Вероятностный спектрокоррелятор

ощФ

Н1еа У

füi5A

32509!!!) 4

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 29.12.72 (21) 1860801/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15,06.74. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 12.11.74 (51) М. Кл. G 06f 15 34

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретении и открытий (53) УДК 681.332.519,2 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Иванов, Л. Я. Кравцов, В. Г. Корчагин, Ю. Б. Садомов и Л. М. Хохлов

Государственное союзное конструкторско-технологическое бюро по проектированию счетных машин и Опытный завод (71) Заявители (54) ВЕРОЯТНОСТНЫЙ СПЕКТРОКОРРЕЛЯТОР

Изобретение относится к области вычислительной техники. Спектрокоррелятор предназначен для вычислений математического ожидания дисперсии, авто- и взаимокорреляционных функций и спектральной плотности в реальном масштабе времени и может найти применение практически во многих областях науки и техники (ядерная физика, гидрометеорология, радиостроение, медицина, электроника и др.), где исследуемые процессы носят случайный характер.

Известны вероятностные спектрокорреляторы, содержащие регистры, блоки вероятностного умножения, цифровые интеграторы, приборы для вычисления в реальном масштабе времени статистических характеристик.

Такие спектрокорреляторы имеют недостаточное быстродействие, не могут работать в режиме грубо-точных измерений, имеют регулируемые и подбираемые элементы и большую структурную избыточность, дороги.

Цель изобретения — создание малогабаритного прибора, позволяющего в реальном масштабе времени (время исчисляется секундами) и с требуемой точностью получить статистические характеристики исследуемого случайного процесса.

Проблема оперативной обработки статистической информации в настоящее время весьма актуальна, так как вынужденное накопление больших объемов исходных данных перед статистической обработкой невыгодно экономически, а в ряде случаев задержка в обработке последних может обесценить их значе5 ние. В этой связи применение вероятностных быстродействующих спецпроцессов имеет существенное преимущество перед использованием для статистического анализа универсальных ЭВМ.

10 Сущность изобретения заключается в гом, что с целью повышения быстродействия и сокращения оборудования выходы двух блоков вероятностного округления соединены сприемными регистрами, выходы одного из регистров

15 связаны через третий блок вероятностного округления с одним входом блока однотакгного умножения и входом многоканального цифрового интегратора со стековой организацией, выходы другого регистра соединены с входом

20 блока сдвигающих регистров и входом четвертого блока вероятностного округления, выход которого подключен к другому входу блока однотактного умножения и входу многоканального цифрового интегратора. Выход бло25 ка сдвигающих регистров соединен со своим входом, выход многоканального цифрового интегратора подключен к входу двух первых блоков вероятностного округления, выход генератора гармонических колебаний соединен

30 с входом одного из приемных регистров.

432509

На чертеже показана структурная схема предлагаемого вероятностного экспресс-спектрокоррелятора.

Спектрокоррелятор содержит блоки 1 — 4 вероятностного округления с переменным числом разрядов, приемные регистры 5, 6 и 7, генератор 8 случайных чисел, блок 9 сдзигающнх регистров, микропрограммные блоки 10 управления, генератор 11 «корреляционного окна» и гармонических функций, блок 12 однотактн ого умножения и многоканальный цифровой интегратор 13 со стековой организацией.

Вычисление автокорреляционпых функций производится по формуле

Л вЂ” е

Я,()= хх „е- 1, 2,...т, N — eQ

i=1 где Л вЂ” длина обрабатываемого ряда чисел, е — количество вычисляемых корреляционных функций.

Вычисление спектральной плотности осноьано на применении Фурье-преобразования к вычисленной предварительно корреляционной функции. т значений действительной части функции спектральной плотности вычисляется по формуле

2 %1 R

S< — — — 3.Н R.cos — ij, т,, i =0,1,2,..., т — 1, 6,=-6= —; 8 — 1 при /+О,т

2

Функция Н; называется функцией «корреляционного окна», вид ее выбирается в зависимости от вида корреляционной функции.

Для вычисления статистических характеристик вначале в блок 9 сдвигающих регистров записываются первые и чисел, затем разрядные двоичные числа подаются íà q-разрядный блок 2, где стохастическим методом округляются до р — q+1 разрядов, и через регистр 6 поступают на вход блока 9. Таким образом записываются т первых чисел массива информации за т рабочих тактов (сдвигов).

