Адаптивный стохастический преобразователь

Яо.,;,атеитк.-",: " ".к.Й Союз СоветскихСоциалистически ЗОБРЕТ Е 11 И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ лублик(45) Дата опубликования описавя 30. 3) УДК 681.3(088.8 ло делам изобретен и открытий) Авторы изобрстсния Ю 71) Зз в 1 л кое высшее инженерное морское училищеим, адмирала С. О. Макарова нинг ИВНЫЙ СТОХАСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВА(54) Изобретение относится к средствам вычислительной и электроизмерительной техники и предназначено для оптимального кодирования пирокого класса нестационарных случайных процессов с априорно- неизвестными сложными графиками частотного спектра, плотности распределения амплитуд и ее характеристической функции, а также сжатия данных об исследуемом процессе и указанных выше его вероятностных характеристиках. Оно может успешно использоваться в адаптивных измерительно - вычислительных комплексах, предназначенных для диагностики и исследования сложных объектов (судовых энергетических установок, силовых электрических установок, теплоэнергетическпх установок).Известно устройство, в котором за счет введения автономных измерителей плотности распределения по уровню среднего значения дисперсии, решается задача адаптивного выбора распределения уровней квантования по амплитуде, диапазона шкалы квантования по амплитуде, центрирования процесса до кодирования 11.Недостатком известного устройства является большой объем служебной информации и низкая точность оптимального кодирования сложных нестационарных про-ФЭНЫ 640321 К. Турченкова и А. Б. Шадри цессов (у которых плотность распределения по амплитуде имеет несколько острыхпиков, колоколов и острые пики по краям),а также отсутствие возможпости оптималь 5 ного квантования по времени процессов сосложным графиком их спектральной плотности.Известен также адаптивный стохастический преобразователь, содержащий блок10 квантования по уровню, первый вход которого является входом преобразователя, апервый выход и второй вход подключенысоответственно к первым входу и выходуолока квантования по времени, второй вы 15 ход которого соединен с первым входомблока уплотнения, второй вход которогоподключен ко второму выходу блока квантования по уровню, а третий вход соединенс первым выходом олока определения те 20 кущей плотности по уровню 2,Недостатком известного устройства также является низкая точность оптимальногокодирования и больпой объем служебнойинформации нестационарных процессов сосложными графиками плотности распределения по уровню и частотного спектра.Это нс позволяет реппть в известныхустройствах задачу оптимального квантования по амплитуде и по времени по еди 30 ной теореме оптимального адаптивногоквантования (т. е, по удвоенной величине граничных параметров Фурье-преобразования плотности распределения амплитуд и Фурье-преобразования случайного процесса).Целью изобретения является умецшеие объема служебной информации и повышеппе тоностР Оптимального кОдрован 5 нестаццоцарных процессов (со сложным видом спектральной плотности и плотности распределения по амплитуде) в условиях дефицита априорных данных,Для этого в адаптивный стохастический преобразователь введены блок Фурье-преобразования ц программное запоминающее устройство, выходы которого подключены соответственно к трстьему входу блока квантования по уровню, ко второму входу блока квантования по времени, к четвертому входу блока уплотнения, к первому входу блока Фурье-преобразования и ко второму входу блока определения текущей плотности по уровню, второй выход которого соединен со вторым входом блока Фурье-преооразовация, третий вход которого соединен с входом преобразователя, а выход подключен к пятому входу блока уплотнения, выход которого соединен с входом программного запоминающего устройства.На чертеже изображен предлагаемый преобразователь.Он содержит блок 1 кодирования, состоящий из блока 2 квантования по уровню и блока 3 квантования по времени, соединенные между собой, блок 4 определения текущей плотности распределения по уровню, блок 5 уплотнения. Вход блока 2 квантования по уровню соединен с исследуемым процессом. Другие выходы блоков 2 ц 3 соединены с первым и вторым входами блока уплотнения 5, Третий вход блока уплотнения 5 соединен с первым выходом блока 4, первый вход которого соединен со входным исследуемым процессом. Блок 6 Фурье-преобразования по первому входу соединен с исследуемым процессом. Второй вход блока 6 соединен со вторым выходом блока 4, Выход блока 6 соединен с четвертым входом блока уплотнения 5. Первый вход программного запоминающего устройства 7 соединен с выходом блока уплотнения 5. Первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы программного запоминающего устройства 7 соответственно соединены с пятым входом блока уплотнения 5, со входами блоков 2 и 3 блока кодирования 1, со вторым входом блока 4, с третим входом блока 6,Рассмотрим принцип работы преобразователя.