Устройство усреднения

="-, фРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Северо-Западный заочный политехнический институт(57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначенодля оценки параметров случайных нестационарных-сигналов (СНС), Цельизобретения состоит в расширенииФункциональных возможностей за счет ЯО 1348862 А 2 адаптивной оценки показателя скорос" ти изменения среднего значения. Устройство содержит интеграторы 1, 4, 9, элементы задержки 2, 5, 7, 10, 13, вычитатели 3, 8, 4, 17, 26, 27, сумматоры Ь, 11, 12, 20, 22, 24, пороговый элемент 16, элементы памяти 19, ключи 21, инверторы 23, 29, блоки 25, 30 логариФмирования, генератор 31 тактовых импульсов, Показатель скорости изменения математического ожидания является коэФфициентом при первой степени полинома, описывающего Функцию среднего значения. Работа устройства заключается в автоматическом адаптивном выборе числа каскадов, дающих на выходе несмещен- Ж ную оценку среднего значения1 ил.1 эобретеие относится к вычислительной технике, предцазцачецо для оценки парметров случшгых цестациорных сцгнло ,СНС) и является5 дополните.Г ым к авт.св. Ь 1140134.Целн изобретения являе гся расширение функциональных воэможностей устройства эа счет обеспечения возможности а;1 птцвой оценки показателя скорости Гзмпения среднего эцачеция. На чергеже изображена фуцкпцоцальная схема устройства.Устройство содержит интегратор 1,элемент 2 задержки, вычитатель 3, интегратор 4, элемент задержки, сумматор 6, элемент 7 задержки, вычцтатель 8 ц инте ратор 9, элемент 10эадержк 1, сумматоры 11 и 12, элемецт13 задержки, выитате(ь 14, сумматор15 и(роговьи элемент 16, 11 читатели17, клн:чи 18, элеГецты 9 памяти,п-вхо;овы 1 сумматор 20, ключи 21,(гГГ)-входсый сумматор 22, ицверторы 23,;1-1-входовГй сумматор 24,блок 25 лриф. ровция, ь ычитатепи26 и 27, блок 28 логарифмирования,инвертор 29, блок 30 логарифмирования,ецератор 3 тктогх импульсов, элементы 32 -з 1 дсржкц,У т; с гг рботает след гющимобразом.(, " чайцй сигнал одновреме(гно поступ,ет ца итсгратор 1 и элемент 2 5 задержки, Первый сглжецый сигнал поступает длее ца вычитатель 3, в котором о уществляют первое ",ентрирование .и 1 э., т,е, у случайного сиг - нал в Итю г его сглаженное значецие, получиое а выходе интегртора 1. 1 Г.Гее перьягй центрированный сигнал сг.ажиют во втором интеграторе 1 и олнг 1 а суммтор 6, На другой вход снмтор 6 сдают за держа(цй элементом 5 здержки сигнал с выход ште р,тор 1, в результате чегов.хоие суммтора 6 получают оценку Г 1 тем 1 тическОГО ожидания слу чашого сгал 1; входе первого 50 каскада, Эу оцеку подахт и второй каскад ц ьцттесь 8, ца второй вход которс го поступает случайный сигГи, эа,рж;цый элементом 7 эадержк и лову ицтервал сглаживания.Б вы 1 те.(е Я осуществляют второе ц. Гр(1;це сигнала, т, е. изСГ 1 У. ОО. . 1 ВЫ"ЦТЮЧ. 1 О ОЦС ку математического ожидания с выхода сумматора Ь первого каскада. Затем второй центрированнь(й сигнал сглаживают в интеграторе 9 и подают ца один из входов сумматора 11, На другой вход сумматора 11 подают задержанный элементом 10 задержки сигнал с выхода сумматора 6. В результате на выходе сумматора 1 второго каскада получают еще одну оценку математического ожидания сигнала.Устройство снабжено г( подобными каскадами. На выходе сумматора 12 .-го каскада поучяют х-ю оценку математического ожидания, а на выходе сумматора 15 г(1-го каскада - и-ю оценку математического ожидания случайногосигнала.Для определения характера функции, описывающей изменение математического ожидания случайного сигналаиз 1.-й оценки математического ожидания, задержанной в элементе 13 задержки, в вычитателе 4 вычитаютГГГ-ю оценку математического ожиданияслучайного сигнала. Разность оценокс выхода вычитателя 14 подают на входт-го порогового элемента 16 с памятью. Если на интервале анализа разность оценок не превыв 1 ает заданногопорогового уровня, то не происходитсрабатывания ячейки памяти порогового элемента 16. Это означает, чтостепень полинома, описывающего изменение математического ожидания.