Устройство для вычисления структурной и интервальной функций

(5 С 06 Р 15/3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ство ССС5.08.82 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбьппева(56) 1. Романенко А.Ф., Сергеев Г.А Вопросы прикладного анализа случайных процессов, М., "Советское радио", 1968, с. 189.2. Авторское свидетель Р по заявке В 3402977/24, 0(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ И ИНТЕРВАЛЬНОЙ ФУНКЦИЙ, содержащееблоков коммутации, управляющие входы которых объединены и являются первым входом синхронизации устройства, одноименные выходы первой группы в выходов и блоков коммутации объединены и под- ключены соответственно к входам В сумматоров первой группы, одноименные вьмоды второй группы и) выходов )1 блоков коммутации объединены и. подключены соответственно к входам Ф счетчиков, выходы которых соединены соответственно с первыми входа ми в блоков деления, вторые входыкоторых подключены соответственнок выходам в сумматоров первой группы, выходы В блоков деления и )исчетчиков являются группой выходовустройства, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощенияустройства, в него введены втораяи третья группы из П сумматоров,й квадраторов и распределитель импульсов, вход которого является вторым входом синхронизации,устройства, выходы распределителя импульсов.соединены соответственно с входами сброса 11 сумматоров второй,группы и с первыми входами и сумма",торов третьей группы, вторые входыкоторых объединены и являются пер-вым информационным входом устройства, выходы )1 сумматоров третьейгруппы соответственно соединеныс первыми информационными входамии блоков коммутации, вторые информационные входы которых соответственно подключены к выходам )1 квадраторов, входы которых соответственно подключены к выходамсумматоров второй группы, информационныевходы которых объединены и являются вторым информационным входомустройства.1 11661Изобретение относится к измерению характеристик случайных процессов и предназначено для определе.ния в реальном масштабе времени структурных функций, а также интервальных корреляционных функций текущих стационарных случайных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами, и случайных потоков. 1 ОИзвестноустройство для определения структурной функции Я .Недостаток устрбйства связан с трудностями создания блока задержки, что ведет к усложнению 15 устройства. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, первый вход которого подключен к входу первого блока памяти, состоящего из и последовательно соединенных ячеек, выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков умножения, общее число которых равно О Второй вход устройства подключен к входу второго блока памяти, состоящего из д последовательно соединенных ячеек, выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков вычитания, начиная с дополнительного, общее число которых равно й . Третий вход устройства подключен к вторым входам вычитания. Четвертый входустройства подключен к вторым входам блоков умножения, начиная с дополнительного. Выходы блоков умножения и выходы блоков вычитания, начиная с дополнительного, подключены соответственно к первым и вторым входам соответствующих блоков коммутации, начиная с дополнительного, общее число которых равно Пятый вход устройства подключен к третьим входам блоков коммутации, начиная с дополнительного. Выходы первой группы блока коммутации подключены к входам соответствующих сумматоров, общее число которых равно гп, Соответствующие выходы второй группы блоков коммутации объединены и подключены к входам соответствующих счетчиков, общее число которых равно В , выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков деления, общее число которых равно ц 1 . К вто 20254050 рым входам блоков деления подключены выходы соответствующих сумматоров й 1 2.Недостатком известного устройства является то, что оно достаточно сложно для реализации ипредназначено для корреляционногоанализа. Непосредственное использование известного устройства дляструктурного анализа невозможнобез дополнительных услоЖняющих переделок. Для вычисления временныхзадержек требуется большая разрядность ячеек второго блока памятии блоков вычитания, так как на второй вход устройства подается абсолютное значение времени входного процесса. Кроме того, блоки памятиизвестного устройства должны обеспечивать параллельные сдвиги содержимого ячеек, что усложняет конструкцию блоков памяти, а наличие блокаумножения, второго блока памяти иблоков вычитания усложняет корреля тор.Цель изобретения - упрощениеустройства,Указанная цель достигается тем,что в устройство для вычисленияструктурной и интервальной функций,содержащее П блоков коммутации,управляющие входы которых объединены и являются первым входом синхронизации устройства, одноименныевыходы первой группы % выходов 1 блоков коммутации объединены и подключены соответственно к входам Ясумматоров первой группы, одноименные выходы второй группы ц 1 выходовП блоков коммутации объединены иподключены соответственно к входамВ счетчиков, выходы которых соединены соответственно с первыми входами Ъ блоков деления, вторые входыкоторых подключены соответственнок выходам % сумматоров первой группы, выходы п 1 блоков деления и щсчетчиков являются группой выходовустройства, введены вторая и третьягруппы из 1 сумматоров, и квадраторов и распределитель импульсов,вход которого является вторым входом синхронизации устройства, выходы распределителя импульсов соединены соответственно с входами сброса и сумматоров второй группы и спервыми входами и сумматоров третьей группы, вторые входы которых.