомерных случайных процессов, Для этого в устройство введены ш блоков сортировки, К квадраторов. 1 реверсивных счетчиков, дешифратор и блок управления. Устройствопозволяет перейти к исследованию реализаций многомерных случайных процессов, согласованно учитывая информацию об изменении вероятностных характеристик, содержащихся в поведе -нии отдельных компонент, определятьболее широкий класс моментов разладки, в частности, не проявляющихся вповедении первых моментных функцийИзобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для аппаратурного анализа случайных процессов в системах сбора и обработ ки информации,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем определения момента разладки для многомерных случайньх процессов. 10В устройстве на выходе сумматора определяются текущие значения индикаторной Функции5где а а а - разбиение оси7 К 1значений -й ком 20поненты процесса;г Гв д-- р -а, хха -а,1 - непересекающиеся области Фазового25 пространства й1= (1 +1) хх(К,+1); - общее число таких областей,1 ", " - количество попаданий в область А" ) гм значений процесса, наблюдаемых соответственно в левой (1-1 11-1) и правой (11+1.-1)частях скользяще-. го окна шириной Р=2 с центром в точкеЭтим обеспечивается последовательный анализ различия многомерных эмпирических распределений исследуемого проце,сса. Моменту разладки соответствует положение максимума в последовательности Б, . Для исключения случайных колебаний в ряду 5; его значения сглаживаются и затемпринимается решение о наличии экстремума,На Фиг. 1 представлена Функциональная схема устройства; на. Фиг. 2 схема блока управления; на Фиг. 3 схема преобразователя кода нафиг. 4 - схема шифратора на фиг. 5 - схема интерполятора на фиг, 6 - схема блока определения экстремума.Устройство для определения момента разладки содержит сумматор 1, интерполятор 2, блок 3 определенияэкстремума, и блоков сортировки 4, информационные входы 5 устройства, дедешифратор 6, Е квадраторов 7, 1 реверсивных счетчиков 8, блок 9 управления, управляющие связи 10-13, выход14 устройства.Блок 4 состоит из входного регистра 15, мультиплексора 16, шифратора17, регистра 1 Я, группы компараторов19 и связей 20, 12 и 21,Блок 9 управления содержит генератор 22 импульсов, счетчики 23 и 24по модулю В, счетчик 25 адреса,счетчик 26 по модулю 1., триггеры 2729, элемент ИЛИ 30, элементы И 31-33,одновибратор 34, элементы 35-39 задержки и вход 40 начальной установки.Дешифратор кода состоит из регистра 41, группы из (и) умножителей 42, сумматора 43 и дешифратора 44.11 ифратор 17 содержит инверторы 45и 46, элементы И-НЕ 47-49 и элементИЛИ-НЕ 50.Интерполятор 2 образуют регистр51, сумматор 52 и делитель 53 на три,Блок определения экстремума 3 содержит регистр 54, компаратор 55,двоичный счетчик 56 и регистр 57.Устройство работает следующим образом.Перед началом работы на вход 40начальной установки блока 9 управления подается импульс высокого уровня, под действием которого счетчики23-2 б и триггеры 27-29 устанавливаются в нулевое состояние,На инверс ном выходе триггера 27 устанавливается высокий уровень напряжения иимпульсы с выхода генератора 22 через элемент И 32 поступают на С-входь входных регистров 15 блоков 4сортировки. По этим сигналам происходит заполнение регистров 15 от- .счетами входного процесса, поступающими на входы устройства 5. Послетого, как генератор 22 сформирует Йимпульсов, на выходе счетчика 23 появляется высокий уровень, которыйпереводит триггер 27 в единичноесостояние, При этом прекращается поступление импульсов на выход элемента И 32, а на выходе элемента И 31появляются импульсы, которые поступают на С-входы счетчиков 24 и 26и через элемент И 33 на С-вход счетчика 25 и входы элементов 35 и 36задержки. С каждым импульсом, поступающим на С-вход, счетчик 25 адреса формирует очередной адрес длямультиплексоров 16 блоков 4, в результате чего на первые входы компараторов 19 поочередно поступают отсчеты, записанные в регистрах 15; Элемент 35 задержки обеспечивает прохождение импульсов на управляющие входы компараторов 19 с задержкой, необходимой для срабатывания мульти плексоров 16, выбирающих из регистров 15 очередные значения. Компараторы 19 сравнивают отсчеты компонент процесса, поступающие на их первые входы, с границами интервалов а предварительно записанными в регистрах 18. Таким образом, код на выходах компараторов 19 1-го блока 4 соответствует положению текущего