Устройство для определения стационарности случайного процесса

Соаэ СОНЕТСНИКСОЦИДЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 9) (11) 1) С 06 Р 15/ ТА 39Никули ельство СССР 15/36, 1977. ьство СССР 15/36, 1984 с" ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЦИОНАРНОСТИ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА(57) Изобретение относится к обласвычислительной техники и может бытьиспользовано для анализа случайныхпроцессов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностейза счет разделения случайного процса на стационарные участки. Устрой16016 5 ство содержащее блок 1 синхронизации, преобразователь 2 напряжение - код, блок 3 регистров сдвига, схему 4 сравнения, первый регистр 5 сдвига, пер 5 вый счетчик 6, второй регистр 7 сдвига, вторую и третью схемы 8, 9 сравнения, первый элемент ИЛИ 10, элемент И 1 дополнительно содержит блок 12 памяти, второй счетчик 13, элемент 5 задержки, второй элемент ИЛИ 16, группу 17 элементов запрета и элеИзобретение относится к вычислительной технике и может быть применено для разденения случайного процесса па стационарные участки.Цель изобретения - расщирение Функциональных возможностей устройства за счет обеспечения разделения случайного процесса на стационарные уча стки при оценке его стационарности.На Фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - схема блока синхронизации; на фиг.3 - временные диаграммы; на Фиг.4 - схема блока регистров; на Фиг.5 - интервалы стационарности.Устройство содержит блок 1 синхронизации, преобразователь 2 напряжение - код, блок 3 регистров сдвига, первую схему 4 сравнения, первый регистр 5 сдвига, первый счетчик 6, второй регистр 7 сдвига, вторую 8 и ,третью 9 схемы сравнения, первый элемент ИЛИ 10, элемент И 11, блок 12 А 0 памяти, второй счетчик 13, блок 14 регистрации, элемент 15 задержки, вто" рой элемент ИЛИ 16, группу 17 элементов запрета, элемент НЕ 18, запускающий вход 19, вход 20 установки в исходное состояние и информационный вход 21.Информационный вход 21 устройства подключен к информационному входу преобразователя 2, запускающий вход 19 устройства соединен с первым входом блока 1, а вход 20 установки устройства в исходное состояние подключен к второму входу блока 1, второму установочному входу блока 3, второму входу второго элемент ИЛИ 6, входам установки в нуль регистров 5 и 7 и счетчика 13. мент НЕ,18, соединенные с узлами схемы прототипа н соответствии с рещаемой задачей. Цель достигается применением последовательной процедуры анализа гипотезы о стационарности случайного процесса для каждого текущего значения исследуемого процесса,при этом одновременно определяютсяграницы стационарности отдельных участков случайного процесса, 5 ил. Третий выход блока 1 подключен к сипхронизирующему вхоцу преобразователя 2, четвертый выход соединен с входом управления сдвигом регистра 5, второй выход подключен к счетному входу второго счетчика 13, пятый выход соединен с входом управления записью регистра 5 и вторым входом элемента И 1, а первый выход блока 1 подключен к синхронизирующему входу блока 14, управляющим входам блоков 3 и 12 и входу управления записью регистра 7.Выходы преобразователя 2 соединены с первыми информационными входами блока 3, вторыми информационными входами блока 14 и с первыми входами схемы 4, вторые входы которой подключены к выходам регистров блока 3. Первый выход схемы 4 соединен с первым информационным входом регистра 5, остальные выходы схемы 4 соединены с информационными входами элементов запрета группы 17, Выходы элементов запрета группы 17 подключены к вторым информационным входам регистра 5. Выход регистра 5 соединен со счетным входом счетчика 6, выходы которого подключены к первым входам второй 8 и третьей 9 схем сравнения, Выходы счетчика 13 соединены с адресными входами блока 12 памяти и первыми информационными входами блока 14, выходы блока 12 подключены к информационным входам регистра 7, первая группа выходов которого соединена с вторыми входами схемы 8, а вторая группа выходов подключена к вторым входам схемы 9. Выходы схем 8 и 9 соединены с вхо" дами элемента ИЛИ 1 О, выход которого подключен к первому входу элемента И 11. Последний своим выходом связан51606 