SU732883A1 - Веро тностный спектрокоррел тор - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике и предназначено дл  вычислени  математического ожидани , диспер- сии, авто- и взаимокоррел ционных функций , спектральной плотности и условной энтропии любого из двух случайных процессов с зависимыми отчетами в реальном времени и может примен тьс  во многих област х науки и техники ( дерна  физика, гидрометеорологи , геофизика . Электроника, медицина и др.). где исследуемые процессы нос т случайный характер.

Известен веро тностный спектрокоррел тор , содержащий четьфе блока веро тностного округлени , два из которых подключены к источникам исследуемых сигналов, вход третьего блока подключен к первому регистру, а выход - к блску оцнотактного умножени  и к многоканальному цифровому интегратору, входы четвертого блока веро тностного округлени  соединены со вторым и третьим регистрами соответственно, а выход - с вторым

ВХОДОМ блсжа однотактного умножени  и с многоканальным цифровым интегратором , генератор гармонических функций и KoppensfflHOHHoro окна , соединешагй с первым регистром, второй регистр, блок сдвигающих регистров, выход которого подключен к его входу, третий регистр , блок однотактного умножени , подключенный кцифровому интегратору, генератор случайных чисел и микропрограм10 мньй блок управлени  1Q .

Недостатки спектрокоррел тора - ограниченные функциональные возможности.

Известен также веро тностный спектрокоррел тор , позвол ющий проводить

15 вычисление безусловной энтропии любого из двух случайных процессов, который содержит первый и второй блоки веро тностного округлени , первые входы которых  вл ютс  с.оответствзгющими входами

