Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
RU2541904C1 - Method for digital generation of continuous random process of arbitrary length - Google Patents
[go: Go Back, main page]

RU2541904C1 - Method for digital generation of continuous random process of arbitrary length - Google Patents

Method for digital generation of continuous random process of arbitrary length Download PDF

Info

Publication number
RU2541904C1
RU2541904C1 RU2014103979/08A RU2014103979A RU2541904C1 RU 2541904 C1 RU2541904 C1 RU 2541904C1 RU 2014103979/08 A RU2014103979/08 A RU 2014103979/08A RU 2014103979 A RU2014103979 A RU 2014103979A RU 2541904 C1 RU2541904 C1 RU 2541904C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
points
block
length
blocks
sequence
Prior art date
Application number
RU2014103979/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Юрьевна Афанасьева
Юрий Яковлевич Бетковский
Виктор Николаевич Яковлев
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка"
Priority to RU2014103979/08A priority Critical patent/RU2541904C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2541904C1 publication Critical patent/RU2541904C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: method comprises generating a continuous random process of an arbitrary and given length using discrete digital transforms for controlling multiple vibrating tables during tests thereof using cyclically variable buffers for DMA.
EFFECT: faster conversion with fast correction loop.
6 dwg

Description

Изобретение относится к способам создания широкополосных случайной процессов с заданными собственными спектральными плотностями мощности и может быть использовано в приборостроении, машиностроении, вычислительной технике для создания, в частности, многоканальных автоматических систем, в испытаниях на вибростойкость к воздействиям случайной вибрации и т.д.The invention relates to methods for creating broadband random processes with predetermined intrinsic power spectral densities and can be used in instrumentation, mechanical engineering, computer technology to create, in particular, multi-channel automatic systems, in tests for vibration resistance to the effects of random vibration, etc.

Генерация во временной области случайного сигнала x(t), имеющего нормальный закон распределения амплитуд, производится по известному алгоритму («Автоматическое управление вибрационными испытаниями», Библиотека по автоматике, вып. 579, М., Энергия, 1978 г.) путем формирования во временной области на основе заданного спектра амплитуд последовательности (временного блока a 1) вещественных чисел a 1i (i=0, 1, …, N-1) в форме разложения Райса-Пирсона с шагом дискретизации Δt [сек] и преобразования полученной последовательности в непрерывный во времени случайный сигнал длиной TБ=N·Δt=1/Δf [сек], обратно пропорциональной шагу квантования спектра амплитуд сигнала по частоте Δf.The generation in the time domain of a random signal x (t), having the normal law of distribution of amplitudes, is carried out according to the well-known algorithm (“Automatic control of vibration tests”, Automation Library, issue 579, M., Energy, 1978) by generating in the time regions based on a given spectrum of amplitudes of the sequence (time block a 1 ) of real numbers a 1i (i = 0, 1, ..., N-1) in the form of a Rice-Pearson expansion with a sampling step Δt [sec] and converting the resulting sequence into continuous waveform service time ayny signal length T B = N · Δt = 1 / Δf [sec] is inversely proportional to the step signal amplitudes of the spectrum of the quantization frequency Δf.

Все названные признаки присутствуют в предлагаемом способе. Как правило, при виброиспытаниях реальных объектов требуется реализация случайных процессов значительной длины, что создает проблемы с управлением в реальном времени с быстрой петлей коррекции.All of these features are present in the proposed method. As a rule, when vibration testing of real objects requires the implementation of random processes of considerable length, which creates problems with real-time control with a quick correction loop.

Предлагаемым изобретением решается задача генерирования непрерывного случайного процесса произвольной заданной длины легко реализуемым на стандартном однопроцессорном компьютере методом дискретных цифровых преобразований, не требующим большого объема вычислений, времени и памяти, что существенно при создании систем управления в реальном времени с быстрой петлей коррекции, например, для управления несколькими вибростендами при испытаниях.The present invention solves the problem of generating a continuous random process of an arbitrary given length easily implemented on a standard uniprocessor computer by a method of discrete digital transformations that do not require a large amount of computation, time and memory, which is essential when creating control systems in real time with a fast correction loop, for example, for controlling several vibration stands during testing.