с управляюцим входом блока 14, первым входом элемента ИЛИ 16, входами запрета элементов группы 17, первым установочным входом блока 3, входом5 управления записью, входом второго разряда счетчика 13 и через элемент НЕ с входами остальных разрядов счетчика 13. Выход элемента ИЛИ 16 через элемент 15 задержки соединен с входом установки в нуль счетчика 6,Блок 1 синхронизации (фиг,2) управляет работой всех остальных блоков устройства, Он содержит генератор 22 импульсов, первый элементИ 23, счетчик 24 импульсов, второй элемент И 25, первый 26 и второй 27 элементы задержки, первый 28 и второй 29 элементы ИЛИ и КЯ-триггер 30.Первый вход блокасоединен с 20 одним из входов элемента ИЛИ 28, второй вход - с установочным входом счетчика 24 и одним из входов элемента ИЛИ 29. Прямой выход триггера 30 подключен к третьему выходу выходу бло ка 1, выход элемента И 23 соединен с четвертым, выход элемента И 25 - с вторым, выход элемента 26 задержки - с пятым, а выход элемента 27 задержки - с первым выходами блока 1, 30 Блок 3 регистров (фиг.4) содержит (ш) последовательно соединенных регистров 31 сдвига, где ш - максимальное количество точек стационарного участка случайного процесса. Входы первого регистра 31 являются информационными входами, блока 3. Выходы каждого регистра блока 3 подключены к первым входам схемы 4 сравнения, 40 Второй установочный вход блока 3 подключен к входу установки в единичное состояние первого регистра 31 и первому входу элемента ИЛИ 32, второй вход которого соединен с первым ус тановочным входом блока 3, а выход связан с входами установки в единицу остапьных регистров 31.Регистрация информации производится в восьмеричном коде.Устройство работает следующим образомм.После подачи питания и импульса на установочный вход 20 блоки устройства устанавливаются в исходное состояние. При этом с выходов блокаснимается нулевой сигнал, Блок 3 регистров устанавливается в единичное 15осостояние, регистры 5 и 7, счетчикиб и 13 устанавливаются в нулевые состояния,В ячейки блока 12 предварительнозаписываются верхние Т; ,и нижниеТ граничные значения числа инверсии (цепи предварительной записи и;1 формации в блок 12 памяти на фиг.не показаны).На вход 19 устройства подается импульс запуска. По этому сигналу натретьем выходе блока 1 появляетсяединичный сигнал, который подаетсяна синхронизирующий вход преобразователя 2. Последний начинает циклпреобразования непрерывной случайнойвеличины напряжения в двоичный код.На чертвертом выходе блока 1 появляется последовательность из и импульсов, которая поступает на входуправления сдвигом регистра 5,. Иэ регистра 5 на счетный вход счетчика 6поступает нулевая последовательностьсигналов. В результате счетчик 6 остается в нулевом состоянии: Т =О. Число Тц, записанное в счетчик 6, сравнивается в схемах 8 и 9 со значениямиТ и То, поступающими с выхоОмакс о мин фдов второго регистра 7. Результатсравнения - нулевой сигнал (так канТс= ТО мокс= Т мин = То м) и ступает через элемент ИЛИ 10 на первыйвход элемента И 11.За время формирования последовательности п импульсов на четвертомвыходе блока 1 преобразователь 2 заканчивает преобразование непрерывнойслучайной величины в двоичный код Х 1.Это двоичное число поступает на первые входы схемы 4 и сравнивается сдвоичными числами, записанными в регистры блока 3 и поступающими на вторые входы схемы 4, На каждом выходе.схемы 4 появляется единичный сигнал,если число Хбольше числа, записанного в соответствующий регистр блока3. Так как все разряды регистров блока 3 в начале работы устройства былиустановлены в единичное состояние,то числа, записанные в регистры блока 3, оказываются не меньше числа ХПоэтому на выходах схемы 4 появляются нулевые сигналы, Последний п-й,импульс последовательности, формируемый в блоке 1, с второго выхода блока1 поступает на счетный вход счетчика13 и тем самым задает адрес первойячейке блока 12 памяти, из которой будет происходить считывание ин 4 ормаЗадержанный на один такт и-й им 5 пульс последовательности поступает с , пятого выхода блока 1 на вход записи ; регистра 5 и на один из входов элемен, та И 11 При этом в регистр 5 записана комбинация сигналов 000, а с О :; выхода элемента И 11 снимается нулевой сигнал, соответствующий результату сравнения содержимого счетчика 6 Т с граничными значениями Т,и То ,лц, осуществляемого схемами 8 и 9,5С первого выхода блока 1 на управляющие входы блоков 3, 12 и 14 и регистра 7 поступает п-й импульс, задержанный на два такта, 11 о этому сиг,налу двоичное число Х с выходов преобразователя 2 записывается в первый регистр блока 3, а содержимое первого регистра блока 3 переписывается , во второй регистр, второго - в третий, и т.