SU1260973A1 - Устройство дл определени момента разладки случайных процессов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано дл  аппаратурного анализа случайных процессов в системах сбора и обработки информации. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет определени  момента разладки дл  многомерных случайных процессов . Дл  этого в устройство введены ш блоков сортировки, k квадраторов , k реверсивных счетчиков, дешифратор и блок управлени . Устройство позвол ет перейти к исследованию реализаций многомерных случайных процессов , согласованно учитыва  инфор- машло об изменении веро тностных характеристик , содержащихс  в поведении отдельных компонент, определ ть более широкий класс моментов разладки , в частности, не про вл ющихс  в поведении первых моментных функций (среднего, дисперсии и др.) входных процессов. 6 ил,. 1 табл. о (Л

Description

i1

Изобретение относитс  к специализированным средствам вычислительной техники и может бытг использовано дл  аппаратурного анализа случайньос процессов в системах сбора и обработки информатщи.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем определени  момента разладки дл  многомерных случайных процессов.

В устройстве на выходе сумматора определ ютс  текущие значени  индикаторной функции

К,1

...ii (: -5

еТ e:7i е,,„.,г„ Е

Cil V Z

где . ..-av

разбиение оси значений i-й копоненты npoi;ec- са;

п , Г m m An n - йр-ап (X,,xap Эр

П - Ь I Vl Cln-l

непересекающиес  области фазового пространства

k(k, + 1 )х.. .x(km+l) - общее число таких областейi r ,5L р количество попаданий в область А р Р

t-, ... jCoi

значений процесса, наблюдаемых соответственно в левой () и правой (ifrj i+L-1)част х скольз щего окна шириной с центром в точке i ,

Этим обеспечиваетс  последовательный анализ различи  многомерньпс эмпирических распределений исследуемого проце,сса. Моменту разладки соответствует положение максимума в последовательности S;. Дл  исключени  случайных колебаний в р ду S; его значени  сгла ;иваютс  и затем принимаетс  решение о наличии экстремума .

На фиг, 1 представлена функц го- нальна  схема устройства, на фиг, 2 схема блока управлени  -, на фиг, 3 - схема преобразовател  кода,- на фиг, 4 - схема шифратораj на фиг„ 5 схема интерпол тораj на фиг. 6 - схема блока определени  экстремума,

Устройство дл  определени  момента разладки содержит сумматор 1, интерпол тор 2, блок 3 определени  экстремума, m блоков сортировки 4, информационные входы 5 устройства, д дешифратор 6, k квадраторов 7, k реверсивных счетчиков 8, блок 9 управ609732

лени , управл ющие св зи 10-13, выхор 14 устройства.

Блок 4 состоит из входного регистра 15, мультиплексора 16, шифратора

5 17, регистра 18, группы компараторов 19 и св зей 20, 12 и Z1,

Блок 9 управлени  содержит генератор 22 импульсов, счетчики 23 и 24 по модулю R, счетчик 25 адреса,

0 счетчик 26 по модулю L, триггеры 27- 29, элемент ИЛИ 30, элементы И 31-33, одновибратор ЗА, элементы 35-39 задержки и вход 40 начальной установки.

Дешифратор кода состоит из pets гистра 41, группы из {т-1) умножителей 42, сумматора 43 и дешифратора 44«.

Шифратор 17 содержит инверторы 45 и 46, элементы И-НЕ 47-49 и элемент

20 ИЛИ-НЕ 50. .

Интерпол тор 2 образуют регистр 51, сумматор 52 и делитель 53 на три. Блок определени  экстремума 3 содержит регистр 54, компаратор 55,

25 двоичный счетчик 56 и регистр 57.

Устройство работает следующим образом .

Перед началом работы на вход 40 начальной установки блока 9 управле3Q ни  подаетс  импульс высокого уров- н , под действием которого счетчики 23-26 и триггеры 27-29 устанавливаютс  в нулевое состо ние.На инверс-- ном выходе триггера 27 устанавливаетс  высокий уровень напр жени  и

5 импульсы с выхода генератора 22 через элемент И 32 поступают на С-вхо- ды входных регистров 15 блоков 4 сортировки. По этим сигналам происходит заполнение регистров 15 от- . счетами входного процесса, поступающими на входы устройства 5, После того в как генератор 22 сформирует R импульсов, на выходе счетчика 23 по вл етс  высокий уровень, который

переводит триггер 27 в единичное

состо ние,. При этом прекращаетс  поступление импульсов на выход элемента И 32, а на выходе элемента И 31 по вл ютс  импульсы, которые посту50 пают на С-входы счетчиков 24 и 26 и через элемент И 33 на С-вход счетчика 25 и входы элементов 35 и 36 задержки, С каждым импульсом, поступающим на С-вход, счетчик 25 адре55 са формирует очередной адрес дл  мультиплексоров 16 блоков ,4, в результате чего на первые входы компараторов 19 поочередно поступают от40

счеты, записанные в регистрах 15, Элемент 35 задержки с беспечивает прохождение импульсов на управл ющие входы компараторов 19 с задержкой, необходимой дл  срабатывани  мультиплексоров 16, выбирающих из регистров 15 очередные значени . Компараторы 19 сравнивают отсчеты компонент процесса, поступающие на их первые входы, с границами интервалов а - , предварительно записанными в регистрах 18. Таким образом, код на выходах компараторов 19 1-го блока 4 соответствует положению текущего отсчета i-й компоненты входного процес- 5 8. На С-входы реверсивных счетчиков

са на числовой оси. Шифратор 17 i-ro блока 4 преобразует поступающий на его входы код в двоичный согласно следующей таблице истинности.

