SU432509A1 - Вероятностный спектрокоррелятор - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области вычислительной техники. Спектрокоррел тор иредназначен дл  вычислений математического ожидани  дисперсии, авто- и взаимокоррел дионных функций и спектральной плотности в реальном масштабе времени и может найти применение практически во многих област х науки и техники ( дерна  физика, гидрометеорологи , радиостроение, медицина, электроника и др.), где исследуемые процессы нос т случайный характер.

Известны веро тностные спектрокоррел торы , содержащие регистры, блоки веро тностного умножени , цифровые интеграторы, приборы дл  вычислени  в реальном маештабе времени статистических характеристик. Такие спектрокоррел торы имеют недостаточное быстродействие, не могут работать в режиме грубо-точных измерений, имеют регулируемые и подбираемые элементы и большую структурную избыточность, дороги.

Цель изобретени  - создание малогабаритного прибора, позвол юш;его в реальном масштабе времени (врем  исчисл етс  секундами ) и с требуемой точностью получить статисгические характеристики исследуемого случайного процесса.

Проблема оперативной обработки статистической информации в насто щее врем  весьма актуальна, так как вынужденное накопление больщих объемов исходных данных неред статистической обработкой невыгодно экономически , a в р де случаев задержка в обработке последних может обесценить их значение . В этой св зи применение веро тностных быстродействующих спецпроцессов имеет существенное преимущество перед использованием дл  статистического анализа универсальных ЭВМ.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что с целью повышени  быстродействи  и сокращени  оборудовани  выходы двух блоков веро тностного округлени  соединены с приемными регистрами, выходы одного из регистров св заны через третий блок веро тностного округлени  с одним входом блока однотакгного умножени  и входом многоканального цифрового интегратора со стековой организацией, выходы другого регистра соединены с входом блока сдвигающих регистров и входом четвертого блока веро тностного округлени , выход которого подключен к другому входу блока однотактного умножени  и входу многоканального цифрового интегратора. Выход блока сдвигающих регистров соединен со своим входом, выход многоканального цифрового интегратора подключен к входу двух первых блоков веро тностного округлени , выход генератора гармонических колебаний соединен с входом одного из приемных регистров.

Ha чертеже показана структурна  схема предлагаемого веро тностного экспресс-спектрокоррел тора .

Спектрокоррел тор содержит блоки 1-4 веро тностного округлени  с переменным числом разр дов, приемные регистры 5, 6 и 7, генератор 8 случайных чисел, блок 9 сдвигающих регистров, микропрограммные блоки 10 управлени , генератор 11 «коррел ционного окна и гармонических функций, блок 12 однотактного умножени  и многоканальный цифровой интегратор 13 со стековой организацией .

Вычисление автокоррел ционных функций производитс  по формуле

N-e

RX(

где Л - длина обрабатываемого р да чисел, е - количество вычисл емых коррел ционных функций.

Вычисление спектральной плотности ос оьано на применении Фурье-преобразовани  к вычисленной предварительно коррел ционной функции.

т значений действительной части функции спектральной плотности вычисл етс  по формуле

5, А ./ соз-г-у, т j(j 1 J I щ

г : О, 1, 2,..., « - 1, 0 S, -; 8у - 1 при у 7 О, т

Функци  Я; называетс  функцией «коррел ционного окна, вид ее выбираетс  в зависимости от вида коррел ционной функции.

Дл  вычислени  статистических характеристик вначале в блок 9 сдвигающих регистров записываютс  первые т чисел, зате.м разр дные двоичные числа подаютс  на (/Рэзр дный блок 2, где стохастическим методом округл ютс  до р - +1 разр дов, и через регистр 6 поступают на вход блока 9. Таким образом записываютс  т первых чисел массива информации за т /рабочих (сдвигов ).