20 устройства, вторые входы подключены к первому и второму выходам счетчика шага квантовани , третий и четвертый блоки веро тностного округлени , информаци7 онные входы которых соединены соответс венно с выходами первого и второго регистров , информационные входы которых соединены с выходам блс са сдвигающих регистров охваченного обратной св зью и подключенного входом к выходу третье го регистра, выход которого соединен с управл ющим входом четвертого блока веро тностного округлени , выход которого подключен к первому входу бло1са о нотактного умножени , второй вход которого соединен с выходом третьего блока веро тностного округлени , блок посто нной пам ти, первый вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации , вход которого подключен к выходу генератора случайных чисел, выход блока посто нной пам ти соединен со вхо дом сумматора, выход которого подклю чен ко второму входу первого регистра Недостаток спектрокоррел тора - труд ность вычислени  условной энтропии, что существенно сужает его функциональные возможности. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей веро тностного спектрокоррел тора. Цель достигаетс  тем, что он дополнительно содержит блок оперативной паMJJTH: дешифратор, регистры старшего и младшего разр дов адреса и блок распределени , входы которого подключены соответственно к выходам первого и вто рого блоков веро тностного округлени  и ко второму выходу блока синхрониза-. ции, а выходы соответственно к .третьим входам первого и второго блоков веро тностного округлени , к входу третьего регистра, к третьему входу первого реги стра, ко входу счетчика шага квантовани , ко входам регистров старшего и мл шего разр дов адреса, выходы которых через дешифратор соединены с одним входом охваченного обратной св зью бло оперативной пам ти, другие входы которо го подключены соответственно к выходам третьего и четвертого блоков веро тностного округлени , к выходу блока однотактного умножени , выходы блока- оперативной пам ти подключены ко вт рому входу блока посто нной пам ти и к четвертым входам первого и второго блокрв веро тностного округлени . На чертеже представлен веро тностный спектрокоррел тор. Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 блсжи 34 веро тностного округлени  с переменным числом разр дов, при этом первые входы блоков 1 и 2 веро тностного округлени  подключены к источникам исследуемых сигналов У (О и X{t) . Информационные входы блоков 3 и 4 соединены соответственно с выходами первого 5 и второго 6 регистров. В устройстве используетс  третий регистр 7 и генератор случайных чисел 8. Информацион .нЫе входы -регистров 5 и 6 соединены с выходом блока 9 сдвигающих регистров охваченного обратной св зью и подключенного входом к выходу третьего регистра 7, выход которого соединен с управл ющим входом блока 4 веро тностного округлени . Устройство содержит также блок 10 посто нной пам ти. Выход блока 4 пошшючен к первому входу блока 11 однотактного умножени . Второй вход блока 11 соедш1ен с выходом третьего блока 3 веро тностного округлени . В устройство введены блок оперативной пам ти 12, блок 13 распределени , счетчик 14 шага квантовани , регистры старшего 15 и младшего разр дов 16 и дещифратор 17. Блок 10 посто нной пам ти первый вход которого соединен с первым выходом блока 18 синхронизации, а выход - со входом сумматора 19, предназначен дл  использовани  в качестве генератора коррел ционного окна и гармонических функций, а тшсже дл  хранени  значений функций Г} - Р И в качестве микропрограммного устройства управлени . Выход генератора 8 случайных чисел подключен к входу блока 18 синхронизации, а второй вход первого 5 регистра соединен с выходом сумматора 19. При этом блок 13 распределени , входы которого подключены соответственно к выходам первого 1 и второго 2 блоков веро тностного округлени  и ко второму выходу блока 18 синхронй:зации, подключен к третьим входам 1 и, 2 блоков веро тностного округлени , -к входу третьего регистра 7, К третьему входу первого регистра 5, ко входу счетчика 14 шага квантовани , ко входам регистров старшего 15 и младшего 16 разр дов адреса, выходы которых через дешифратор 17 соединены с одним из входов блока 12 оперативной пам ти, охваченного обратной св зью, другие входы которого подключены соответственно к выходам блоков 3 и 4 веро тностного округлени  и к выходу блока 11 однотактного умножени  а вы57 ходы блсжа 12 оперативной пам ти подключены соответственно ко второму входу блока 10 посто нной пам ти и к четвёртым входам блсжов 1 и 2 веро тност ного окрзгглени . Отчисление автокоррел шюнных функций производитс  по формуле е-0;дЯ,...,т- А , i V V J . где М -длина обрабатываемого р да чи сел, .т-.-количество вычисл емых точек коррел ционной функции. Вычисление спектральной плотности основано на применении Фурье-преобразовани  к вычисленной предварительно коррел ционной функции. т значений действительной части Фун ,„ ции спектральной плотности вычисл етс  по формуле (P)). P 0,A,2,... о- гл i - Функци  Bf называетс  функцией коррел ционного окна, вид ее выбираетс  в зависимости от вида коррел ционной функции. Вычисление условий энтропии Н{х/у) на один счет случайной последовательности с зависимыми отчетами производитс  по формуле По По H(x/v) -. 2.P,eog Pj+an, где V, X - предшествующий и последующий отсчеты, PJV - веро тности прин ти  соседними отчетами V, X соот ветственно j -го и | -го состо ний; Пд- выбранное фиксированное чис ло возможных состо ний (градаций); П - число возможных состо ний ( градаций;); О - поправочный коэффициент, учитывающий отличие фактического числа градаций VTi- о фиксир о ванного числа градаций г , вычисл емый как o.,-eog,S, Дл  вычислени  статистических харак теристик в блек 9 сдвигающих регистров , 3 записываютс  первые m чисел, затем rV разр дные двоичные числа подаютс  на Пд- разр дный блок 2, где стохастическим методом округл ютс  на п -() разр дов, и через блок 13, третий регистр 7 поступают на вход , блока 9. Таким образом записываютс  m первых чисел массива информации за m рабочих тактов. При вычислении математического ожидани  и коррел ционной функции первое число с блока 9 заноситс  на первый регистр 5 и через блок 3 в.