Предлагается способ формирования непрерывного случайного процесса произвольной длины путем цифровой генерации во временной области на основе заданного спектра амплитуд сигнала последовательностей вещественных чисел a ri (i=1, 2, …; i=0, 1, …, N-1) в форме разложения Райса-Пирсона с шагом дискретизации Δt [сек] (временных блоков a r, длиной TБ=NΔt); построения косинусоидального окна Ханна на длине THANN=(4·n-3) точек (n<<N, например, n=N/10):A method is proposed for generating a continuous random process of arbitrary length by digital generation in the time domain based on a given spectrum of signal amplitudes of sequences of real numbers a ri (i = 1, 2, ...; i = 0, 1, ..., N-1) in the form of Rice decomposition -Pearson with a sampling step Δt [sec] (time blocks a r , length T B = NΔt); constructing a cosine Hann window at a length T HANN = (4 · n-3) points (n << N, for example, n = N / 10):

Figure 00000001
;
Figure 00000001
;

формирования случайного процесса из последовательности следующих друг за другом временных блоков a r (r=1, 2, …), состыкованным по последним a r,N-1 и первым a r+1.0 точкам блоков a r и a r+1 соответственно по следующему алгоритму: в конце блока a r (r=1, 2, …) и в начале следующего блока a r+1 выделяют последовательности точек, длиной n, к концу блока a r добавляют (n-1) точек, симметричных последним n точкам блока a r, умноженным на вторую половину окна Ханна, к началу блока a r+1 добавляют (n-1) точек, симметричных первым n точкам блока a r+1, умноженным на левую половину окна Ханна, полученные в блоках a r и a r+1 последовательности складывают для получения суммарной последовательности, производят замену последовательностей точек блоков так, что последние n точек блока a r заменяют первыми n точками суммарной последовательности, первые n точек следующего блока a r+1 заменяют последними n точками суммарной последовательности; создания для формирования на выходе из системы управления из отдельных следующих друг за другом блоков a r непрерывного случайного сигнала цифрового механизма "ping-pong": в памяти компьютера организуют два буфера длиной N, в один из которых заносят сгенерированный блок данных a r, который затем контроллером прямого доступа к памяти (DMA) без участия центрального процессора передается в память цифроаналогового преобразователя (ЦАП). За время выдачи первого блока a r на выход ЦАП центральный процессор генерирует следующий блок данных a r+1, осуществляет стыковку его начала с концом предыдущего a r и переносит во второй буфер, который, в свою очередь, будет передан в ЦАП через DMA-канал. Затем буфера автоматически циклически меняются местами, и на выходе ЦАП генерируется непрерывный во времени случайный сигнал произвольной длины.the formation of a random process from a sequence of successive time blocks a r (r = 1, 2, ...), joined at the last a r, N-1 and the first a r + 1.0 points of blocks a r and a r + 1, respectively, according to the following algorithm: at the end of the block a r (r = 1, 2, ...) and at the beginning of the next block a r + 1 , sequences of points of length n are distinguished, to the end of the block a r add (n-1) points symmetrical to the last n points of the block a r, multiplied by the second window half Hanna, to the top of the unit a r + 1 is added (n-1) points symmetric first block point n a r + 1 multiplied by the left half of the ca. on Hannah, the sequences obtained in blocks a r and a r + 1 are added to obtain the total sequence, the sequences of points of the blocks are replaced so that the last n points of the block a r are replaced by the first n points of the total sequence, the first n points of the next block a r + 1 replaced by the last n points of the total sequence; creating for the output of the control system from separate successive blocks a r of a continuous random signal of the digital ping-pong mechanism: two buffers of length N are organized in the computer's memory, one of which contains the generated data block a r , which then the direct memory access controller (DMA) without the participation of the central processor is transferred to the memory of the digital-to-analog converter (DAC). During the issuance of the first block a r to the DAC output, the central processor generates the next data block a r + 1 , matches its beginning with the end of the previous a r and transfers it to the second buffer, which, in turn, will be transferred to the DAC through the DMA channel . Then, the buffers are automatically cyclically swapped, and a random continuous signal of arbitrary length is generated at the output of the DAC.

Отличительным признаком предлагаемого способа является:A distinctive feature of the proposed method is:

построение косинусоидального окна Ханна на длине THANN=(4·n-3) точек (n<<N):construction of a cosine Hann window at a length T HANN = (4 · n-3) points (n << N):

Figure 00000002
;
Figure 00000002
;

