Адаптивное усредняющее устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 09) Щ) 4 А 2РЕСПУБЛ(1) С 06 С 7/1,2 ЕНИЯ ЬС,ИВУ политехСССР 19.05.83.УСТР 9 ЙСТ-. нспользо- .ных слупарамет иосисте ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР1(57).Изобретение может бытьвано при анализе нестационачайных сигналов и измеренияров сигналов в различных рад Изобретение относится к устройст-,вам для оценки параметров нестационарних случайных сигналов (НСС), может быть использовано в устройствах.обработки сигналов в различных радио-,Мсистемах и является усовершенствованием известного устройства по авт.св;Ф 1174948.Цель изобретения - повышение быст-.родействия устройства за счет получения несмещенной оценки среднего зйа- .чения нестационарного случайного сиг-нала при наименьшем интервале запаз-.дывания.На чертеже изображена схема пред-.лагаемого устройства,Устройство содержит интегратор 1,..линию задержки 2, вычитатель (блоквычитания) 3, интегратор 4, линию за;,держки 5, сумматор 6, линию задержки7, вычитатель 8, интегратор 9, линиюзадержки 10, сумматор 11 линию за мах. Цель изобретениясостоит в повышении быстродействия устройства засчет получения несмещенной оценкисреднего значения нестационарногослучайного сигнала при наименьшем йнтервале запаздывания, Устройство содержит блоки 1-20, которые определяютхарактер функции среднего значения .нестационарного случайного сигнала, иблоки 21-24, с помощью которых осуществляют несмещенйую оценку среднегозначения при наименьшем интервале запаздывания. Цель изобретения достигается путем автоматического подключения к выходу устройства каскада минимального номера 1 ил держки 12, сумматоры 13 и 14, элемент задержки 15, вычитатель 16, пороговый элемент 17 с памятью, дифференцирующую цепь 18, счетчик 19, элемент И 20.Устройство снабжено также шэлементами задержки 21, шблоками вы, .читания 22, шпороговыми элементами с памятью 23, шключами 24.При этом вход устройства соединен с объединенными входами интегратора и линии задержки 2, выход интегратора 1 соединен с объединенными входами линии задержки 5 и вычитаемым входом вычитателя Э, вычитающий вход которого объединен с входом линии задержки 7 и соединен. с выходок линии задерж.ки9Выход линии .задержки 5 соединен с одним входом сумматора 6, второй вход которого соединен с выходом интегратора 4, вход которого соединен с выходом вычитателя 3.3 1 716544. 4Выход сумматора соедине6 единен с объе- ный сигнал. В вычитателе 3 осуществдиненными входами линии з дадержки 10 , ляют первое центрирование сигнала,и вычитаемым входом вычитателя 8, вы- т.е. и учт е. из сл айного сигнала вычитаютчитающий вход которого о ъединб единен с его сглаженное значение, полученноевходом линии задержки 12 и соединен на выходе интегратора 1,7 Затем первый центрированный сигналс выходом линии задержкиВыход линии задержки 10 соединен сглаживают в интеграторе 4 и подаютс одним входом сумматора 11 второй на сумматор 6, на другой вход которовход которого соединен с выходомыходом ин- го поступает задержанный линией за-,тегратора 9, вход которогого соединен держки 5 сигнал с выхода интегратос выходом вычитатепя 8. ра 1.Выход сумматора соедин11 единен с по- В результате на выходе сумматораследующим каскадом устройств"тства число 6 получают оценку матиматическогоожидания НСС на вылоде первого каскаскада является суютатор 13, выходом када, Эту оценку подаютна второй кастп-го каскада является сумм тумматор 14 кад на вычитатель 8, на второй входВыход сумматора чер13 е ез. элемент которого поступает случайный сигнал,задержки 1 соединен с в15 ен с вычитаемым задержанный линией задержки 7 еще навходом вычитателя , в16 вычитающий вход половину интервала сглаживания,20которого о ъединен с. вхб ходом дифферен- В вычитателе 8 вычитают из случайцирующеи цепи 18 и соединен с выходом ного сигнала его оценку математического ожидания, полученную на выходесумматора 14.Выход вычитателя 16 соединен с сумматора 6. Второй центрированныйвходом порогового элемента 17, выход 25 сигнал, полученный на выходе вычитакоторого соединен с одним вим входом эле- теля 8, сглаживают в интеграторе 9 имента И 20, второй вход которого сое- подают на один вход сумматора 11. Надинен с выходом счетчикаика 19 вход ко- другои вход суммато а 11 подают заторого соединен с выходомыходом дифференци- держанный линией з держки 10 сигналс выхода сумматора б. В результате на30Причем вход элемента задержки 21,3 выходе сумматора 11 второго каскадасоединен с выходом 3-го к3- о каскада уст- получают еще одну оценку математичесВ а ержки 21 1 соеВыход элемента задержки Устройство снабжено щ подобнымидинен с информаинформационным входом ключа каскадаминеобходимыми для сведения-124,3 одним входом вычитателяь итателя 221 35 ошибки смещения к нулю, причем (щ- )-.