отсчета 1-й компоненты входного процес са на числовой оси. 1 ифратор 17 1-го блока 4 преобразует поступающий на его входы код в двоичный согласно следующей таблице истинности.20 тДД 2 ( ДЗД, )ОРР 12О 176 Оц 73 4значения Г 11 умноженные наг 1соцержимое соответствующих ячеек ре-гистра 41, в котором хранятся значеМ, +1), ( 1 +1) Ь,+1) (, +1) дх(юг+1) хх(с+1) . На вход дешиАратора 44 поступает двоичный код,отвечающий значению 6(1,1 г, .,12,)==Р, +Р +1)РП (3 с;+1), однозначно определяющий область Ад11 ф" щкоторой принадлежит текущий отсчетмногомерного входного процесса . Насоответствующем выходе дешифратора44 появляется сигнал разрешающийработу своего реверсивного счетчика8На С-входы ре в ерсив ных счетчиков8 поступают сигналы с выхода эл емент а 3 6 задержки , который задерживаетимпульсы н а время , необходимое длясрабатывания компараторо в 1 9 , шифраторов 1 7 и дешифрат ора 6 .О О ОО ОО О251 О ОО ОО1ОО ОО1 1 1О О1 1301 1 11 11 135П р и м е ч а н и е: 1 - количество границ а, , хранящихся в регист/ре 18; Р, - минимальное целое число, удовлетворяющее соотношению 2 (1 +1), (таблица соответствует случаю равенства)Пример реализации таблицы истинности для М;=4, Р; =3 приведен на Фиг. 4.Коды с шифраторов 17 блоков 4 по ступают на дешифратор 6, который1 каждой комбинации двоичных кодов 1,. ,ю ставит в соответствие номер области Адв виде выдачи разрешающего сигнала на один из ре версивных счетчиков 8, число которых 1:(с,+1)хх(с+1) равно общему количеству таких областей.Выходной сигнал дешифратором 6 Формируется следующим образом. 55На первый вход сумматора 43 поступает код 1, с выхода первого блока 4, на входы с 2-го пою -й поступают Таким образом, для каждого многомерного отсчета, хранящегося в регистрах 15, изменяется содержимое одного из реверсивных счетчиков 8, причем для отсчетов, соответствующих левой части окна, содержимое счетчиков увеличивается на единицу, а для правой части - уменьшается на единицу, Это достигается тем, что после поступления .-го импульса на вход счетчика 26 триггер 29 устанавливается в единичное состояние, изменяя сигнал на входах +1 реверсивных счетчиков 8. После того, как на вход счетчика 24 поступает В-й импульс, триггер 28 устанавливается в единичное состояние, дальнейшее прохождение импульсов на выход элемента И 33 прекращается (все В отсчетов в регистрах 15 перебраны) и на выходы одновибратора 34 Формируется импульс, разрешающий сумматору 1 произвести сложение квадратов содержимых реверсивных счетчиков 8 и получить на выходе величину 5;. Элемент 37 задержки обеспечивает срабатывание сумматора 1 после завершения переходных процессов в устройстве и появления на выходах квадраторов 7 окончательных значений. С выхода элемента 39 задержки на второй вход интерполятора 2 поступает импульс, разрешающий прием информа ции с выхода сумматора 1. На выходе элемента задержки 38 формируется импульс, разрешающий работу блока 3 определения экстремума.Предустановка блока 9 управления для организации записи очередного отсчета и анализа обновленной выборки ,производится импульсом поступающим с выхода однонибряторя 34 ня вход5 счетчика 23 и второй вход элемента ИЛИ 30, в результате чего счетчик 23 устанавливается в единичное, а счетчики 24-26 и триггеры 29-27 - в нулевое состояния, Первый импульс с 10 выхода генератора 22 вызывает появление на выходе счетчика 23 импульса высокого уровня. Следовательно, описанный выше цикл работы устройства повторяется вновь с тем Отличием 15 что в регистры 15 записывается один новый отсчет входного процесса (происходит сдвиг скользящего окна), Импульсы, обеспечивающие сдвиг регистра 15, поступают также на-входы 20 реверсивных счетчиков 8, вызывая их обнуление перед каждым новым циклом. Интерполятор 2 обеспечивает сглаживание значений 5 . На фиг, 5 приведен пример реализации простейшего осреднения по трем точкам. Сумматор 52 выдает через делитель 53 на выход интерполятора 2 текущее среднее значение 8;, поступающее в регистр 51 Компарятор 55 блока 3 определения экстремума сравнивает каждое новое значение, поступающее ня первый вход блока, с содержимьм регистра 54, где хранится максимальное из предыдущих З 5 значений входного ряда, В случае регистрации экстремума по сигналу компаратора 55 в регистр 54 заносится новое значение, а в регистр 57 - содержимое счетчика 56, осуществляю- ф щего подсчет числа обработанных входных значений. В результате в