формирование случайного процесса из последовательности следующих друг за другом временных блоков a r (r=1, 2, …), состыкованным по последним a r,N-1 и первым a r+1.0 точкам блоков a r и a r+1 соответственно по следующему алгоритму: в конце блока a r (r=1, 2, …) и в начале следующего блока a r+1 выделяют последовательности точек, длиной n, к концу блока a r добавляют (n-1) точек, симметричных последним n точкам блока a r, умноженным на вторую половину окна Ханна, к началу блока a r+1 добавляют (n-1) точек, симметричных первым n точкам блока a r+1, умноженным на левую половину окна Ханна, полученные в блоках a r и a r+1 последовательности складывают для получения суммарной последовательности, производят замену последовательностей точек блоков так, что последние n точек блока a r заменяют первыми n точками суммарной последовательности, первые n точек следующего блока a r+1 заменяют последними n точками суммарной последовательности; создание для формирования на выходе из системы управления из отдельных следующих друг за другом блоков a r непрерывного случайного сигнала цифрового механизма "ping-pong": в памяти компьютера организуют два буфера длиной N, в один из которых заносят сгенерированный блок данных a r, который затем контроллером прямого доступа к памяти (DMA) без участия центрального процессора передается в память цифроаналогового преобразователя (ЦАП). За время выдачи первого блока a r на выход ЦАП центральный процессор генерирует следующий блок данных a r+1, осуществляет стыковку его начала с концом предыдущего a r и переносит во второй буфер, который, в свою очередь, будет передан в ЦАП через DMA-канал. Затем буферы автоматически циклически меняются местами, и на выходе ЦАП генерируется непрерывный во времени случайный сигнал произвольной длины.the formation of a random process from a sequence of successive time blocks a r (r = 1, 2, ...), joined at the last a r, N-1 and the first a r + 1.0 points of blocks a r and a r + 1, respectively, according to the following algorithm: at the end of the block a r (r = 1, 2, ...) and at the beginning of the next block a r + 1 , sequences of points of length n are distinguished, to the end of the block a r add (n-1) points symmetrical to the last n points of the block a r times the second half of the Hann window, add (n-1) points symmetric to the first n points of the block a r + 1 times the left half of the window to the beginning of the block a r + 1 on Hannah, the sequences obtained in blocks a r and a r + 1 are added to obtain the total sequence, the sequences of points of the blocks are replaced so that the last n points of the block a r are replaced by the first n points of the total sequence, the first n points of the next block a r + 1 replaced by the last n points of the total sequence; creation of a continuous random digital signal "ping-pong" for generating at the output of the control system from separate successive blocks a r : two buffers of length N are organized in the computer's memory, one of which contains the generated data block a r , which then the direct memory access controller (DMA) without the participation of the central processor is transferred to the memory of the digital-to-analog converter (DAC). During the issuance of the first block a r to the DAC output, the central processor generates the next data block a r + 1 , matches its beginning with the end of the previous a r and transfers it to the second buffer, which, in turn, will be transferred to the DAC through the DMA channel . Then, the buffers are automatically cyclically swapped, and a continuous continuous signal of arbitrary length is generated at the output of the DAC.

Благодаря наличию указанного отличительного признака в совокупности с известными приобретается возможность формирования непрерывных случайных процессов x(t) заданной произвольной длины.Due to the presence of this distinguishing feature, in combination with the known ones, it becomes possible to form continuous random processes x (t) of a given arbitrary length.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации решений, содержащих аналогичные признаки, не обнаружено.As a result of a search by sources of patent and scientific and technical information, solutions containing similar features were not found.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что предложенный способ неизвестен на уровне техники и, следовательно, соответствует критерию «патентоспособности».Thus, we can conclude that the proposed method is unknown at the level of technology and, therefore, meets the criterion of "patentability".

Предложенный способ может найти применение везде, где возникает необходимость в непрерывных случайных процессах произвольной длины, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Промышленная применимость».The proposed method can find application wherever there is a need for continuous random processes of arbitrary length, which allows us to conclude that the criterion of "Industrial applicability" is met.

Способ реализуется следующим образом. В конце блока a r (для примера взято r=1) и в начале следующего a r+1 выделяют последовательности длиной n точек (как правило, значение n является незначительным по отношению ко всей длине блока N точек, например, в данном примере n=N/10=10), на которых строится алгоритм стыковки фаз (Фиг.1) На длине THANN=(4·n-3) точек вычисляют косинусоидальное окно Ханна (Фиг.2):The method is implemented as follows. At the end of the block a r (for example, r = 1 is taken) and at the beginning of the next a r + 1 , sequences of length n points are distinguished (as a rule, the value of n is insignificant with respect to the entire length of the block of N points, for example, in this example, n = N / 10 = 10), on which the docking phases of the algorithm (1) on a length T HANN = (4 · n-3) dots is calculated Hanna cosine window (Figure 2):

Figure 00000003
.
Figure 00000003
.