случайного сигнала, меньше величины2 х, Если на интервале анализаразность -й и ш-й оценок превьппаетзаданный пороговый уровень, то происходит срабатывание ячейки памяти порогового элемента 16, Это означает, что степень полинома, описывающего изменение математическогоожидания случайного сигнала, большеили равна величине 2.1-1,Пусть степень полинома, описываю(его математическое ожидание СНС,ранна 21.-1, т.е.1 =+ (. .+,.Г, , ", (1)(-хгде , р, , 6 - коэффициенты полинома,Еоэфф(циецт (, характеризует скорость изменения функции среднего значения СНС и интервале ана.лиза,т.е.р, является показателем наклона функции, укаэьнан 1(им ца возрастание или убывние функции математического ожидг 1 я и ицтервле аализа.Задает моменты выборок С , гецератор 31 тактовьгх импульсов, подсоединенный к последовательно соединен-. ным элементам 32-132-(п+ш) задержки. При этом тактовый импульс с выхода генератора 31 в момент Ср сбрасывает все элементы памяти в нулевое состояниеИмпульс с выхода (32-)-го элемента задержки поступает на управляющий вход ключа 18-1 в момент С, начала получения оценки лМ"(С .,Т), поступающей с выхода основного устройства на второй вход вычитателя 17. Момент начала получения оценки М (5,;,.", поступающей с выхода основного устройства нд первый вход вычитателя 17,.сдвинут отос- тельно С на интервал Т/2. Таким об 455055 Если С=С-СЧ млло, тоМ (С )-М (С ) р,(С -С ), (2Оценки мдтожидация СН: цд выходах5 ш каскадов сдвинуты во времени на интервал Т/2 одна относительно другой, причем интервал Т/2 приближенно равен интервалу корреляции случай. - ного сигнала. Учитывая это, разности оценок (2) с выходов каждых двух соседних каскадов ).-го и (э.+1)-го можно брать в один момент времени.Определение значения коэффициента , по разностям оцецок 1 (С. ,Т) - 155 Ну-М, (С, ,.Г) приводит к задаче регрессии. Методом наименьших квадратов получается следующая оценка для1 Окоэффициента /, с выходов двух со.- седних каскадов ).-го и .+1)-го:о.лп1 ъВыражением 3 определяется опти мальная структура устройства оценки коэффициента р Как следует из выражения (3), сначала следует полу чить разности оценок математического ожидания СНС в ).-м и .+1)-и кас.- 30 кадах основного устройства в каждый момент времени С . Эти разности(необходимо запомнить за весь интервал анализа, Получение разностей оценок математического ожидания СНС в5 -м и (э.+1)-м каскадах осуществляется в вычитателе 17. Моменты Свыборок разностей и запоминание их осуществляется ключами 18-). .18- .+и) и элементами 19-), ,19- (ь.+и) памяти. раза, в моментдряжец)5 с ьч) - хода вычитателя 17 прецдетгя цд в. - ход кюча 18-) и, глдовдтельно, д вход элемента 9-). памяти, в котором его вели пьчд здпомццдстгя. В слепнув ющцй момент ,; появляется импульс нд выходе лемецта 32-.+1) задержки, который поступает д управляющий вход ключа 18-)+1). Тогда в моментнапряжение с выходд вычитателя 17 передается ца вход .лмента 19- .+1) памяти, где его вятичица запоминается.Таким образом, в конце интервала ацдлпэд все элементы 19-). 19- (1+ипамяти здпомцят значения разостей оценок матемдтцческогс ожидания ."1 (С;, Т)-М,Т) в момен".Рассмотрим как происходит дддптивдя коррекция оценки Э,. Пусть разность ).-й и и;-и оценок математического ожидания СНС не превышает заданного порогового уровня элемента Ь, т.е. стеець полцномд, описывающего изменение матмдтического ожидания СНС, меньше величины 2).-. Б то же" время разность ( - 1)-й и г.-й оценок математического ожидания превышает заданный пороговый уровець состветствующего порогового элемента осо но) о устройства, В этом случас с выходов соответствующих пороговых элементов с первого по .-1-й поступают сигналы единичной амплитуды на управляющие входы соответственно ключей 21-121-, - 1 объединенные с соответствующими входами инвергоров 23-123-(1 - 1. В результате цнверторы 23-123-.