20

Прим е

н и е: kj хран щихс 

1

количе- в регист

целое число

ч г 1

ство границ ag. ре 18j Р; - минимальное удовлетвор ющее соотношению (k; + (таблица соответствует случаю равен- ства)..

Пример реализации таблицы истинности дл  , Pj 3 приведен на фиг. 4.

- Коды с шифраторов 17 блоков 4 по- ступают на дешифратор 6, который каждой комбинации двоичных кодов ,...,щ ставит в соответствие номер области Ag,,.. g в виде вьщачи разрешающего сигнала на один из ре- версивных счетчиков 8, число которых k(k4+1)x...x() равно общему количеству таких областей.

Выходной сигнал дешифратором 6 формируетс  следующим образом.

На первый вход сумматора 43 пос.ту пает код Е, с выхода первого блока 4, на BxojG bi с по w -и поступают

260473, 4

значени  ,...,f умноженные на содержийое соответствующих  чеек ре- f гистра 41, в котором хран тс  значени  (k,+l),(l,+l)(),...,(ki+l) (kj+1 )х.. .x(k,,+ 1) . На вход дешифратора 44 поступает двоичный код, отвечающий значению b(,lj ,...,,) ,) + -.- + тЛ fk; + l), однозначно определ ющй й область Ag j . 10 которой принадлежит текущий отсчет многомерного входного процесса. На соответствующем выходе дешифратора 44 по вл етс  сигнал разрешающий работу своего реверсивного счетчика

8 поступают сигналы с выхода элемента 36 задержки, который задерживает импульсы на врем , необходимое дл  срабатывани  компараторов 19, шифраторов 17 и дешифратора 6.

25

30

5

0

5 0

5

Таким образом, дл  каждого многомерного отсчета, хран щегос  в регистрах 15, измен етс  содержимое одного из реверсивных счетчиков 8, причем дл  отсчетов, соответствующих левой части окна, содержимое счетчиков увеличиваетс  на единицу, а дл  правой части - уменьшаетс  на единицу. Это достигаетс  тем, что после поступлени  L-ro импульса на вход счетчика 26 триггер 29 устанавливаетс  в единичное состо ние, измен   сигнал на входах ±1 реверсивных счетчиков 8. После того, как на вход счетчика 24 поступает R-й импульс , триггер 28 устанавливаетс  в единичное состо ние, дальнейшее прохождение импульсов на выход элемента И 33 прекращаетс  (нее R отсчетов в регистрах 15 перебраны) и на выходы одновибратора 34 формируетс  импульс, разрешающий сумматору 1 произвести сложение квадратов содержимых реверсивных счетчиков 8 и получить на выходе величину S;. Элемент 37 задержки обеспечивает сра- батьшание сумматора 1 после завершени  переходных процессов в устрой-, стве и по влени  на выходах квадраторов 7 окончательных значений. С выхода элемента 39 задержки на второй вход интерпол тора 2 поступает импульс, разрешающий прием информа- ции с выхода сумматора 1. На выходе элемента задерзЬси 38 формируетс  импульс , разрешающий работу блока 3 определени  экстремума.

Предустановка блока 9 управлени  дл  организации записи очередного отсчета и анализа обновленной выборки .производитс  импульсом, поступающт-гм с выхода одновибратора 34 на }зход счетчика 23 и второй вход элемента ИЛИ 30, в результате чего счетчик 23 устанавливаетс  в единичное, а счетчики 24-26 и триггеры 29-27 - в нулевое состо ни . Первый импульс с выхода генератора 22 вызывает по вление на выходе счетчика 23 импульса высокого уровн . Следовательно, описанный выше цикл работы устройства повтор етс  вновь с тем отличием, что в регистры 15 записываетс  один новый отсчет входного процесса (происходит сдвиг скольз щего окна). Импульсы , обеспечивающие сдвиг регистра 15s поступают также на R -входы реверсивных счетчиков 8, вызыва  их обнуление перед каждым новым циклом.