К концу блока a r,N-1 добавляют (n-1) точек, симметричных последним n точкам блока: a 1,N= a 1,N-2, …, a 1,N+n-2=a 1,N-n. Умножают полученную последовательность на вторую половину окна Ханна (Фиг.3). К концу последующего блока a r+1 (точке a 2,0) добавляют (n-1) точек, симметричных первым n точкам блока: a 2,-1=a 2,1, …, a 2,1-n=a 2,n-1. Умножают полученную последовательность на первую половину окна Ханна (Фиг.4). Преобразованные последовательности (Фиг.3 и 4) складывают в суммарную последовательность (Фиг.5). Точками суммарной последовательности заменяют точки исходных блоков точек блоков a r и a r+1 так, что последние n точек блока a r заменяют первыми n точками суммарной последовательности, а первые n точек следующего блока a r+1 заменяют последними n точками суммарной последовательности (Фиг.6).To the end of the block a r, N-1 add (n-1) points symmetrical to the last n points of the block: a 1, N = a 1, N-2 , ..., a 1, N + n-2 = a 1, Nn . Multiply the resulting sequence by the second half of the Hann window (Figure 3). To the end of the next block a r + 1 (point a 2.0 ) add (n-1) points symmetrical to the first n points of the block: a 2, -1 = a 2,1 , ..., a 2,1-n = a 2, n-1 . Multiply the resulting sequence by the first half of the Hann window (Figure 4). The converted sequences (FIGS. 3 and 4) are added to the total sequence (FIG. 5). The points of the total sequence are replaced by the points of the original blocks of the points of the blocks a r and a r + 1 so that the last n points of the block a r are replaced by the first n points of the total sequence, and the first n points of the next block a r + 1 are replaced by the last n points of the total sequence (Fig. .6).

Claims (1)

Способ цифровой генерации непрерывного случайного процесса произвольной длины, включающий цифровую генерацию во временной области на основе заданного спектра амплитуд сигнала последовательностей вещественных чисел ari (r=1, 2, …; i=0, 1, …, N-1) в форме разложения Райса-Пирсона с шагом дискретизации Δt [сек] временных блоков ar, длиной TБ=NΔt, отличающийся тем, что включает построение на длине THANN=(4·n-3) точек (n<<N) косинусоидального окна Ханна:
Figure 00000004
;
формирование случайного процесса из последовательности следующих друг за другом временных блоков ar (r=1, 2, …), состыкованным по последним ar,N-1 и первым ar+1.0 точкам блоков ar и ar+1 соответственно, по следующему алгоритму: в конце блока ar (r=1, 2, …) и в начале следующего блока ar+1 выделяют последовательности точек, длиной n, к концу блока ar добавляют (n-1) точек, симметричных последним n точкам блока ar, умноженным на вторую половину окна Ханна, к началу блока ar+1 добавляют (n-1) точек, симметричных первым n точкам блока ar+1, умноженным на левую половину окна Ханна, полученные в блоках ar и ar+1 последовательности складывают для получения суммарной последовательности, производят замену последовательностей точек блоков так, что последние n точек блока ar заменяют первыми n точками суммарной последовательности, первые n точек следующего блока ar+1 заменяют последними n точками суммарной последовательности; создание для формирования на выходе из системы управления из отдельных следующих друг за другом блоков ar непрерывного случайного сигнала цифрового механизма, для чего в памяти компьютера организуют два буфера длиной N, в один из которых заносят сгенерированный блок данных ar, который затем контроллером прямого доступа к памяти (DMA) без участия центрального процессора передается в память цифроаналогового преобразователя (ЦАП), за время выдачи первого блока ar на выход ЦАП центральный процессор генерирует следующий блок данных ar+1, осуществляет стыковку его начала с концом предыдущего ar и переносит во второй буфер, который, в свою очередь, будет передан в ЦАП через DMA-канал, затем буферы автоматически циклически меняются местами, и на выходе ЦАП генерируется непрерывный во времени случайный сигнал произвольной длины.
A method of digital generation of continuous random process of any length, including the digital generation of the time domain based on a predetermined range of signal amplitudes sequences of real numbers a ri (r = 1, 2, ...; i = 0, 1, ..., N-1) in the form of expansions Rice-Pearson with a sampling step Δt [sec] of time blocks a r , length T B = NΔt, characterized in that it includes building on the length T HANN = (4 · n-3) points (n << N) of the cosine Hann window:
Figure 00000004
;
the formation of a random process from a sequence of successive time blocks a r (r = 1, 2, ...), joined at the last a r, N-1 and the first a r + 1.0 points of blocks a r and a r + 1, respectively the following algorithm: at the end of the block a r (r = 1, 2, ...) and at the beginning of the next block a r + 1 , sequences of points of length n are selected , (n-1) points symmetrical to the last n points are added to the end of the block a r a r block multiplied by the second window half Hanna, to the top of the unit a r + 1 is added (n-1) points symmetric first block point n a r + 1 multiplied by the left half of the for Hannah obtained in blocks a r and a r + 1 sequence is folded to obtain the total sequence, produce a replacement so that the last n points blocks dots sequence block a r replace the first n points of the total sequence, the first n points the next block is a r + 1 replaced by the last n points of the total sequence; creation of a continuous random signal of a digital mechanism for generating at the output of the control system from separate successive blocks a r , for which two buffers of length N are arranged in the computer memory, one of which contains the generated data block a r , which is then used by the direct access controller to memory (DMA) without the involvement of the CPU is transferred to the memory digital to analog converter (DAC), for the first time issuing a r output DAC unit CPU generates the next data block a r + 1, osusches S THE docking its beginning to the end of the previous a r and transfers to the second buffer, which in turn will be transferred to the DAC to a DMA-channel, then the buffers automatically cyclically reversed, and the DAC output is generated by a continuous time random signal of arbitrary length.
RU2014103979/08A 2014-02-06 2014-02-06 Method for digital generation of continuous random process of arbitrary length RU2541904C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014103979/08A RU2541904C1 (en) 2014-02-06 2014-02-06 Method for digital generation of continuous random process of arbitrary length