первом такте поступает в блок 12. Производитс  синхронный сдвиг на блоках 9 и 12 и второе значение числа заноситс  во второй 6 регистр. Первое число из регистра 5 через блок 3 и второе число через блок 4 округленные до ft двоичных разр дов, i поступают на блок 11 умножени  и результат заноситс  в блек 12 оперативной пам ти, что повтор етс  m раз. Цикл вычислений повтор етс  в зависимости от требуемой точности вычислений и массива чисел. При возведении математического текидани  в квадрат значение математичес-;кого ожидани , наход щеес  в последних разр дах блока 12 подаетс  на блоки 1 и 2, затем через блок 13,регистры 5 и 6 и через блоки 3 и 4 на блок 11, после чего результат записываетс  в блок 12 оперативной пам ти. Этот процесс повтор етс  многократно, причем количество повторений определ етс  требуемой точностью вычислени  математического ожидани . Дл  вычислени  квадрата математического ожидани  из значений коррел ционной функции .коды, пропорциональные квадрату математического ожидани , через блоки 1 и- 13 поступают на регистр 5 и через блок 3 - на блок 12, где веро тностно вычитаютс  из m значений точек коррел ционной функции. Затем снова значение m 1 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 блоке Ю посто нной пам ти и сумматоре 19, а затем поступает в регистр 5. Значение коррел ционной функции подаетс  через блоки 2,13 . и регистр 6 в блок 9, в регистр 7 и через блсж 4 на блок 11 однотактного умйожени . На другой вход блока умножени  поступают значени  коррел ционного окна. Результат умножени  записываетс  в блоке 12 оперативной пам ти . Так происходит пп раз со всеми значени ми коррел ционной функции. При вычислении спектральной плотности значени  cos Ok . .подаютс  через блоки 10 и 1& на регистр 5 и через блок 3 в блок 11. Значение коррел ционной функции через регистр 7 поступает на другой вход блока 11.Результаты умножени  записываютс  последовательно в блок 12. Многократность повторе-, ни  при умножении на одну точку коррел ционной функции значени  косинуса определ етс  точностью вычислений. Затем вырабатываютс  значени  cos 2 сА и процесс пов.тор етс  с умножением на вторую ординату коррел ционной функции. Так происходит m раз. Данный цикл вычислений производитс  за 2т рабочих тактов. Дл  вычислени  условной энтропии ц(-х. с помощью блока 18 синхронизации и блока 13 (распределительного отключаетс  от блоков 1 и 2 веро тност ного округлени  генератор случайных чисел 8 и подключаетс  счетчик 14 шага квантовани . Счетчик шага квантовани  14, подключений к блокам 1 и 2, определ ет число .градаций, содержа.щихс  в паре отсчетов лл и т. д. С помощью блока 13 (распределительного ) в соответствии с числом определенной градации устанавливаетс  код адреса на регистрах 15 старшего и 16 младшего разр дов адреса. При этом .регистр 15 старшего разр да соответствует номеру зоны, определ емой по первом отсчету из совокупности двух отсчетов и  вл ющейс  функцией от числа градаций ( , содержащихс  в данном отсчете а регистр 16 младшего разр да соответ вует номере  чейки блока 12 оперативной пам ти внутри зоны, определ емой по второму отсчету и равной числу градаций J , содержащихс  во втором отсчете . Затем код адреса деши(|руетс  в блоке 17 и поступает на вход блока 12 Дл  подсчета количества отсчетов (Kj; или К , }, попавших в соответствующую  чейку блока 12, используетс  счетчик, расположенный в блоке 12, который уве личивает содержимое этой  чейки на еди ницу. Величины К, и К-j служат аргументами фу1ш:ций г -PtooJP. значени  .которых хран тс  в блоке 10 посто нной пам ти. Далее вычисление условной энтропии сводитс  к суммированию в блоке 19 значений г| , считанных из блока 10 по адресам, определ емым содержимым  чеек Kj и Kj, блока 12, с соответствующим поправочным коэффициентом csj, значени  которых также хран тс  в блоке 10 посто нной пам ти. Форм, ула изобретени  Веро тностный спектрокоррел тор, содержащий первый и второй блоки веро тностного округлени , первые входы которых  вл ютс  соответствующими входами устройства, вторые входы подключеньг к первому и второму выходам счетчика шага квантовани , третий и четвертый блоки веро тностного округлени . информационные входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго регистров, информационные, входы которых соединены с выходом блика сдвигающих регистров, охваченного обратной св зью и подключенного входом к выходу третьего регистра, выход которого соединен с управл ющим входом четвертого блока веро тностного округлени , выход которого подключен к первому входу блока однотактного умножени , второй вход которого соединен с выходом третьего блока веро тностного округлени , бдок посто нной пам ти, первый вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, вход которого подключен к выходу генератора случайных чисел, выход блока посто нной пам ти соединен со входом сумматора, выход которого подключен ко второму входу первого регистра , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, веро тностный спектрокоррел тор дополнительно содержит блок оперативной пам ти, дешифратор, регистры старшего и младшего разр дов адреса н блок распределени , входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго блоков веро тностного округлени  и ко второму выходу блс са синхронизации, а выходы соответственно к третьим входам первого и второго блоков веро тностного округлени , к входу третьего регистра, ктретьему входу первого регистра, ко входу счетчика шага квантовани , ко входам регистров старшего и младшего разр дов адреса, вы ходы которых через дешифратор соедине .ны с оданм входом охваченного обратной св зью блока оперативной пам ти, другие входы которого подключены соответственно к выходам третьего и четвертого блсков веро тностного округлени  к выходу блсжа однотактного умножени  выходы блока оператавной пам ти подключены соответственно ко второму входу блока посто нной пам ти и к четвертым входам первого и второго блоков веро тностного округлени . 73 10 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе1 ,Авторское свидетельство СССР Nb 432509, кл. G 06 F 15/34, 1974. 2.Авторское сш1детельство СССР по за вке № 2148125/24, кл. Q Об F 15/34, .1975.

