[发明专利]用于电网的大范围可调速率真随机源实现系统及相关方法

说明书

技术领域

本发明属于智能电网领域，具体涉及一种用于电网的大范围可调速率真随机源实现系统及相关方法。

背景技术

随机源在数值计算、Monte Carlo模拟、随机抽样、预测、检测、密码学、通信安全和信息安全等方面发挥着重要作用，在电网的分析、仿真、建模、预测预报、监测与检测、运维和控制、加密及防灾减灾等很多领域有着重要的应用。

利用数学方法通过计算机算法产生的随机源，其随机序列输出能够预测，所以称为伪随机数发生器(Pseudo-Random Number Generator，PRNG)。选取真实世界随机性，利用物理方法产生的随机源，其随机序列输出不可预测(即随机不确定性，具有不可预知性)、不能重复产生(即非周期性)，所以称为真随机数发生器(True Random Number Generator，TRNG)。

很多应用领域对真随机源提出了越来越多的需求，真随机源成为国内外的研究热点。

发明内容

为了实现高速率、宽范围可变的真随机源，本发明提供了一种用于电网的大范围可调速率真随机源实现系统及相关方法，多个真随机源集成，通过跨时钟域缓存技术，以电信号的形式输出可变速率的真随机源；满足了电力生产控制类和管理类业务的需求，为智能电网的建设和运行维护提供技术保障。

为实现上述目的，本发明提供一种用于电网的大范围可调速率真随机源实现系统，其改进之处在于，所述系统包括：N个真随机源(1)、异步先进先出双端口循环存储器(2)和输出控制单元(3)；N个并列设置的真随机源通过所述异步先进先出双端口循环存储器(2)，在输出控制单元(3)的控制下，产生可调速率真随机源。

本发明提供的优选技术方案中，所述异步先进先出双端口循环存储器(2)为各个真随机源分配各自的存储空间，还包括：Gray编码单元和接收其信号数据的标志位信号判断单元。

本发明提供的第二优选技术方案中，所述异步先进先出双端口循环存储器(2)为真随机源分配存储空间依次为：其中表示进位取整；整个存储空间大小为：单位为kbits；各个存储空间都有各自的读指针和写指针；其中，fi和f_N分别表示随机源i和随机源N所对应的随机源输出码速率，m表示参考存储空间的大小。

本发明提供的第三优选技术方案中，所述Gray编码单元基于Gray编码，对各个真随机源存储空间的读指针和写指针的二进制码进行Gray编码，产生读空标志位信号和写满标志位信号。

本发明提供的第四优选技术方案中，所述标志位信号判断单元对接收到的信号数据进行判断，如果接收到读空标志位信号则作异常报警；如果接收到写满标志位信号，则丢弃全部已写数据，写指针复零；否则将接收到的真随机数据传输到所述输出控制单元。

本发明提供的第五优选技术方案中，所述输出控制单元包括依次连接的数据读取模块、数据并转串模块和数据输出模块；所述数据读取模块同时读出N个并列设置的真随机源各自读指针指向的真随机数据，传输到所述数据并转串模块进行并转串，所述数据输出模块将并转串后的真随机数据作为真随机源的数据输出。

本发明提供的第六优选技术方案中，提供一种大范围可调速率的真随机源实现方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

(1).N个真随机源分别向所述异步先进先出双端口循环存储器(2)发出真随机数据；

(2).所述异步先进先出双端口循环存储器将得到的数据存储并处理后，传输到所述输出控制单元；

(3)所述输出控制单元对数据进行并转串处理后输出。

本发明提供的第七优选技术方案中，输出的真随机信号最大码速率为可控制输出的真随机信号码速率范围是0到

本发明提供的第八优选技术方案中，所述步骤2包括如下步骤：

(2-1).所述异步先进先出双端口循环存储器(2)为真随机源分配存储空间；

(2-2).利用各个真随机源存储空间的读指针和写指针的二进制码产生读空标志位信号和写满标志位信号；

(2-3).所述标志位信号判断单元对接收到的信号数据进行判断，若是读空标志位信号则作异常报警；若是写满标志位信号则丢弃全部已写数据，写指针复零，返回步骤2-2；否则进行步骤2-4；

(2-4).所述标志位信号判断单元将接收到的真随机数据传输到所述输出控制单元。

本发明提供的第九优选技术方案中，在所述步骤2-2中，基于Gray编码，产生读空标志位信号和写满标志位信号。