д. Таким образом, в регист, рах блока 3 будут записаны числа Х, 1,1, 1. В регистр 7 запишутся из первой ячейки блока 12 сигналы, соответствующие числам Тллакси Т миио 30 Бло к 14 произ водит регистрацию, например, на бумажной ленте значения Х , поступающего на его вторые информационные входы, и порядковый номер числа Хв выборке, поступающий на35 его первые информационные входы с выходов счетчика 13, На этом заканчивается первый цикл работы устройства,С началом второго цикла работы уст ройства на третий выход блока 1 сновапоступает единичный сигнал, по которому в преобразователе 2 начинается пре"образование аналоговой случайной величины в двоичное число Х . 11 оступающая с четвертого выхода блока 1 навход управления сдвигом регистра 5последовательность импульсов вызывает поступление сигналов о результатахсравнения предыдущего цикла, храня."Ощихся в регистре 5, на счетный входсчетчика б. 11 осле окончания и-го импульса в счетчике 6 будет записаночисло О, а .в счетчике 13 запишетсяадрес второй ячейки блока 12,По импульсу, поступаюшему с пятого выхода блока 1 на вход управлениязаписью регистра 5, сигналы А (Х,Х )А (Хг,1), А(Хг,)А(Х ,1) о ре -зультатах сравнения числа Х с числами Х ,1,11, записанными в ре" гистрах блока 3, записываются в регистр 5,По импульсу, поступающему с перного выхода блока 1, происходит сдвиг информации в регистрах блока 3 и запись в регистр 7 из второй ячейки блока 12 чисел ТгмасТг мингистрах блока 3 будут записаны числа Хг Х ( 1 у 1о о о1После К-го цикла работы устройст" ва (К ( и+1) в регистрах блока 3 будут записаны числа. Хк, ХкО,Х, 11, Б регистре 5 будет записана комбинация сигналов, соответствующих результатам сравнения числа Х с сигналами Хк Х к г, Х. Б счетчике 6 будет записано числокк -( Т, = Х ; А (Х;,Х,).=Сигналы, поступающие с выходов регистра 7 на входы схем 8 и 9, соответствуют граничным значениям инвеРсий Т(к,) лли, Т(- )макс которые будут сравниваться с числом Т , поступающим на другие входы схем 8 и 9 с выходов счетчика 6. На выходах схем 8 и 9 появляются сигналы Си С1 при Т, )Т(к 1 л С0 при ТкТ( ) ксТ к -Т (к- ракс0 при Тк,ъ ТИмпульс с пятого выхода блока. 1 проходит на выход элемента И 11 в том случае, когда значение Т к, выходит за пределы граничных значений, т,е. когда для данной точки случайного процесса не выполняется условие стационарности (к.) мин - к- - (к-) максТ ьТЭтот импульс поступает на управляющий вход блока 14, первый установочный вход блока 3, на входы запрета элементов группы 17, через элементы 16 и 15 на вход установки в нуль счетчика б, на установочные входы и на вход управления записью счетчика 13. Этот импульс поступает на уста 601615 10новочные входы 1,3,4ш (ш - 1 ое и) разрядов счетчика 13 чеХрез элемент НЕ 18, После окончания этого импульса в блоке 14 регистриру 5 ется факт окончания стационарного участка (например, путем прогона бумажной ленты или печати специального символа по импульсу, поступившему на управляющий вход блока 14), Все регистры блока 3, кроме первого, устанавливаются в единичное состояние (в первом регистре блока 3 сохраняется код числа Х, которое становится первым числом следующего стационарно го участка случайного процесса, т.