Claims (1)

¹⁰ Формула изобретения

Вероятностный спектрокоррелятор, содержащий первый и второй блоки вероятностного округления, первые входы ко¹⁵ торых являются соответствующими входами устройства, вторые входы подключены к первому и второму выходам счетчика шага квантования, третий и четвертый блоки вероятностного округления, ²⁰ информационные входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго регистров, информационные, входы которых соединены с выходом блока сдвигающих регистров, охваченного обратной 25 связью и подключенного входом к выходу третьего регистра, выход которого соединен с управляющим входом четвертого блока вероятностного округления, выход которого подключен к первому входу блока ³⁰ однотактного умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего блока вероятностного округления, блок постоянной памяти, первый вход которого соединен с первым выходом блока ³⁵ синхронизации, вход которого подключен к выходу генератора случайных чисел, выход блока постоянной памяти соединен со входом сумматора, выход которого подключен ко второму входу первого регистра, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, вероятностный спектрокоррелятор дополнительно содержит блок оперативной памяти, дешифратор, регистры старшего и младшего разрядов адреса и блок распределения, входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго блоков вероятностного округления и ко второму выходу блока синхронизации, а выходы соответственно к третьим входам первого и второго блоков вероятностного округления, к входу третьего регистра, ктретьему входу первого регистра, ко входу счетчика шага ⁵⁵ квантования, ко входам регистров старшего и младшего разрядов адреса, выходы которых через дешифратор соединены с одним входом охваченного обрат732883 ной связью блока оперативной памяти, другие входы которого подключены соответственно к выходам третьего и четвертого блоков вероятностного округления к выходу блока однотактного умножения выходы блока оперативной памяти подключены соответственно ко второму входу блока постоянной памяти и к четвертым входам первого и второго блоков вероятностного округления.