Кодируемый процесс х (1) поступает на вход блока 1 кодирования в его блок 2 квантования по уровню, на первые входы блока 6, блока 4 определения текущей 4плотности распределения по уровню. Блоки 4, 6 параллельно измеряют опенки частотного спектра Р" (1) с шагом по частоте Ли плотности по амплитуде Уф(х) с5 шагом по уровню Лх. Оценки гф (1) с выхода блока 6 поступают через четвертыйвход в блок уплотнения 5, на выходе которого с заданной ошибкой аппроксимациио: определяются существенные ординаты1 О спектра Р";, их шаги по частоте фф,.;, ихчастоты отсчета )"и граничная частотаГ которые с выхода блока уплотнения5 поступают через первый вход в программное запоминающее устройство 7. Гранич 15 цая частота с третьего выхода программного запоминающего устройства 7 поступает в блок 3 квантования по времениблока 1 кодирования для адаптивного выбора частоты квантования Л 1 фа=А 1 сг,20 А ) 2 - коэффициент. Оценки текущейплотности распределения Рф(х) со второго выхода блока 4 поступают через второйвход в блок 6, который определяет характеристическую функцию Яф (Я) (Фурье -25 преобразование от Юф (х) ), Измереннаяхарактеристическая функция Я"(Л) с выхода блока поступает через четвертыйвход в блок уплотнения 5, на выходе которого определяется граничный параметрЗ 0 Я"(аналогично определению ",с б поР) по заданной ошибке аппроксимации 61. Граничный параметр Л",с выходаблока уплотнения 5 поступает через первый вход в программное запоминающееЗ 5 устройство 7. Со второго выхода программного запоминающего устройства 7 граничный параметр Лф, поступает в блок 2квантования по уровню для адаптивноговыбора шага квантования по уровню40 Лхфа=,ВЛфсг 1, где В) 2 - коэффициент.Параллельно с этим с первого выходаблока 4 определения текущей плотностираспределения по уровню через третий45 вход в блок уплотнения 5 поступает плотность распределения Уф (х). На выходеблока уплотнения 5 с заданной ошибкойаппроксимации 61. определяются существенные ордццаты плотности распределения50 У 1 ь их шаги по уровню Лхф, их уровнихфс, и размах (граничный параметр плотности распределения) хфс, которые с выхода блока уплотнения 5 поступают в программное запоминающее устройство 7, с55 выхода которого к потребителю поступают оценки сжатых данных: о спектреР"с 1, Ас, се, Гсг,о плотности распределения60 Все Лхсеэ А су хсго ее характеристической функции Ефс;.Таким образом, в предложенном преобразователе решена задача оптимального 65 кодирования широкого класса нестацио640324 Формула изобретения Составитель Э. СечинаРедактор Ю. Челюканов Техред С. Антипенко Корректор О. Тюрина каз 2221,14 Изд.783 Тираж 799 Подписи 1-1 ПО Государственного комитета СССР по делам изобретений п открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4,5Типография, пр. Сапунов нарных случайных процессов со сложным видом их частотного спектра и плотности распределения по уровню. Применение изобретения в диагностических измерительно-вычислительных комплексах (диагностика судовых энергетических установок) позволяет уменьшить смегцение вероятностных характеристик исследуемого не- стационарного процесса за счет квантования по времени и по уровню в 2,5 - 4 раза и достигнуть существенного увеличения коэффициента сжатия данных о вероятностных характеристиках в 5 - 6 раз при сохранении требований на величину участков стационарности 1 КТН, где ЬТ один цикл из И измерения текущих вероятностных характеристик, а Х - объем выборки при их измерении. Адаптивный стохастический преобразователь, содержащий блок квантования по уровню, первый вход которого является входом преобразователя, а первый выход и второй вход подключены соответственно к первым входу и выходу блока квантования по времени, второй выход которого соединен с первым входом блока уплотпения, второй вход которого подключен ковторому выходу блока квантования поуровню, а третий вход соединен с первымвыходом блока определения текущей плот 5 ности по уровню, отличающийся тем,что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены блок Фурье-преобразования и программное запоминающееустройство, выходы которого подключены10 соответственно к третьему входу блокаквантования по уровню, ко второму входублока квантования по времени, к четвертому входу блока уплотнения, к первомувходу блока Фурье-преобразования и ко15 второму входу блока определения текущейплотности по уровню, второй выход кото.рого соединен со вторым входом блокаФурье-преобразования, третий вход которого соединен со входом преобразователя,а выход подключен к пятому входу блокауплотнения, выход которого соединен свходом программного запоминающего устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЛгв 352393 кл, б 06 Г 15/34 19722. Авторское свидетельство СССРМ 491962, кл, Ст 066 7/52, 1974.