System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 斯皮尔曼简捷相关系数求解方法以及现场可编程逻辑门阵列运算电路技术_技高网

斯皮尔曼简捷相关系数求解方法以及现场可编程逻辑门阵列运算电路技术

技术编号:43351802 阅读:0 留言:0更新日期:2024-11-19 17:39
本申请涉及一种斯皮尔曼简捷相关系数求解方法,包括:采用现场可编程逻辑门阵列运算电路实现对斯皮尔曼简捷相关系数的快速求解,通过对斯皮尔曼简捷相关系进行化简得到它的快速版本,从而能够简化基于斯皮尔曼简捷相关系数设计的现场可编程逻辑门阵列运算硬件电路,加快运算速度;而通过基于现场可编程逻辑门阵列的并行计算模式对斯皮尔曼简捷相关系数进行求解,能进一步缩短计算时间,达到实时、快速对斯皮尔曼简捷相关系数求解的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据处理领域,特别涉及一种斯皮尔曼简捷相关系数求解方法以及现场可编程逻辑门阵列运算电路


技术介绍

1、由信号处理领域延伸发展的统计信号处理,是目前重要的研究领域,而在统计信号处理中,对两组数据之间的相关关系进行分析也逐渐成为学者们的研究热点。相关分析(correlation analysis)是在一个多世纪前伴随着统计学科的创立而发展起来的一个研究课题,已经广泛应用于各个科学与
相关系数是量化相关分析中两个随机变量之间线性关系强度的特定度量,假如当两个随机变量中的一个随机变量随着另一个随机变量的增大(减小)而增大(减小)时,则这两个随机变量为正相关关系;反之,当两个随机变量中的一个随机变量随着另一个随机变量的增大(减小)而减小(增大)时,则这两个随机变量为负相关关系,关系的强度基于相关系数的值而在程度上发生变化。在信号处理和统计学等许多相关领域,相关系数已经成为量化随机变量之间统计关系强度的常用方法。由数理统计学科的创始人karl pearson所提出的皮尔逊积矩相关系数(pearson’s productmoment correlation coefficient,ppmcc)、统计学家spearman提出的斯皮尔曼秩次相关系数(spearman’s rho,sr)和心理学家kendall提出的肯德尔秩次相关系数(kendall’stau,kt)是目前理论研究和实际应用使用最多的三种相关系数。统计学家fisher证明了在样本服从二元正态分布时,ppmcc是母体相关系数的最优渐进无偏估计,并且其统计特性已经非常完备,同时运算的时间复杂度低,运算效率高,可满足实时性的要求,由于ppmcc具备上述优点,因此其无论是理论研究还是实际应用都占据着主导地位。但在实际应用中,采集的数据难免受到噪声的干扰,尤其是脉冲噪声,例如低频大气噪声、自然界中闪电雷暴产生的电磁干扰、人为噪声、电子设备产生的干扰噪声,而ppmcc对样本中的噪声非常敏感。当样本中有脉冲噪声时,此时ppmcc的性能将会急剧下降甚至完全失效,而sr和kt由于只用到了样本的排序信息即秩次信息,因此对样本中的非正态分布的敏感度更低,并且对脉冲噪声具有一定的稳健性。

2、相对于上述的三种经典相关系数,斯皮尔曼简捷相关系数(spearman’sfootrule,sf)的研究与应用相对较少。斯皮尔曼简捷相关系数是测量两组秩变量之间的曼哈顿距离的自然属性,依赖于样本的秩次信息,因此与sr和kt一样对脉冲噪声也具有一定的稳健性。相关文献已经证明,斯皮尔曼简捷相关系数在某些条件下的性能是优于sr和kt的,与此同时,sf的计算是基于样本排序信息的差的绝对说明书100002 2023.03值,这也使得斯皮尔曼简捷相关系数的计算比sr和kt更加的简单高效。

3、由于sf的简捷性、鲁棒性和本身的自然属性等优点,其已经被重新发掘并应用在基因学、信息检索等多个研究领域,因此实现sf的快速求解具有一定的现实意义。现有技术中,常采用cpu对斯皮尔曼简捷相关系数进行计算求解,但由于cpu主要采用串行的计算方式,因此受限于串行运算的局限性,导致cpu对斯皮尔曼简捷相关系数的计算求解比较耗时。

4、综上所述,适应现有技术中cpu对斯皮尔曼简捷相关系数进行计算求解,由于cpu主要采用串行的计算方式,受限于串行运算的局限性,而导致cpu对斯皮尔曼简捷相关系数的计算求解比较耗时等问题,本申请人出于解决该问题的考虑作出相应的探索。


技术实现思路

1、本申请的目的在于解决上述问题而提供一种斯皮尔曼简捷相关系数求解方法以及现场可编程逻辑门阵列运算电路。

2、为满足本申请的各个目的,本申请采用如下技术方案:

