Вероятностный коррелометр

ОПИСДНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскинСфциалмстическииреспублик п 1942037(23) Приоритет -вввударстиаа 1 квинтет СССР но делам нэо 4 рвтвннй н открытнй(72) Авторы изобретения В.Г. Корчагин, Л.Я. Кравцов, 10,Б, Садомов и .Л,И, Хохлов1бГосударственное союзное конструкторско технологическое.ч Р лтбюро по проектированию счетных маш(54) ВЮОЯтНОСтНЫй КОРРЕЛОИЕтр 1Изобретение относитсяк вычислительной технике и предназначенодля определения статистических характеристик случайных процессови может найти применение в гидро 5метеорологии, автоматике, биологии,медицине и других областях. наукии техники.Известен коррелометр для вычисления характеристик стационарныхслуцайных процессов, содержащийограниченную сферу применения, таккак не может быть использован дляобработки случайных процессов,нестационарных по математическому 15ожиданию 11.Известенвероятностный коррелометр,.содержащий сумматор, вход кото"рого через третий блок вентилей сое" 2 одинен с регистром, а выход черезпервый блок вентилей .со сдвиговымрегистром, причем вход сдвиговогооегистра подключен к его выходу 2и первому входу второго блока сравнения, второй . вход которого соединен с генератором слуцайных цисел и со входом первого блока сравнения, подключенного к одному из входов блока вероятностного умножения, другой вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, блок управления, подключенный к генератору случайных чисел и к блоку памяти, вход которого подключен к блоку вероят" ностного умножения, счетчик, четвертый и пятый блоки вентилей и накапливающий регистр, второй выход счетчика и все выходы накапливающего регистра через четвертый блок вентилей подсоединены ко второму входу сумматора,.а выходы старших разрядов накапливающего регистра и третий выход счетчика через пятый блок. вентилей подсоединены к регистру, первый и второй выходы счетчика подключены к третьему12037 ф 3 9 и четвертому. блокам вентилей, а вход счетчика соединен с блоком управления 1,2,Недостатком указанного устройства является невозможность вычис" ления взаимокорреляционной Функции двух нестационарных процессов и Функции математического ожидания любого из них.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обработки нестационарных по математическому ожиданию процессов Указанная цель достигается тем,что в вероятностный коррелометр,содержащий генератор случайныхчисел, сумматор, йервый вход кото"рого является первым входом коррелометра, второй подключен к выходу блока сдвигающих регистровтретий - к выходу регистра математического ожидания, четвертыйк выходу накапливающего регистра,вход которого соединен с выходомсуммы сумматора,.а выход подключенк первому входу регистра,математического ожидания, второй вход которого является вторым входом коррелометра, выход переноса и вырд разности сумматора соединены соответственно с первой группой входов блока.вероятностного умножения и с первым входом блока элементов И, вы"ход которого подключен к первомувходу блока сдвигающих регистров,выход блока вероятностного умножения соединен с первым входом блока памяти, блок синхронизации, первый вход которого соединен с выходом счетчика циклов, введенырегистр, счетчик шагов, счетчик кратности стохастических преобразований, второй регистр математического ожидания, второй накапливающий регистр и второй сумматор, первый вход которого является третьим входом корреломЬтра, второй подключен к выходу регистра, вход которого соединен с выходом суммы второго сумматора, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого подключены соответственно к выхо" дам второго регистра математическогоожидания, второго накапливающего регистра, счетчика щагов и к первому выходу генератора случайных чисел, второй выход которого подклю 5 о 15 го г 5 зо 55 40 45 Я) чен к пятому входу первого сумматора, шестой вход которого подключенк выходу счетчика щагов, вторыевходы блока элементов И, блокасдвигающих регистров и второй входблока памяти объединены и подключены к выходу счетчика шагов, входкоторого объединен с первым входомблока синхронизации и подключенк выходу старшего разряда счетчикакратности стохастических преобразований, вход которого соединенс первым выходом блока синхронизации, а разрядные выходы подключеныко второй группе входов блока вероятностного умножения, третья группавходов которого соединена с выходомпереноса второго сумматора, выходразности которого подключен ко входувторого накапливающего регистра, выход которого соединен с первым входом второго регистра математическогоожидания, второй вход которого является четвертым входом коррелометра,второй вход счетчика шагов подключен ко второму выходу блока синхронизации, третий вход которого объединен со входом счетчика циклов и соединен с выходом старшего разряда счетчика шагов, третий и четвертый входыблока памяти подключены соответственно к третьему выходу первого сумматора и к первому выходу второго сумматора,На фиг.1 представлена блок-схемапредлагаемого вероятностного коррелометра, на фиг.2 - структурнаясхема блока управления.