Интерпол тор 2 обеспечивает сглаживание значений S- . На фиг. 5 приведен пример реализации простейшего осреднени  по трем точкам. Сумматор 52 выдает через делитель 53 на выход интерпол тора 2 текущее среднее значение S; , поступающее в регистр 5

Компаратор 55 блока 3 определени  экстремума сравнивает каждое новое значение, поступающее на первый вход блока, с содержимым регистра 54, где хранитс  максимальное из предыдущих значений входного р да. Б случае регистрации экстремума по сигналу компаратора 55 в регистр 54 заноситс  новое значение, а в регистр 57 содержимое счетчика 56, осуществл ющего подсчет числа обработанных входных значений. В результате в регистре 57 записываетс  пор дковый номер максимального значени  в сглаженной последовательности S; , соответствующее моменту разладки входного процесса .

Claims (1)

1. Устройство дл  определени  момента разладки случайных процессо}3, содержащее сумматор, интерпол тор, блок определени  экстремума, информационный вход которого соединен с выходом интерпол тора, информационный вход которого подключен к выходу сумматора, отличающее, с  

260973S

тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем определени  момента разладки дл  многомерных случайных процессов, в него 5 введены m блоков сортировки, k квадраторов , k реверсивных счетчиков, дешифратор, блок управлени , содержащий счетчик адреса, одновибратор, счетчик по модулю L, счетчики по мо 0 дулю R, триггеры, элементы И, -элементы задержки, элемент ИЛИ, генератор .импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И и входом синхрони15 зации первого счетчика по модулю R, выход которого подключен к входу установки в единицу первого триггера, инверсный и пр мой выходы которого соединены соответственно с вторым

20 входом первого .элемента И и вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к входам синхрониз - ц ц второго счетчика по модулю R, счетчика по модулю L и первому входу

25 третьего элемента И, второй вход которого объединен с инверсным входом одновибратора и соединен с инверсным выходом второго триггера, вход установки в ноль которого объединен с входами установки в ноль первого и третьего триггеров, второго счетчика по модулю R, счетчика по модулю L, счетчика адреса и подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого объединен с входом установки в ноль первого счетчика по модулю R и  вл етс  входом начальной установки устройства , входы первого и второго элементов задержки объединены с входом синхронизации счетчика адреса и соединены с выходом третьего элемента И, входы третьего, четвертого, ; п того элементов задержки, вход установки в единицу первого счетчика по модулю R и второй вход элемента ИЛИ объединены и подключены к выходу одновибратора, выходы второго счетчика по модулю R и счетчика по модулю L соединены соответственно с входами установки в единицу второго и третьего триггеровS выход первого элемента И подключен к входу синхронизации блока сортировки, (), так- товьй вход которого соединен с выходом первого элемента задержкиj вход, второго элемента задержки подклйчен к входам синхронизации реверсивных счетчиков, выходы управлени  реверсом которых соединены с пр мым выхо 30

35

40

45

50

55

дом третъето триггера, выход счетчика адреса подключен к адресному входу блока селекции отсчетов, выход третьего элемента задержки соединен с входом синхронизации сумматора j-й () информационный вход которого подключен к выходу j-ro квадратора, первый и второй входы которого соединены с выходом j-ro реверсивного

счетчика, вход разрешени  счета кото- Q плексора, второй вход j-ro компарарого подключен к j-му выходу дешифратора , i-й вход которого соединен с выходом i-го блока селекции, выходы сброса реверсивных счетчиков подключены к выходу первого элемента И, вход синхронизации интерпол тора подключен к выходу п того элемента задержки, выход четвертого элемента задержки соединен с входом синхронизации блока определени  экстремума , выход блока определени  экстремума  вл етс  выходом устройства , информационный вход k - го блока селекции отсчетов  вл етс  i-м

тора соединен с J-M выходом регистра , вход синхронизации объединен и подключен к тактовому входу блока сортировки, адресный вход которого

15 соединен с адресным входом мультиплексора , j-й информационный вход кот Ьрого подключен к j-му выходу входного регистра, информационный вход которого соединен с информа20 ционным входом блока сортировки, выход шифратора подключен к выходу блока сортировки, вход синхронизации которого соединен с входом синх- понизации второго регистра.

г Wrr-

icTWHi

ш

i

 ис .юрь1ацнонным входом устройства.

2, Устройство по п. I, отличающеес  тем, что блок сор- тировк и содержит входной регистр, мультиплексор, регистр, k компараторов , шифратор, j-й вход шифратора соединен с выходом j-ro компаратора , первые входы компараторов объединены и подключены к выходу мультитора соединен с J-M выходом регистра , вход синхронизации объединен и подключен к тактовому входу блока сортировки, адресный вход которого

соединен с адресным входом мультиплексора , j-й информационный вход кот Ьрого подключен к j-му выходу входного регистра, информационный вход которого соединен с информационным входом блока сортировки, выход шифратора подключен к выходу блока сортировки, вход синхронизации которого соединен с входом синх- понизации второго регистра.

{)

i3

J.

иг.1

QG

9иг.2

J

4

(PU2.

игЛ

Редактор Л.Пчелинска  Техред М.Ходанич

Заказ 5234/51Тираж 671Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород,ул. Проектна , 4

(Риг.5

r-D

57

Фиг.б

Корректор Л.Пилипенко