Вероятностный анализатор
342191
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”
Заявлено 16.111.1970 (М 1415175!18-24) с присоединением заявки №вЂ”
Приоритет
Опубликовано 14.Ч1.1972. Бюллетень № 19
Дата опубликования описания 6Х11.1972
М. Кл. G 06f 15/36
Комитет ио делам изобретениЯ и сткрытиЯ при Совете Министров
СССР
УДК 621.373.444(088.8) Авторы изобретения
В. С. Гладкий, H. Е. Сапожников и А. П. Уриков
Морской гидрофизический институт АН Украинской ССР
Заявитель
ВЕРОЯТНОСТНЫЙ АНАЛИЗАТОР
Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано, например, для обработки первичной гидрофизической информации.
Известны анализаторы первичной информации. Однако аналоговые анализаторы дают высокую методическую погрешность и не позволяют проводить обработку первичной информации в реальном масштабе времени; цифровые анализаторы содержат громоздкие множительные устройства, сумматоры, устройства задержки и ЗУ большой емкости и недостаточно надежны. Такие анализаторы не могут быть применены для обработки гидрофизической информации.
Цель изобретения — упрощение схемы комплексного анализатора первичной информации, уменьшение его аппаратурного объема и повышение надежности. Эта цель достигается применением в комплексном анализаторе первичной информации статистического кодирования и статистического умножения и включением в схему датчиков случайных чисел с равномерным распределением, счетчиков и регистров сдвига.
Предлагаемый комплексный вероятностный анализатор первичной информации (КВАПИ) позволяет обрабатывать информацию в реальном масштабе времени, вычислять статистические характеристики с требуемой степенью точности по сравнительно коротким первичным рядам. Выходная информация устройства представлена в цифровой форме.
На фиг. 1 представлена блок-схема предла5 гаемого устройства: на фиг. 2 — схема устройства управления.
Оно содержит блок 1 регистров сдвига, блоки статистического кодирования 2 — 5, первый 6 и второй 7 блоки счетчиков, логические
lo схемы «И — ИЛИ» 8, логические схемы «И> (вентили) 9, 10, устройство управления 11 ь цифровой генератор 12.
Блок регистров сдвига 1 содержит L регистров сдвига каждый на и разрядов, предна15 значен для запоминания и хранения входной информации в виде L-разрядного параллельного кода.
Блоки статистического кодирования 2 — 5 предназначены для выработки равномерно
zo распределенных случайных чисел R, в виде
L-разрядного цифрового кода и сравнения их с текущими значениями исследуемой случайной функции f(t), представленными также в виде L-разрядного цифрового кода. При выzs полнении условия j;(t))R; на выходе блока статистического кодирования появляется сигнал («1»); при f; (t) (R; сигнал отсутствует («О»).
Первый блок счетчиков корреляционной
30 функции и дисперсии 6 содержит и счетчиков
342191
3 на Р+К разрядов (2"=N, где N — количество чисел исходного ряда f(t)). Счетчики применяются в качестве интеграторов. По окончании цикла измерения показания каждого счетчика соответствуют значениям ординат корреляционной функции.
Второй блок счетчиков функции спектральной плотности мощности 7 содержит и счетчиков на l разрядов. Выполняет те же функции, что и счетчик б. По окончании цикла измерений показания каждого счетчика соответствуют значениям ординат функции спектральной плотности.
Сборка логических схем «И вЂ” ИЛИ» 8 предназначена для поочередной подачи значений исследуемой функции f(t) на блок 4.
Схемы логического умножения 9 и 10 предназначены для перемножения цифровых потоков с выходов блоков 2 — 5 и представляют собой обычную схему совпадения на два входа.
Устройство управления 11 содержит генератор тактовых импульсов ГТИ с частотой (, двоичный счетчик Сч 1 на Р разрядов, предназначенный для деления частоты поступления тактовых импульсов на Ь (5=2 ), двоичный счетчик Сч 2 íà b разрядов (2 =п), дешифратор Дьи на b входов и М=2 выходов и счетчик N Сч 8 (N=2, где К вЂ” число разрядов данного счетчика). Г1редназначен для подсчета чисел исходного ряда f(t).
Цифровой генератор косинусоидальных функций 12 предназначен для выдачи значений функции cosa в виде цифрового параллельного кода. Устройство работает следующим образом.
По импульсу дискретизации число исходного ряда 1, (1) в виде параллельного L-разрядного кода через входное устройство В, > 1 поступает в блок регистров сдвига. В исходном состоянии триггеры iр1 и Тр2 блока регистров установлены в «О» (первый триггер первого регистра установлен в положение
«1») .
Таким образом, после прохождения и импульсов дискретизации Тр1 устанавливается в положение «1» и открывает вентиль В1 для прохождения импульсов от ГТИ с частотой f.
Все счетчики устройства управления в исходном состоянии установлены в «0». При этом разрешающий сигнал с дешифратора подан на первые входы тех схем «И» в сборке С61
«И — ИЛИ», вторые входы которых подсоединены к и разрядам регистров сдвига.
Таким образом, число исходного ряда F„ (1), находящееся в п разрядах блока регистров через сборку Сб1 «И — ИЛИ» подается на L-разрядную цифровую схему сравнения блока статистического кодирования (БСК) .