Вероятностный коррелометр содержит 1 и 2 каналы преобразования,в состав которых входят сумматор 3и два регистра - регистр ч математического ожидания и накапливающийрегистр 5, кроме того, он содержитблок элементов И 6, блоксдвигающих регистров, генератор 8 случайных чисел, блок 9 вероятностногоумножения, блок 10 памяти, регистр11, счетчик 12 кратности стохастичес.кого преобразования, счетчик 13 ша"гов, блок 14 синхронизации, счетчик 15 циклов,Структурная схема блока управления показана на фиг.2. Этот блок содержит формирователь одиночного импульса 16 генератор 17 тактовых импульсов, элемент И 18, элемент 19 задержки, другой элемент И 20,5 942037 6блок 21 анализа, триггер 22, другие - Режим вычисления корреляционныхфункций может быть пояснен на при"временных интервалов, элементы И мере расчета по формуле26 и 27, элемент ИЛИ 28, триггер 29, В этом случае на первый вход устройопределяющий пуск коррелометра в ра-ь 5 ства подан процесс х на второйботу. вход. - процесс У).Вероятностный коррелометр рабо- Весь процесс вычисления коррелятает следующим образом. ционной функции для И пар ординатПеред началом работы все блоки случайных процессов состоит иэ Ии элементы устройства устанавливают О . циклов, в .каждом из которых произся в исходное нулевое) положение. водится прием, преобразование парыВ регистры 4 математического ожида",ординат процессов и коррекция .ния обоих каналов заносятся началь- промежуточных результатовординые значения в), и у, си щ основанные нат корреляционной функции, вычис"на предварительном, априорном зна ленных для предыдущих ординат слу"чайной Функции.процесса.Устройство может работать в сле- Каждый цикл приема, преобраэовадующих режимах. ния и коррекции состоит из ф+2Вычисление автокорреляционной подциклов, называемых в дальнейшемфункции К (,К Р) для Й ординат по форму-ю шагами. Работа устройства в этомрежиме может быть пояснена на прилемере обработки 1-й пары ординатЮ-Р= 11 р 2)1 фях)ф 1-р п 1 ХСо второго выхода блока 14 синыИ хронизации выдается управляющииВычисление взаимокорреляционныхсигнал, сдвигающий счетчик 13 шафункции по формую, аначаналогичным (1)шаге обеспечивается прием в первыии второй каналы 1 и 2 преобразовав первом сомно ителе суммынУ и Вна ф3 обоих каналов с содержимым наВычисление того или иного вид каплива х регистров . Произвокорр ляционных функц"й опр д , дится ер ц накопления суммыляется подключением того или иног ординат -,. сложение х с я -.- ММ ию х 1процесса иа первыи и второи входы43 е:результаты записываютсяустройства е 1 СЧ ЙВычисление функций математичес" вновь в накапливающие регистры 5.кого ожидания нестационарных слу- В случае, если установленная длиайных=х упроцессов по форму на участка псевдостационарности вы"49борки кратна текущему номеру прини"=Ми) маемои пары ординат х и у, тов= - ".после записи результата производит% =ися перепись содержимого регистра 5в регистры 4 математического ожидаге=0,1;ф 5 иия обоих каналов." текущее = Е 1 -)Блок 7 сдвигающих регистров,целая часть числа ф сдвигается на один разряд вправо,- номер текущеи ордиОрдиндты в сторону хранящихся величин У,Р.функции (Ф)(номер участка После выполнения шага 1 со втофункции 1 номестационарности (псевдо"( вдо" 5 ф рого выхода блока 14 синхронизациистационарности 5) Функции фЯ выдается управляющий сигнал, сдви- длина участка стацио нарности гающий счетчик 13 шагов на одну поФ), яемая зицию. В этом втором ваге ординатыло , процессов х) и УЖподаются на пер"ф нкции (, определялом о инат, снятых с этого55 вые вход3 на вхрдыучастка,3 гене- которого подано значение математичес.Пе ача случайных чисел иП редчайных чисел во внешнее кого ожидания из регистра 4, При выратора случислении корреляционных функции стаМустройство.9 й 2037 7ционарных процессов в регистре 5 содержится постоянное эначениеаприорная величина математического ожидания процесса х 6) или УЯ. При вычислении корреляционных фуйкций з нестационарных процессов вначале в регистр 4 записывается начальная величина математического ожидания процесса Х или У, а затем через каждые ф пар ординат в регистр 1 " 30 переписываются соответствующие разряды регистра 5, которые равняются 1х фвеличине -Х, прикратном степени, двух для предлагаемого устройства И это обязательное условие) .,8Призводится операция центрирования ординат Щ и У в сумматорах 3. Об- разуются центрированные значения Д=-ш. Результаты центрирования записываются: для первого канала в блок 7 сдвигающих регистров, а для второго канала - в регистр 11. Блок 7 сдвигающих регистров может работать в следующих режимах: а) сдвиг и отсутствие записи на вход; б) при отсутствии сдвига запись на вход из канала преобразования; в) сдвиг и запись на вход с выхода блока сдвигающих.