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014103979/08A RU2541904C1 (en) 2014-02-06 2014-02-06 Method for digital generation of continuous random process of arbitrary length

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2541904C1 true RU2541904C1 (en) 2015-02-20

Family

ID=53288821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014103979/08A RU2541904C1 (en) 2014-02-06 2014-02-06 Method for digital generation of continuous random process of arbitrary length

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2541904C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2187828C2 (en) * 1996-12-06 2002-08-20 Бп Корпорейшн Норт Америка Инк. Spectral analysis for seismic interpretation
US20120127009A1 (en) * 2009-06-26 2012-05-24 Syntropy Systems, Llc Sampling/Quantization Converters
RU2500069C1 (en) * 2012-09-20 2013-11-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Новые Технологии Телекоммуникаций" Method of generating codes for generating signal ensembles in telecommunication networks

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2187828C2 (en) * 1996-12-06 2002-08-20 Бп Корпорейшн Норт Америка Инк. Spectral analysis for seismic interpretation
US20120127009A1 (en) * 2009-06-26 2012-05-24 Syntropy Systems, Llc Sampling/Quantization Converters
RU2500069C1 (en) * 2012-09-20 2013-11-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Новые Технологии Телекоммуникаций" Method of generating codes for generating signal ensembles in telecommunication networks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
MX2021006565A (en) APPARATUS, METHOD AND COMPUTER PROGRAM FOR ENCODING, DECODING, SCENES PROCESSING AND OTHER PROCEDURES RELATED TO DIRAC-BASED SPATIAL AUDIO CODING USING DIFFUSE COMPENSATION.
CN111198357A (en) S-transform time-frequency analysis method based on adjustable window function
RU2008104547A (en) METHOD FOR FORECASTING MEASUREMENT RESULTS AND ITS IMPLEMENTING DEVICE
KR101443575B1 (en) Apparatus and method for converting random binary sequence to random integer
CN107766293A (en) Signal spectral analysis method and system when fractional-sample data rule lacks
SG11201900254RA (en) Information retrieval precision evaluation method, system and device and computer-readable storage medium
JP2014200116A5 (en)
RU2541904C1 (en) Method for digital generation of continuous random process of arbitrary length
JP2007288463A (en) Characteristic acquisition apparatus, method and program
Corron et al. Entropy rates of low-significance bits sampled from chaotic physical systems
JP2022003829A (en) Data sample generation method
RU2680217C1 (en) Digital predictor
RU2626338C1 (en) Adaptive digital smoothing and predictive device
RU2541897C1 (en) Arbitrary-length continuous random signal generator
RU2622852C1 (en) Adaptive digital smoothing and predictive device
RU2446461C2 (en) Digital predictor
RU2459241C1 (en) Digital predictor
RU2629641C1 (en) Digital predictor
RU2660831C1 (en) Converter binary code - probabilistic display
Kozat et al. Tracking the best level set in a level-crossing analog-to-digital converter
KR101115525B1 (en) A Multi-Resolution Spectrum Sensing Technique Based on Recursive Discrete Fourier Transform for Cognitive Systems in TV White Space
JP2017103661A5 (en)
RU125749U1 (en) NONLINEAR FORMING SYSTEM
JP2015133631A (en) Analog-digital converter
RU2514784C1 (en) Analogue logic element

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160207