При вычислении математического ожидания и корреляционной функции первое число с блока 9 заносится на регистр 5 и через блок

3 в первом такте поступает в интегратор 13.

Производится синхронный сдвиг на блоке 9 и интеграторе и второе значение числа заносится в регистр 7. Первое число из регисгра

5 через блок 3 и второе число через блок 4, округленные до r двоичных разрядов, поступают на блок 12 умножения и результат заносится в интегратор 13. Так продолжается и раз. Данный цикл вычислений повторяется в зависимости от требуемой точности вычислений и массива чисел.

При возведении математического ожидания в квадрат значение математического ожида60

Предмет изобретения

Вероятностный спектрокоррелятор, содержащий два блока вероятностного округления, подключенных к источникам исследуемых сигналов, генератор гармонических функций и

«корреляционного окна», соединенный с перния, находящееся к третьему этапу в последних разрядах интегратора 13, подается на блоки 1 и 2, затем регистры 5 и 6 и через блоки 3 и 4 на блок 12, .после чего результат записывается в интегратор. Этот процесс повторяется многократно, причем количество повторений определяется требуемой точностью вычислений математического ожидания.

Для вычитания квадрата математического

10 ожидания из значений корреляционной функции коды, пропорциональные квадрату математического ожидания, через блок 1 поступают на регистр 5 и через блок 3 — на интегратор 13, где вероятностно вычитаются из m значений точек корреляционной функци к

Затем снова значение т, заносится на регистр 5 и процесс повторяется. Вычисления производятся столько раз, сколько требует точность вычислений данных значений.

20 Для умножения корреляционной функции на «корреляционное окно» последнее, например окно Бартлета, Парзена, Тычки, формируется в генераторе 11 и поступает в регистр 5.

25 Значение корреляционной функции подается через блок 2 и регистр 6 в блок 9, в регистр 7 и через блок 4 на блок 12 умножения.

На другой вход блока умножения поступают значения «корреляционного окна». Результат

50 умножения записывается в интегратор 13.

Так происходит т раз со всеми значениями корреляционной функции. Запись значений корреляционной функции через блок 2 в блок

9 занимает и рабочих тактов.

При вычислении спектральной плотности значения cos аi подаются с генератора 11 на регистр 5 и через блок 3 в блок умножения.

Значение корреляционной функции через регистр 7 поступает на другой вход блока 12.

40 Результаты умножения записываются последовательно в интегратор 13. Многокрагность повторения при умножении на одну точку корреляционной функции значения косинуса определяется точностью вычислений. Затем

45 вырабатываются значения cos 2 ni и процесс повторяется с умножением на вторую ординату корреляционной функции. Так прои ходит m раз. Данный цикл вычислений производится за 2m рабочих тактов.

На этом процесс вычисления заканчивается и данные могут быть выданы на печать. Если принять тактовую частоту работы устройства

1 мГц, то, например, Р„(т) на 128 точек вычисляется за время: Т-0,04 с для N = 128, 55 Т-9 с для У = 16384. Полная статистическая обработка может быть выполнена за время

Т 0,15 с для N = 128.

432509 х(й) Составитель В. Жовииский

Техред Р. Юсипова

Коррек-ор H. Лук

Редактор Т. Юрчикова

Заказ 2о60.! И ад „ »,"о 746 Тир а кк 624 Пс т tile. þå

Ц!!ИИПИ Госсдарстве ного ко .i. ãåòë Совета МинllcT)ol СССР по делам изобретений п открытий

Москва, Ж-35, Рауьнскап наб., д. 4 5

Типогр",ôèÿ, пр. Сапунова. 2 вым регистром, второй регистр, блок сдвига!ощих регис-ров, выход которого подключен к его входу, третий регистр, блок однотактного умножения, подключенный к многоканальному цифровому интегратору, генератор случайных чисел, микропрограммные блоки управления, отличающийся тем, что, с целью повышения его быстродействия, он дополнительно содержит третий и четвертый блоки вероятностного округления, вход третьего блока подключен к первому регистру, а выход — к блоку однотактного умно>кения и к многоканальному цифровому интегратору, входы четвертого блока вероятностного округления соединены с вторым и третьим регистрами соответственно, а выход — с вторым

5 входом блока однотактного умножения и с многоканальным цифровым интегратором, выходы которого подключены к вторым входам первого и второго блоков вероятностного округления, соединенных сеответственно с чер10 вым и вторым регистрамп, один из входов первого регистра подключен к выходу блока сдвигающих регистров.