регистров,Распределение мест в блоке 7 сдвигающих регистров дано в табл.1.,о а 4 41 а 1 1 1О,. о О;- рУ д1% М Р РУ рУ рФсЧ еи1+ + + 3 В" В9120водится запись содержимого накапливающего регистра 1 первого или второго каналов ( в зависимости от того,какое математическое ожидание вычис"ляется) через сумматор,3 на второйили третий входы блока 10 памяти.Далее меняется адрес памяти (счетчик10 шагов) и вновь выполняется действиесуммирования. Результат вновь записывается в память. Режим заканчивается после занесения-1 результатасуммирования в блок 10 памяти. Деле-.ние итоговых сумм на Ь производится посредством съема соответствующихразрядов с выходов блока 10 памяти1%В режиме генерации случайных чисел обеспечивается передача случайныхчисел в блок 1 О памяти и оттудав ЭВИ. Число из генератора 8 проходиттранзитом через сумматор 3 каналов1 или 2 и записывается по второмуили третьему входу блока 10 памяти.После заполнения ячеек блока памяти.производится обмен информацией с ЗВИ,Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет расширить функциональные возможностипо сравнению с .известным без увеличения оборудования.Формула изобретенияВероятностный коррелометр, содержащий генератор случайных чисел,сумматор, первый вход которого является первым входом коррелометра,второй подключен к выходу блокасдвигающих регистров, третий - квыходу регистра математического ожидания, четвертый - к выходу накапливающего регистра, вход которого соединен с выходом суммы сумматора, авыход подключен к первому входурегистра математического ожидания,второй вход которого является вторымвходом коррелометра, выход переносаи выход разности сумматора соединенысоответственно с первой группой вхо- ффдов блока вероятностного умноженияи с первым входом блока элементов И,выход которого подключен к первомувходу блока сдвигающих регистров,выход блока вероятностного умноже- Мния соединен с первым входом блокапамяти, блок синхронизации, первыйвход которого соединен с выходомсчетчика циклов, .о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью рас- Мширения Функциональных возмойностей за счет обработки нестационарных по математическому ожиданию процессов, в коррелометр введены регистр, счетчик шагов, счетчик кратности стохастических преобразований, второй регистр математического ожидания, второй накапливающий регистр и второй сумматор, первый вход которого является третьим входом коррелометра, второй подключен к выходу регистра, вход которого соединен с выходом суммы второго сумматора, третий, четвер.- тый, пятый и шестой входы которого подключены соответственно к выходам второго регистра математического ожидания, второго накапливающего регистра, счетчика шагов и к первому выходу генератора случайных чисел, второй выход которого подключен к пятому входу первого сумматора, шестой вход которого подключен к выходу счетчика шагов, вторые входы блока элементов И, блока сдвигающих регистров и второй вход блока памяти объединены и подключены к выходу счетчика шагов, вход которого объединен с первым входом блока синхронизации и подключен к выходу старшего разряда счетчика кратности стохастических преобразований, вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, а разрядные выходы подключены к второй группе входов блока вероятностного умножения, третья группа входов которого соединена с выходом переноса второго сумматора, выход разности которого подключен к входу второго накапливающего регистра, выход которого соединен с первым входом второго регистра математического ожидания, второй вход которого является четвертым входом коррелометра, второй вход счетчика шагов подключен к второму выходу блока синхронизации, третий вход которого объединен с входом счетчика циклов и соединен с выходом старшегоразряда счетчика шагов, третий ичетвертый входы блока памяти подклюцены соответственно к третьему выходу первого сумматора и к первому выходу второго сумматора.Источники информации, поинятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЮ 524184, кл. С 06 Р 15/34, 1975.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Ъ 2534281/18-2 Й,кл. С 063 15/34, 1978.942037 дписно Тираж 731рственного комитета Сзебретений и открытийа, Ж, Раушская наб аказ 2/ 0 ВНИИПИ Госуд по делам 113035, Моск. Ужгород, ул. Проектна лиал ППП "Патент Составитель В. Жовинскийедактор А. Власенко Техред Т, Иаточка Корректор Г. Ога