а зобъединены и являются первым информационным входом устройства, выходысумматоров третьей группы соот-,ветственно соединены с первыми информационными входами й блоков коммутации, вторые информационные вхо"ды которых соответственно подключенык выходам 11 квадраторов, входы которых соответственно подключены квыходам И сумматоров второй группы, 10информационные входы которых объединены и являются вторым информационным входом устройства.На фиг, 1 представлена блок-схема устройства 1 на фиг. 2 - схемаблока коммутации, на Фиг, 3 - графики, поясняющие работу устройства.(Устройство для вычисления структурной и интервальной корреляционной функций имеет вход 1, входы 202 и 3, которые являются соответствующими информационными входами,и вход 4 являющийся входом синхронизации,Устройство содержит распредели- , 25тель 5 импульсов, И сумматоров б,О.квадраторов 7, 11 сумматоров 8,И блоков 9 коммутации, Э сумматоров10, в счетчиков 11 и п блоков 12деления 30В блоке 9 коммутации вход 13 является его соответствующим информационньвю входом. Блок 9 коммутации содержит ключи 14, выходы которых являются первой группой выходов15 блока, вход 16 является другим35информационным входом блока, дешифратор 17, элементы И 18, выходы которых являются второй группой выходов 19 блока. Вход 20 блока 9 4,коммутации является его управляющим входом.Структурная функция определяется,согласно ФормулесГ) - и - И-") 3При цифровой обработке случайных процессов структурная функцияпри равномерной дискретизации определяется следующим образом:С(Л) - Д- х 1 - х (1-3)1 (2). 501 1где х(1) х(1 ае),.С(З) =С(Д д"), Кс =асоюзе; - интервал дискретизации. 55Для неравномерной дискретизациивходного процесса структурная функция вычисляется согласно Формуле 5 Й)2С(д) = )Х х(т)-х(Х-Ю)3 (3) где 8(й) - число отсчетов интервалов времени.Устройство может работать в следующих режимах.1. Вычисление структурной функции входного процесса с регулярной: дискретизацией.2. Вычисление вэаимоструктурной Функции входного процесса с регулярной дискретизацией.3. Вычисление автоинтервальной Функции входной импульсной последовательности.4, Вычисление вэаимоинтервальной функции входной импульсной последовательности.5. Вычисление структурной функции входного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами.б. Вычисление взаимоструктурной функции входного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами.Рассмотрим работу устройства на примере 6-го режима, как наиболее общего по отношению к остальным режимам.На вход 1 устройства поступают синхроимпульсы первого входного процесса, по которым осуществляется обнуление соответствующих сумматоров 6 и 8 соответствующих групп, тем самым осуществляется суммирование в соответствии с приццнпом цнркуляционной организации за- писи.С приходом +1-го синхроимпульса первого входного процесса на вход 1 устройства, на вход 2 устройства поступает текущая разность между первым и вторым процессами: На вход 3 устройства поступает текущий интервал времени между текущими значениями первого и второго входных процессов: В общем случае процесс представлен неравноотстоящими отсчетами времени, Суммирование текущих разностей входных процессов и текущих интервалов времени осуществляется в соответствии с принципом циркуля-ционной организации памяти.1166135 5 10 15 25 ЭО 35 4 Р 5Для подсчета взаимоструктурной :функции (фиг. 3) необходимо получить следующие разности между вход-.ными процессами, которые получаются в сумматорах 6 соответствующейгруппы при суммировании текущихразностей входных процессов:Ь, = Ьух = УЬг= Ьхгу. = Х 2 УУ 2 2 У 2 2 фЬ 4= Ьх Уг"= ЬУ 2 Х = У ХЗ фЬ 6 = ЬУ 4 У У 4 У 5Ьг ЬХ 4 У 4 Х 4У 4 фЬц= ЬХХ 4 = Х Х 4 эЬ 1= ду х = у - Х 4.На выходах сумматоров 6 соответствующей группы получаются следующие разности:Ь, +Ьг=у - х +х - у= У 4 - х+ х 4 фЪ 4 = х - х,и теда пы. По синхроимпульсу второго входного процесса у, поступающему с вхо.да 4 устройства на управляющие входы блоков 9 коммутации, каждыйблок 9 коммутации выдает квадратсумм разностей, поступающий насоответствующий информационныйвход на определенный выход первойгруппы и далее на определенныйсумматор 10 соответствующей группы,номер которого соответствует кодувременного интервала, находящегосяна соответствующем информационномвходе указанного блока 9 коммутации. Одновременно на выход с такимже номером второй группы выходов указанного блока 9 коммутации подается сигнал, который поступает далее на вход соответствующегосчетчика 11 и изменяет его содержимое на +1. Таким образом, в каждом из ь сумматоров 10 группы накапливается сумма квадратов разностеимежду отсчетами входных процессов,а в каждом счетчике 11 - количество таких разностей. Каждому сумматору 10 соответствует свой интервал времени между отсчетами. Блоки 12 деления делят содержимоесумматоров 1 О группы на содержимое счетчиков 11, таким образомосуществляется усреднение результата. После прихода последней разности текущих значений процессови текущих значений времени на выходах блоков 12 деления находятсяискомые ординаты оценки взаимаструктурной Функции процесса, представленные неравноотстоящими отсчетами.