-1 оказываются закрытыми и цд их входах на:)ряжения будут равны нули, 11 нверторы 23-), ,23-(ш) открыты и цапрчжения с выходов гумматоров соответственно 20-). 20-(;-1) поступают на соответствующс входы сумматора 22. На выходе кд.клого (20 в )-го сумматора саглагно выражению (3), образуется оценка ,5,. Средняя оценка , будет несмещ ццой и эффективной, если выполняется равенствопМ :ш-). Выражение 4, можно представить ввиде1348862 50 ВНИИПИ Заказ 5192/50 Тираж 670 Подписное Илпизн.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Иэ выражения (5) видно, что коррекция несмещенной и эффективной оценки логарифма ,д, заключается в автоматическом выборе числа ш- котороеЭ 5 определяет число каскадов, дающих на выходе несмещенную оценку математического ожидания СНС. Это число получаем на выходе сумматора 24. Для рассматриваемого случая на входы инверторон 23-123-(-1) поступают сигналы единичной амплитуды с выходов соответствующих порогоных элементов с первого по (-1)-й основного устройства, На входы инверторон 23-:, 15 23-(ш) поступают сигналы нулевой амплитуды с выходов соотнетствующих пороговых элементов с -го по (ш)-й основного устройства, Соответственно на выходах иннерторов 23-123- 20 (-1) имеем нули, на выходах инверторон 23- .23-(п 1-1) получаем сигналы единичной амплитуды. Тогда на выходе сумматора 24 сумма сигналов единичной амплитуды равна ш-, 25В тех случаях, когда сумма оценокотрицательна, необходимо ее инвертировать в иннерторе 29.В этом случае оценку (5 ) получаем на выходе вычитателя 27,Таким образом, в предлагаемом устройстве производится адаптивная корреляция оценки показателя скорости изменения функции среднего значения35 случайного нестационарного сигнала. Ф о р м у л а изобретения 40Устройство усреднения по ант,св, У 1140134, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения воэможности адаптивной оценки показателя скорости изменениясреднего значения, н него введенып 1+1 дополнительных нычитателей, п 1-1ключей и п 1-1 групп по и ключей (ичисло отсчетов среднего значения наинтервале анализа, натуральное число), щгрупп из и элементов памяти,п 1-1 и-входоных сумматоров, два ш)-нходоных сумматора, ш инверторов,три блока логарифмирования, генератор тактовых импульсов, и+шэлементов задержки, причем выходы -го(=1,2. ш) и .+1)-го сумматоровсоединены соответственно с первым ивторым входами -го дополнительноговычитателя, выход которого соединенс информационными входами ключейх-й группы, выходы каждого из которыхсоединены с информационным нходом соответствующего элемента памяти 1-йгруппы, выход которого соединен ссоответствующим входом -го и-входового сумматора, выход которого соединен с информационным входом -го клкгча, выход которого соединен с соответствующим входом первого (п 1-1)-входоного сумматора, управляющий вход1-го ключа соединен с нходом -гоинвертора и выходом -го пороговогоэлемента, выход -го инвертора соединен с соответствующим входом второго (ш)-входового сумматора, выход которого через первый блок логарифмирования соединен с входамивычитаемого ш-го и (ш+1)-го вычитателей, выходы ш-го и (п 1+1)-го вычитателей являются соответстненно выходами оценки показателя скоростивозрастания и убывания среднего устройства, выход первого (ш)-входоного сумматора соединен через второйблок логарифмирования с входом уменьшаемого ш-го вычитателя и через ш-йинвертор - с входом третьего блокалогарифмирования, выход которогосоединен с входом уменьшаемого (ш+=1,2и) элемента задержки соединен с управляющим входом -го ключа -й группы, вход (+-1)-го элемента задержки, кроме первого, соединен с выходом предыдущего элементазадержки, вход первого элемента задержки соединен с выходом генераторатактовых импульсов и входами разрешения считывания каждого пороговогоэлемента и каждого элемента памятигруппы,