е. ХФ Х). Регистр 5 по управляющему сигналу с четвертого выхода блока 1 и сигналам, поступающим с выходов элементов группы 17 и первого выхода схемы 4, устанавливается в состояние А, 0,0 (при этом А , = А,). Счетчик б с задержкой на один такт устанавливается в нулевое состояние (задержка необходима дпя того, чтобы 25 сохранить сигнал нестационарности, формируемый сигналами с выходов счетчика через схемы 8 и 9), а в счетчике 13 записывается число 2 - адрес второй ячейки блока 12. Таким образом, 30 устройство подготовлено к обработке второго числа Х текущего стационар 2ного участка, двоичный код которого поступает с информационных выходов преобразователя 2. Далее цикл работы устройства повторяется и блок 14 регистрирует порядковые номера и значения чисел текущего стационарного участка.40Если зарегистрировано п точек оче-. редного стационарного участка, то после окончания (и+1)-го такта счетчик 13 устанавливается в нулевое состояние, Из блока 12 по этому коду выби рается нулевая комбинация, а в регистр 7 записываются числа Т(14 Ц М,С Ф Т= О, В результате сравЬ+) миннения этих чисел с числом Т н., не равным нулю (так как числа Т Форми 50 руются как арифметическая сумма предыдущих значений Т, Т хотя бы одно из которых не равно нулю),на выходе элемента И 11 Формируется им 55 пульс нестационарности, которыи подготавливает устройство для регистрации нового стационарного участка. Таким образом, стационарный участок,имеющий количество точек, большее, чем емкость блока 2, разбивается на несколько участков.Остановка устройства и приведение его в исходное состояние для следующего запуска происходят после подачи импульса на установочный вход устройства. Формула изобретенияУстройство для определения стационарности случайного процесса, содержащее блок регистрации, преобразователь напряжение - код, информационный вход которого является информационным входом устройства, а выходы подключены соответственно к разряд- . ным входам блока регистров сдвига и к первой группе входов первой схемы сравнения, вторая группа входов которой соединена с разрядными входами блока регистров сдвига, первый выход первой схемы сравнения соединен с первым информационным входом первого регистра сдвига, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выход которого подключен к первым информационным входам второй и третьей схем сравнения, вторые информационные входы которых подключены соответственно с первой и второй группам информационных выходов второго регистра сдвига, а выходы второй и третьей схем сравнения подключены соответственно к первому и второму входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом элемента И. о т л и ч а ю щ е - е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения разделения случайного процесса на стационарные участки, оно содержит блок памяти, второй счетчик, элемент задержки, второй элемент ИЛИ, элемент НЕ, группу элементов запрета, информационные входы которых соединены соответственно с группой выходов первой схемы сравнения, выходы подключены к группе вторых информационных входов первого регистра сдвига, а входы запрета груп" пы элементов запрета объединены с первым входом второго элемента ИЛИ, с входом управления записью, входом второго разряда второго счетчика непосредственно, а через элемент НЕ , - с группой разряд 1601 б 15 12ных входов второго счетчика, с первым установочным входом блока регистров сдвига, с управляющим входом блока регистрации и подключены к выходу элемента И, первый выход бло 5 а синхронизации, входу управления сдвигом блока регистров сдвига, к Входам управления записью блока памяти и второго регистра сдвига, инФормационный вход последнего из которых соединен с выходом блока памяти, адресный вход которого объединен с первым информационным входом блока регистрации и подключен к выходу вто- рого счетчика, счетный вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации, а установочный вход второго счетчика объединен с вторым установочным входом блока регистров сдвига, установочным входом блока регистров сдвига, установочным входомвторого регистра сдвига, установочным входом первого регистра сдвигаи вторым входом второго элемента ИЛИ,входу останова блока синхронизации,третий выход которого соединен с синхронизирующим входом преобразователянапряжение - код, четвертый выходподключен к входу управления сдвигомпервого регистра сдвига, вход управления записью которого объединен спятым выходом блока синхронизации,выход второго элемента ИЛИ через элемент задержки соединен с установочным входом первого счетчика, второйинформационныи вход блока регистрации подключен к выходу преобразователя напряжение - код.Составитель Техред М.Дидык го комитета по изоб 5, Москва, ЖРа Подписетениям и отушская наб.,рытиям при ГКНТ СССР 4/5