Таким образом, в результате суммирования текущих разностей входного процесса и циркуляционнойорганизации памяти получаютсянеобходимые разности. которые поступают на вход квадраторов 7. На вьпсодах квадраторов 7 формируется квадрат сумм и на вьпсодахсумматоров 8 соответствующей группы - временные интервалы между текущими отсчетами. Квадрат сумм разностей с выходов квадраторов 7 подается на соответствующие информационные входы соответствующих блоков 9 коммутации, на другие информацион. ные входы которых подаются соответствующие им временные интервалы с сумматоров 8 соответствующей груп 4 50 55 В 5-м режиме работы устройства на вход 2 подаются текущие разности входного процесса, на вход 3 поступают текущие интервалы време" ни между отсчетами одного процесса, на входы 1 и 4 - синхроимпульсы очередного текущего значения процесса. При этом на выходах блоков 12 деления получают искомые ординаты оценки структурной Функции входного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами, В 4-м (или 3-м) режиме на выходы 1 и 3 подаются текущие интервалы времени, соответствующие приходу очередных импульсов входных импульс. ных последовательностей (или последовательности). На вход 4 устрой7 11661 ства подаются синхроимпульсы второй последовательности. При этом на выходах счетчиков 11 получают ор-. динаты корреляционной гистограммыВо 2-м (или 1-м) режиме на выход 2 устройства подается разность текущих значений процессов (или процесса), а на вход 3 - текущие интервалы времени. Причем процессы (или процесс) дискретизируются че О рез равные интервалы времени. Синхроимпульсы дискретизации первого и второго процессов подаются на 1 и 4 входы устройств. При этом в блоках 12 деления получим искомые 15 усредненные ординаты оценки взаимо- структурной (или структурной) функции.Блок 9 коммутации работает следующим образом (Фиг. 2). 20На соответствующий информационный вход 13 блока 9 коммутации поступает код, соответствующий квадрату разностей входных процес - сов с соответствующего квадратора 7. Этот код поступает на информационные входы всех ключей 14. Одно-.временно с этим на другой информационный вход 16 блока 9 коммутации поступает код, соответствующий вре- З 0менной задержке с соответствующих сумматоров 8 группы. Этот код дешифрируется дешифратором 17 в сигнал на его определенном выходе.тот сигнал подается на первыи вход 35 соответствующего элемента И 18. С приходом синхроимпульса на управляю щий вход 20 блока 9 коммутации и далее на первые входы элементов И 18 срабатывает тот элемент И 18, 40 на первом входе которого отсутст-, вует сигнал с дешифратора 17. На выходе этого элемента И 18 формируется сигнал, поступающий на соответствующий выход 19 второй группы 45 блока 9 коммутации и разрешающий прохождение информационного сигнала через соответствующий ключ 14 на соответствующий выход 15 первой группы блока 9 коммутации, Для по 35 8яснения работы устройства на фиг. 3 представлена таблица соответствия содержимого составляющих блоков устройства синхроимпульсам входных процессов. Квадраторы 7, блоки 12 деления, распределитель 5 импульсов, сумматоры б, 8 и 10 соответствующих групп, счетчики 11, дешифраторы 17, элементы И 18, ключи 14 являются узлами ЦВТ и могут быть выполнены на интегральных схемах. В отличие от известного в предлагаемом устройстве отсутствуют блоки умножения и памяти, а для вычисления разности входного процесса используются сумматоры 6 группы, на вход которых подается не абсолютное значение входного процесса, что увеличивает разрядность второго входа устройства, а текущие разности входного процесса (циркуляционная организация памяти)Такая организация позволяет уменьшить разрядность второго входа устройства (Х ъз ЬХ, = Х - Х;). Кроме того, в предлагаемом устройстве блоки умножения заменены на квадраторы, что существенно упрощает устройство. В предлагаемом устройстве отсутствует второй блок памяти и блоки вычитания, а для вычисления временных интервалов используются сумматоры 8 группы, на вход которых подается не абсолютное значение времени, а текущие интервалы времени между отсчетами (циркуляционная организация памяти). Такая организацияпозволяет упростить устройство за счет отсутствия второго блока памяти и уменьшения разрядности второго входа устройства Й; м д= Е+, - С;), а также вычислить значения структурной и интервальной корреляционной Функций процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами, получа - емыми в результате адаптивной дискретизации яли коммутация без предварительного восстановления.1166135 Составитель А. ИвановаКозориз Техред М,Гергель Корректор М, П едактор одпис но 4/ илиал ППП "Патент", г. Ужгород,оектна Заказ 4312/45 Тираж 710 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д