При открывании вентиля В1 на вторые входы схемы сравнения БСК2 с частотой f начинают поступать равномерно распределенные случайные L-разрядные числа R;. Схема сравнения работает таким образом, что на ее выходе появляется сигнал «1» в том случае, 5
15 гО г5
65 если выполняется условие F; )R; и сигнал
«О», если F; (R;. Следовательно, на выходе схемы сравнения появляется последовательность «1» и «О», которая подается на первый вход схемы логического умножения «N»>. Переключатель П1 находится в положении I, следовательно, число исходного ряда F; подается на цифровую схему сравнения БСК1.
Принцип работы БСК1, тот же, что и принцип работы БСК2. Таким образом, на второй вход «И»> также подается последовательность «1» и «О», причем первая и вторая последовательности независимы и сохраняют статистические характеристики исходной функции. На схеме «И»> происходит логическое перемножение последовательностей, а результаты умножения через сборку СБ 2
«И»> поступают на вход счетчика Сч4М (х ) .. г, s
Через время 1 — — — Р— —. разрешающий curf У нал с дешифратора Дш подается на первый вход схемы «И» в сборке СбЗ «И — ИЛИ», вторые входы которых подсоединены к n — 1 разрядам блока регистров.
B дальнейшем схема работает как описано выше, только результаты перемножения с выхода схемы <И»> поступают в первый счетчик блока счетчиков Сч1 корреляционной функции на Р+К разрядов. Таким образом, по окончании цикла измерений в этом счетчике записаны значения ординаты автокорреляционной функции при минимальной задержке
Следовательно, весь подцикл измерения длити $ ся Т„= —, По истечении этого времени на f выходе Тр2 появляется сигнал «О» и вентиль В1 запирается. С приходом следующего числа исходного ряда F;t ) подцикл начинается сначала. Для получения взаимокорреляционной функции двух исходных функций fi(t) и f (t) переключатель П устанавливают в положение II, и на вход БСК2 с входного усгройства ВУ2 непосредственно поступают числа исходного ряда F ). Далее процесс повторяется. Следует отметить, что при центрировании исходного ряда в счетчике Сч4М (х ) можно непосредственно получать значение дисперсии Д (Х) . Для получения математического ожидания исходной функции достаточно проинтегрировать числовую последовательность с выхода БСК 1 в счетчике Сч 5 тх. На длительность периода дискретизации исходной функции накладывается следующее условие т„„.„, т„. Точность определения всех рассмотренных c àòèñòè÷åñêèõ характеристик зависит 07 погрешности дискретизации fi(/) и f (t) и от 342191 1 1 вероятностной ошибки 6= —,== — —, которую 12 yS путем увеличения S можно сделать весьма малой, и мало зависит от длины ряда исследуемой функции. Количество чисел в исходном ряде равняется N, поэтому по N+1 числу на выходе счетчика N появляется импульс переполнения. По этому импульсу открывается вентиль В 2, и К-разрядных чисел, соответствующих ординат ам корреляционной функции, начинают поочередно подаваться через сборку «И — ИЛИ» Сб 3 на цифровую схему сравнения БСК с частотой f> — — —. По = f S этому же импульсу устанавливается в «0» блок регистров, На схему сравнения БСК4 с цифрового генератора косинусоидальных функций ГКФ поочередно подаются т значений cos а, отличающихся друг от друга на т радиан, в виде двоичного К-разрядного кода. Частота их поступления также равна f>, Генератор косинусоидальных функций выдает в цифровой форме значения косинусоидальных функций разной частоты. ,Получающиеся на выходах БСК4 и БСКЗ числовые последовательности статистические отображения cos а и К (т) перемножаются на схеме логического умножения «И». Числовой поток, являющийся результатом перемножения, через Сб8 «О » подается на блок счетчиков Сч II, где усредняется. Причем в первом счетчике, по окончании цикла хранится информация об ординате функции спектральной плотности на частоте F>, во втором на частоте F>, и в m-ом счетчике хранится информация об ординате функции спектральной плотности на частоте F. Общее время определения функции спектральной плотности Snm 5 равно 4= †. Число m разрядов счетчиков выбирается, исходя из соотношения 2" )5 W. 10 Предмет изобретения Вероятностный анализатор, содержащий блок регистров сдвига, блоки статистического кодирования, блоки счетчиков, логические 15 схемы «И — ИЛИ», логические схемы «И», устройство управления и цифровой генератор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности устройства, один вход первого блока статистического кодирования со20 единен с выходом устройства управления непосредственно, а другой вход в через блок регистров сдвига, логические схемы «И— ИЛИ», второй блок статистического кодирования, выход устройства управления через 25 цифровой генератор и третий блок статистического кодирования соединен с первым входом первой логической схемы «И», второй вход которой через четвертый блок статистического кодирования соединен с выходом 30 первого блока счетчиков, а выход первой логической схемы «И» подключен ко второму блоку счетчиков, вход первого блока счетчиков соединен со второй логической схемой «И», один вход которой соединен с первым 35 блоком статистического кодирования, а другой вход — со вторым блоком статистического кодирования. 342191 Риг. Составитель Э. Сегина Техред Л. Богданова Редактор Л. Утехина Корректор Е. Зимина Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2001/8 Изд. № 836 Тираж 406 Под.писное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
