C++ 模拟脉冲串序列

Question

我正在尝试在我的应用程序中模拟脉冲波形我需要一种方法来跟踪脉搏以便我可以重复他们的顺序。从下图中，我想做的是模拟前三个脉冲（脉冲 1-3），然后模拟脉冲 4 在脉冲 3 之后立即模拟，并在脉冲 4 之后立即模拟脉冲 5。然后重复整个序列N次。

如图所示，我有以秒为单位的间隔，以秒为单位的第一个脉冲的开始时间，以及持续时间每个脉冲也以秒为单位。我的应用程序将运行ning 实时在运行循环中，它将以 1 Hz 的频率执行。

我的问题是，如何跟踪所有脉冲并确保它们都是相对于彼此模拟的吗？我所说的模拟的意思是，例如，我想在第一个三个脉冲，脉冲 4 和脉冲 5 相同。有人可以建议一个伪算法至少用于此操作？

Answer 1

假设我正确地理解了这个问题，我会这样做的方法是使用模算术，并将每个脉冲序列表征为一个布尔函数，并将时间戳作为函数的参数，例如：

// Returns true iff the pulse is present at the specified time
bool IsPulseActiveAtTime(long int theTime);

这样做的好处是您可以模拟无限系列的脉冲，同时只使用少量固定的内存。如果您需要，它还允许您在任何 past/future 时间（即不仅仅是当前时间）有效地查询每个脉冲序列 was/will-be 的预期状态。

这是一个简单的演示程序，它在 100 个模拟过程中打印出四个脉冲的自动收报机磁带 "seconds"：

#include <stdio.h>

class PulseSequence
{
public:
   PulseSequence(long int startTime, long int duration, long int interval)
      : _startTime(startTime)
      , _duration(duration)
      , _interval(interval)
   {
      // empty
   }

   bool IsPulseActiveAtTime(long int theTime) const
   {
      if (theTime < _startTime) return false;
      return ((theTime-_startTime) % _interval) < _duration;
   }

private:
   const long int _startTime;  // time at which the first pulse starts
   const long int _duration;   // length of each pulse
   const long int _interval;   // difference between the start-time of one pulse and the start-time of the next
};

// Unit test/example
int main(int, char **)
{
   const int NUM_PULSE_SEQUENCES = 4;

   const PulseSequence sequences[NUM_PULSE_SEQUENCES] = {
      PulseSequence(0, 3, 5),
      PulseSequence(1, 2, 6),
      PulseSequence(3, 3, 4),
      PulseSequence(5, 1, 3),
   };

   for (long int curTime = 0; curTime < 100; curTime++)
   {
      printf("curTime=%02li: [", curTime);
      for (int i=0; i<NUM_PULSE_SEQUENCES; i++) putchar(sequences[i].IsPulseActiveAtTime(curTime)?('0'+i):' ');
      printf("]\n");
   }
   return 0;
}

输出如下所示：

$ ./a.out
curTime=00: [0   ]
curTime=01: [01  ]
curTime=02: [01  ]
curTime=03: [  2 ]
curTime=04: [  2 ]
curTime=05: [0 23]
curTime=06: [0   ]
curTime=07: [012 ]
curTime=08: [ 123]
curTime=09: [  2 ]
curTime=10: [0   ]
curTime=11: [0 23]
curTime=12: [0 2 ]
curTime=13: [ 12 ]
[...]

Answer 2

定义classsequence如下，我们可以简单的通过sequence::isActive检查每个脉冲的activity。 DEMO is here.

class sequence
{    
    int period_;
    int start_;
    int end_;
    std::array<std::pair<int,int>, 5> pulses;

public:
    sequence(int start, int duration, int interval, int repeat) 
        : period_(2*interval+3*duration),
          start_(start),
          end_(start+repeat*period_),
          pulses
          {{
              {0                    , duration             }, // pulse 1
              {interval             , interval  +  duration}, // pulse 2
              {2*interval           , 2*interval+  duration}, // pulse 3
              {2*interval+  duration, 2*interval+2*duration}, // pulse 4
              {2*interval+2*duration, period_              }  // pulse 5
          }}
    {
        if(duration <= 0){
            throw std::runtime_error("Duration must be positive integer.");
        }

        if(interval < 0){
            throw std::runtime_error("Interval must be non negative integer.");
        }
    }

    bool isActive(int time, std::size_t idx) const
    {
        const auto& pulse = pulses[idx];

        // 0 for each start time of sequence (pulse 1)
        const auto refTime = (time - start_)%period_;

        return (pulse.first <= refTime) && (refTime < pulse.second) && (time < end_);
    }

    int getPeriod() const{
        return period_;
    }

    int getStartTime() const{
        return start_;
    }

    int getEndTime() const{
        return end_;
    }

    std::size_t getPulseNum() const{
        return pulses.size();
    }
};

C++ 模拟脉冲串序列

C++ Simulate sequence of pulse trains

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