Цифровой определитель дисперсии

ОП ИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(11) 42459 Союз Советских Социалистических Республик(32) Приоритет Опубликовано 15.04.7 Дата опубликования Государственныи комитет Совета Министров СССР оо делам изооретениЯ н открытий(71) Заявител ФРОВОЙ ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ ДИСПЕРСИИ цифровой вычисИзобретение относится клительной технике.Предлагаемый цифровой определитель дисперсии случайного процесса может быть применен в различных комплексах оперативной обработки экспериментальной информации, например в системах первичной обработки радиолокационной информации. Известный цифровой определитель дисперсии содержит устройство оценки математического ожидания (т) исследуемого процесса, включающее накапливающий сумматор, буферный триггер и преобразователь код - напряжение (ПКН), блок центрирования случайного процесса, многоуровневый квантователь и квадратор, В известном устройстве на интервале времени Р=Л Ль где Л, - целое числе, производится оценка математического ожидания (т) исследуемого случайного процесса, затем на интервале времени 6=Л Лге производится суммирование квадратов разностей реализаций процесса и оценки математического ожидания (т"). По окончании иптервала времени 12 в накапливающем сумматоре содержится величина Лъе Й где 0;ф - оценка дисперсии случайного процесса по г-ой выборке. Далее путем сдвига разрядов вправо на величину з=1 орУ, получают искомую оценку дисперсии случайного процесса (В,"). Недостатком известного устроиства является то, что опо пригодно только при условии малого и заранее известного динамического диапазона изменения исследуемого процесса.5 Практически эти требования не могут бытьвыполнены. Поэтому, чтобы иметь удовлетво.рительные точности оценки В ", необходимо значительное число уровней квантования. Последнее существенно усложняет все элементы О известного устройства измерения дисперсии,так как требует работы со словами большой разрядности пли создания сложных систем адаптивного квантования. 15 Другим недостатком известного устройства является то, что оно может дать удовлетворительные точности только для стационарных случайных процессов. В этом случае исследования цестациоцарного случайного про цесса интервал времени для определенияоценки й," ограничен, В известном устройстве получение оценок Й,ф и ггг" разнесено во времени, Следовательно, часть выборки случайного процесса, используемая для определения 25 т, теряется для вычисления .О,. Для малыхинтервалов стациоцарцости указанный выше недостаток приведет к тому, что точность оценки т" станет настолько низкой, что невозможно достичь заданной точности оцен- ЗО ки В3Целью предлагаемого изобретения является расширецие класса решаемых задач и повышение точности работы определителя. Сущность изобретения заключается в том, что в измеритель дисперсии дополнительно введены усилитель с управляемым коэффициецгом передачи, накопитель, схема сравнения, регистр, постоянное запомнцао 1 цее устройство (ПЗУ) и умножитель.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового определителя дисперсии.Предложенное устройство содержит усилитель 1 с управляемым коэффициентом передачи, квантователь 2, блок 3 оценки математического ожидания, схему сравнения 4, регистр 5, накопитель 6, преобразователь код - напряжение 7, постоянный запоминающий блок 8, умножитель 9, квадратор 10 и пакаплива 1 ощий сумматор 11.Выход усилителя 1 подключен ко входу квацтователя 2, соединенного через блок 3 оценки математического ожидания со входом схемы сравнения 4. Ко второму входу схемы сравнения подключен регистр 5, а выход схемы сравнения подключен ко входу накопителя 6. Выход накопителя подключен ко входу преобразователя код - напряжение 7, соединенного с усилителем; через постоянный запоминающий блок 8 выход накопителя 6 подключен ко входу умножителя 9, соединенного с квантоватслем 2 через квадратор 10 и накапливающий сумматор 11.Устройство работает следующим образом.