регистре 57 записывается порядковый номер максимального значения в сглаженной последовательности 5;, соответствующее моменту разладки входного процесса. Формула иэ обретения50 1, Устройство для определения момента разладки случайных процессов, содержащее сумматор, интерполятор блок определения экстремума, информационный вход которого соединен с выходом интерполятора, информационный вход которого подключен к выходу сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я 12 б 0973 Ьтем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения момента разладки для многомерных случайных процессов, в неговведены щ блоков сортировки, 1 квядраторов, 1 реверсивных счетчиков,дешифратор, блок управления, содержащий счетчик адреса, однавибратор,счетчик по модулю 1., счетчики по модулю Р, триггеры, элементы И, элементы задержки, элемент ИЛИ, генератор,импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И и входом синхронизации первого счетчика по модулю Р,выход которого подключен к входу установки в единицу первого триггера,инверсный и прямой выходы которогосоединены соответственно с вторымвходом первого элемента И и вторымвходом второго элемента И, выход которого подключен к входам синхронизации второго счетчика по модулю Р,счетчика по модулю 1 и первому входутретьего элемента И, второй вход которого объединен с инверсным входомодновибратора и соединен с инверснымвыходом второго триггера, вход установки в ноль которого объединен свходами установки в ноль первого итретьего триггеров, второго счетчикапомодулю Р, счетчика по модулю 1,счетчика адреса и подключен к выходуэлемента ИЛИ, первый вход которогообъединен с входом установки в нольпервого счетчика по модулю Р и является входом начальной установки устройства, входы первого и второгоэлементов задержки объединены с входом синхронизации счетчика адреса исоединены с выходом третьего элемента И, входы третьего, четвертого,пятого элементов задержки, вход установки в единицу первого счетчикапо модулю Р и второй вход элементаИЛИ объединены и подключены к выходуодновибратора, выходы второго счетчика по модулю Р и счетчика по модулюсоединены соответственно с входамиустановки в единицу второго и третьего триггеров, выход первого элементаИ подключен к входу синхронизации1-го блока сортировки, (1=Т-щ), тактовый вход которого соединен с выходом первого элемента задержки вход.второго элемента задержки подключенк входам синхронизации реверсивныхсчетчиков, выходы управления реверсом которйх соединены с прямым выхо 7 12609 дом третьего триггера, выход счетчика адреса подключен к адресному входу блока селекции отсчетов, выход третьего элемента задержки соединен с входом синхронизации сумматора )-йФ5 )=1-1) информационный вход которого подключен к выходу )-го квадратора, первый и второй входы которого соединены с выходом )-го реверсивного счетчика, вход разрешения счета кото- о рого подключен к )-му выходу дешнфратора 1-й вход которого соединен с выходом-го блока селекции, выходы сброса реверсивных счетчиков подключены к выходу первого элемента И, входсинхронизации интерполятора подключен к выходу пятого элемента задержки, выход четвертого элемента задержки соединен с входом синхронизации блока определения экстремума, выход блока определения экстремума является выходом устройства, информационный вход- го блока селекцииотсчетов является 1.-м пнсормационным входом устройства,2, устройство по п. 1, о т л ич а ю н е е с я тем, что блок сортировки содержит входной регистр, мультиплексор, регистр, К компараторов, шифратор, )-й вход шифратора соединен .с выходом )-го компаратора, первые входы компараторов объединены и подключены к выходу мультиплексора, второй вход )-го компаратора соединен с 3-м выходом регистра, вход синхронизации объединен и подключен к тактовому входу блока сортировки, адресный вход которого соединен с адресным входом мультиплексора, 3-й информационный вход которого подключен к 3-му выходу входного регистра, информационный вход которого соединен с информа-. ционным входом блока сортировки, выход шифратора подключен к выходу блока сортировки, вход сйнхронизации которого соединен с входом синхронизации второго регистра.1260973 орректорЛ.Пилипенк Техред М. Ходан едактор Л.Пчел сноеР аказ 5234 51 4 5 Производственно-полиг ическое предприятие, г. Ужгород,ул. Проект Тираж 671 ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 3035, Москва, Ж, Рауш