3、适应本申请的目的之一而提出的斯皮尔曼简捷相关系数求解方法,包括:

4、步骤s10、将信号xi输入现场可编程逻辑门阵列运算电路中的行、列存储块,得到x1...xi...xn和x1...xj...xn,完成一级缓存;

5、步骤s20、将步骤s10中得到的x1...xi...xn和x1...xj...xn输入比较器阵列,完成n2次比较操作,得到aij=sign(xi-xj),并输入流水线中,完成二级缓存;

6、步骤s30、将信号yi输入行、列存储块中,得到y1…yi…yn和y1…yj…yn,完成一级缓存;

7、步骤s40、将步骤s30中得到的y1…yi…yn和y1…yj…yn输入比较器阵列,完成n2次比较操作,得到bij=sign(yi-yj),并输入流水线中,完成二级缓存;

8、步骤s50、将步骤s10中得到的y1…yi…yn和步骤s3中得到的y1…yj…yn输入比较器,完成n次比较操作,得到ci=sign(xi-yi),并输入流水线中,完成二级缓存;

9、步骤s60、将步骤s20、步骤s40和步骤s50中得到的

10、aij=sign(xi-xj)、bij=sign(yi-yj)和ci=sign(xi-yi)同时输入阵列乘法累加器,在控制单元控制下,分时完成和

11、步骤s70、将步骤s60中得到的

12、输入减法器,完成

13、步骤s80、将步骤s70中得到的输入除法器,完成

14、步骤s90、将步骤s80中得到的

15、输入减法器,以确定斯皮尔曼简捷相关系数为:

16、

17、步骤s100、将步骤s90中得到的斯皮尔曼简捷相关系数输入寄存器中,得到输出结果,其中,i,j=1…n。

18、可选的,所述步骤s60包括:

19、步骤s601、将aij=sign(xi-xj)、bij=sign(yi-yj)和ci=sign(xi-yi)同时输入相应的乘法器阵列,在控制单元控制下,分时完成n2次并行输入乘法运算,得到sign(xi-xj)sign(xi-yi)和sign(yi-yj)sign(xi-yi);

20、步骤s602、将步骤s601得到的sign(xi-xj)sign(xi-yi)和sign(yi-yj)sign(xi-yi)同时输入相应的加法器,分时完成n2次并行输入加法运算,得到和

21、适应本申请的另一目的而提出的一种现场可编程逻辑门阵列运算电路,应用于上述任意一项所述的斯皮尔曼简捷相关系数求解方法,包括:

22、比较器阵列,其用于根据信号xi和yi计算aij和bij;

23、比较器,其用于根据信号xi和yi计算ci;

24、阵列乘法累加器,其用于计算

25、减法器,其用于计算t1-t2和

26、除法器,其用于计算

27、行、列存储块,其用于串行寄存信号xi和yi,其支持块寻址;

28、流水线,其用于暂存中间运算结果;

29、控制单元,其用于时序控制阵列乘法累加器;

30、寄存器,其用于寄存最终运本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种斯皮尔曼简捷相关系数求解方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种斯皮尔曼简捷相关系数求解方法,其特征在于,所述步骤S60包括:

3.一种现场可编程逻辑门阵列运算电路,应用于权利要求1至2任意一项所述的斯皮尔曼简捷相关系数求解方法,其特征在于,包括:

4.根据权利要求3所述的一种现场可编程逻辑门阵列运算电路,其特征在于,所述阵列乘法累加器包括:

5.根据权利要求3所述的一种现场可编程逻辑门阵列运算电路,其特征在于,所述现场可编程逻辑门阵列运算电路采用流水线处理方式。

6.一种电子设备,其特征在于,应用如权利要求1至2所述的斯皮尔曼简捷相关系数求解方法。

7.一种计算机设备,其特征在于,包括存储器和处理器,所述存储器存储有依据权利要求1至2中任意一项所述的方法所实现的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现任一项所述的一种斯皮尔曼简捷相关系数求解方法。

8.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其以计算机可读指令的形式存储有依据权利要求1至2中任意一项所述的方法所实现的计算机程序,该计算机程序被计算机调用运行时,执行相应的方法所包括的步骤。

...

【技术特征摘要】

1.一种斯皮尔曼简捷相关系数求解方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种斯皮尔曼简捷相关系数求解方法,其特征在于,所述步骤s60包括:

3.一种现场可编程逻辑门阵列运算电路,应用于权利要求1至2任意一项所述的斯皮尔曼简捷相关系数求解方法,其特征在于,包括:

4.根据权利要求3所述的一种现场可编程逻辑门阵列运算电路,其特征在于,所述阵列乘法累加器包括:

5.根据权利要求3所述的一种现场可编程逻辑门阵列运算电路,其特征在于,所述现场可编程逻辑门阵列运算电路采用流水线处...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐维超陶雨黄永健
申请(专利权)人:广东工业大学
类型:发明
国别省市:

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