При вычислении математического ожидани  и коррел ционной функции первое число с блока 9 заноситс  на регистр 5 и через блок 3 в нервом такте поступает в интегратор 13. Производитс  синхронный сдвиг на блоке 9 и интеграторе и второе значение числа заноситс  в регистр 7. Первое число из регисгра 5 через блок 3 и второе число через блок 4, округленные до г двоичных разр дов, поступают на блок 12 умножени  и результат заноситс  в интегратор 13. Так продолжаетс  т раз. Данный цикл вычислений повтор етс  в зависимости от требуемой точности вычислений и массива чисел.

При возведении математического ожидани  в квадрат значение математического ожида432509

ни , наход щеес  к третьему этапу в последних разр дах интегратора 13, подаетс  на блоки 1 и 2, затем регистры 5 и 6 и через блоки 3 и 4 на блок 12, после чего результат записываетс  в интегратор. Этот процесс повтор етс  многократно, причем количество повторений определ етс  требуемой точностью вычислений математического ожидани . Дл  вычитани  квадрата математического

ожидани  из значений коррел ционной функции коды, пропорциональные квадрату .математического ожидани , через блок 1 поступают на регистр 5 и через блок 3-на интегратор 13, где веро тностно вычитаютс  из т

значений точек коррел ционной функции. Затем снова значение т заноситс  на регистр 5 и процесс повтор етс . Вычислени  производ тс  столько раз, сколько требует точность вычислений данных значений.

Дл  умножени  коррел ционной функции на «коррел ционное окно последнее, например окно Бартлета, Парзена, Тьюки, формируетс  в генераторе 11 и поступает в регистр 5.

Значение коррел ционной функции подаетс  через блок 2 и регистр 6 в блок 9, в регистр 7 и через блок 4 на блок 12 умножени . На другой вход блока умножени  поступают значени  «коррел ционного окна. Результат

умножени  записываетс  в интегратор 13. Так происходит т раз со всеми значени .ми коррел ционной функции. Запись значений коррел ционной функции через блок 2 в блок 9 занимает т рабочих тактов.

При вычислении спектральной плотности значени  cos ссг подаютс  с генератора 11 на регистр 5 и через блок 3 в блок умножени . Значение коррел ционной функции через регистр 7 поступает на другой вход блока 12.

Результаты умножени  записываютс  последовательно в интегратор 13. Многократность повторени  при умножении на одну точку коррел ционной функции значени  косинуса определ етс  точностью вычислений. Затем

вырабатываютс  значени  cos 2 at и процесс повтор етс  с умножением на вторую ординату коррел ционной функции. Так происходит т раз. Данный цикл вычислений производитс  за 2ш2 рабочих тактов.

На этом процесс вычислени  заканчиваетс  и данные могут быть выданы на печать. Если прин ть тактовую частоту работы устройства 1 мГц, то, например, RX(T. на 128 точек вычисл етс  за врем : ,04 с дл  JV 128,

с дл  Л 16384. Полна  статистическа  обработка может быть выполнена за врем  Г -0,15 с дл  /V 128.

Предмет изобретени 

Веро тностный Спектрокоррел тор, содержащий два блока веро тностного округлени , подключенных к источникам исследуемых сигналов , генератор гармонических функций и «коррел ционного окна, соединенный с первым регистром, второй регистр, блок сдвигающих регистров, выход которого подключен к его входу, третий регистр, блок однотактыого умножени , подключенный к многоканальному цифровому интегратору, генератор случайных чисел, микропрограммные блоки управлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  его быстродействи , он дополнительно содержит третий и четвертый блоки веро тностного округлени , вход третьего блока подключен к первому регистру, а выход- к блоку одпотактного умножени  и к

многоканальному цифровому интегратору, входы четвертого блока веро тностного округлени  соединены с вторым « третьим регистрами соответственно, а выход - с вторым входом блока однотактного умнол :ени  и с многоканальным цифровым интегратором, выходы которого подключены к вторым входам первого и второго блоков веро тностного округлени , соединенных соответственно с первым и вторым регистрами, один из входов первого регистра подключен к выходу блока сдвигающих регистров.