Исследуемый случайный процесс подается ца усилитель 1 и далее поступает на квацтователь 2, к выходу которого подключен блок 3 оценки математического ожидания исследуемого процесса. С периодом в М тактов с выхода блока 3 на схему сравнения 4 поступает величина оценки математического ожидания нормированного случайного процесса т. Эта величина сравнивается с заданным значением математического ожидания то нормированного случайного процесса, хранимым в регистре памяти 5. Результат анализа Л= =то - т", полученный ца схеме сравнения 4, суммируется с текущей суммой в накопителе 6:1 у: Х - 1+ ЬВеличина Х, преобразуется в напряжение на ПКН 7 и задает новый коэффициент передачи К,=/(Х;). В состоянии динамического равновесия Л,=О и для исследуемого процесса на выходе усилителя имеет место равенство:4исключает ошибки вычисления 0 из-за несовпадения указанных выше величин.С усилителя 1 нормированный сигнал подается ца квантователь 2. Оц квантует величину отклонения сигнала от т,=т". Так как процесс определен на заданном интервале, то, следовательно, число уровней квантования для оосспечеция заданной точности оценки может быть определено оптимально, что исключит избыточность кодов, хар актерную для известного устройства, и существенно упростит предлагаемое устройство.Сигнал с квантователя одновременно поступает в блок 3 оценки математического ожидания и на квадратор 10, Таким образом, в отличие от известного устройства в предлагаемом устройстве параллельно оцениваются величины тф и О,", Это позволяет существенно повысить точность оценки 0при постоянном интервале накопления в сравнении с известным устройством. Случайный процесс на выходе квацтователя центрирован. Поэтому возведение в квадрат (квадратор 10) и последующее суммирование (накопительный сумматор 11) реализаций случайного процесса в 1 ечецие тактов дает величину:ф 2;к (У, К т - т,)ф =-. 0 К, Ж, 1: где К; 1 - коэффициент передачи усилителя. Ограничивая объем выборки Т значениямииз ряда У=28(з= 1, 2, 3,), что практически полностью удовлетворяет потребностиэксперимента, деление на У можно получитьпутем снятия результата с накапливающегосумматора 11, начиная (с з+1)-го разряда,Далее для получения оценки дисперсии В"необходимо домножить накопленную и поделенную на М сумму на величину 1/К, . Нозначение коэффициента передачи однозначноопределяется величиной Х, ь Поэтому посчитанному из накопителя 6 значению Х;2считывается значение 1/Киз постоянногозапоминающего блока 8, На умножителе 92 2величины 10;ф К 11 и 1/К; 1 перемножаютсяи ца выходе умцожителя 9 получают искомуюоценку дисперсии Р,ф исследуемого случайного процесса.Затем сумматор 11 обнуляется и процессвычисления О," повторяется.Таким образом, предлагаемый определитель дисперсии в отличие от известного устройства имеет большой динамический диапазон и повышенную точность вычисления Рфцри анализе нестационарцых случайных процессов,60 65 Нормировка случайного процесса позволяет с большой доверительной вероятностьо привести пределы определения его к динамическому диапазону квантователя 2. Это, в свою очередь, в отличие от известного устройства,Предмет изобретения Цифровой определитель дисперсии, содержащий квацтователь, соединенный с квадратором, блок оценки математического ожидаКорректор Л. Чуркина Редактор Б. Нанкина Заказ 2385/8 Изд. Мо 1472 Тираж 624 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 ния, накапливающий сумматор и преобразователь код - напряжение, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач и повышения точности его работы, он содержит усилитель, накопитель, схему сравнения, регистр, постоянный запоминающий блок и умножитель, причем выход усилителя подключен ко входу квантователя, соединенному через блок оценки математического ожидания со входом схемы сравнения, ко второму входу которой подключен регистр, а выход схемы сравнения через накопитель подключен ко входу преобразователя код - 5 напряжение, соединенного с усилителем, авыход накопителя подключен через постоянный запоминающий блок ко входу умножителя, соединенного через накапливающий сумматор с выходом кзадратора,