Рруготт вход вычитателяеля 22соединен ю оценку математического ожидания пос выходом сумматораа ора (1+1) го каскада лучают на выходе сумматора 13 (щ)- го каскада, щ-ю оценку математическоустройства.При этом выход вычитателя 22. 1 го охтидания НСС получают на выходесоединен с входом порогового элемен - 40 сумматора 14 щ-го касада,та 23, 1, выход которого соедин нсоединен с В случае сглаживания НСС с матемауправляющим входом ключакл ча 24 .3 тическим ожиданием И, описываемымполиномом степени не выше 2(щ)-1,на выходах сумматоров б, 11 и т.д.б ычитания 16, Уп до суттматора,(щ)-го каскада получал (1равляющий вход ключа 24.щобъединен ют оценки 11. (,Т), отличающиеся отс первым входом элементаента И 20. истинного значения И на величиныенок 11 ТУстройство работает следующим об- смещения оценокЦ, ( Т).разом. Оценки т 1( )(,Т) и 1 (,Т) на50 выходах соответственно (тп)-го ии и исНестационарный случаиныи сигнал щ-го каскадов совпадают с истинннеизвестным математическим ожиданием значением ц математического ожи(средним значением) одновРеменно по- дания НСС, В результате оценкиступает на интегратор 1 и линию за 1 ю 1( Т) и цф 1( Т) совпадают междуЭ Х 1держки 255 собой,Первый сглаженный сигнал поступает Однако оценка,Й (,Т) оказываетсядалее на вычитатель 3, на второй вход задержанной на половину интервала 1которого поступает задержанный на по" сглаживания относительно оценкиттовину интервала сглаживания случаи( 1(,Т). Поэтому, задержав в линииВ этом случае на выходе вычитатсля 16 получают разностный сигнал с флуктуациями, превышающими пороговый уровень элемента 17, с выхода которого поступает запрещающее напряжение на вход элемента И 20 и на ключ 24,ш,В результате с выхода элемента И 20 не выдается число экстремумов, зарегистрированное в счетчике 19На выхо ключа 24.шне поступает оценка М,)(,Т) . По истечении интервала анализа производится сброс счетчика 1 в нулевое состояние.В рассмотренном случае для получения несмещенной оценки среднего значения при наименьшем интервале запаздывания необходимо увеличить число каскадов н устройстве.Рассмотрим теперь случай, когда сглаживают НСС с математическим ожиданием М (1), описываемым полиномом, степень которого не выше значения 2(3-1)-1. Тогда на выходах Ц)-го и 1-го каскадов оценки совпадают с истинным значением М. Поэтому разностный сигнал на выходе вычитателя 22.3 не превышает порогового уровня порогового элемента 23.1. Следовательно, на управляющий вход клю- ча 24, не поступает запрещающее .напряжение, и с выхода ключа 24. снимается напряжение несмещенной оценки среднего значения Й (С,Т) прй наименьшем интервале запаздывания за счет автоматического подключения к выходу устройства с помощью соответствующего 1-го ключа каскада несмещенной оценки минимального номера.По истечении интервала анализа производится сброс счетчика 19 и триггеров пороговых элементов 23. 123.1-1 в нулевое состояние.Повышение быстродействия устройства за счет получения несмещенной оценки среднего значения НСС при наименьшем интервале запаздывания позволяет приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям с наименьшими временными потерями при анализе среднего значения случайных сигналов. 50 516544" и-е 1задержки 15 оценку М .(й,Т) на половину интервала сглаживания, производят вычитайие этих оценок в вычитателе 16.При совпадении оценок разностныйсигнал на выходе вычитателя 16 долженравняться нулю. Практически набйодаются малые флуктуации разностногосигнала, обусловленные тем, что дисперсия оценок уменьшается до нуля при(на самом деле Т-величина ограничен- .ная.Поэтому к выходу вычитателя 16подсоединен пороговый элемент 17 спамятью. Величина порогового напряжения подобрана такой, чтобы малые флуктуации разностного сигнала на выходевычитателя 16 не вызывали срабатывания триггера в пороговом элементе 17,Таким образом, при совпадении оценок на выходах сумматоров 13 и 14 не,элемента 17, и на выходе элемента И20 сохраняется разрешающее напряжение. Значит, число эктремумов, зарегистрированное в счетчике 19 и поступающее на второй вход элемента И 20,передается на выход устройства.При несрабатывании порогового элемента 17 разрешающее напряжение поступает также на управляющий входключа 24.ш. В результате напряжениеоценки математического ожидания НССс выхода линии задержки 15 М(ИТ) 35поступает через ключ 24.шна выходустройства.В данном случае получаем несмещенную оценку среднего значения, НСС при .наименьшем интервале запаздывания,определяемом, номером (ш)-го каскада. Все остальные пороговые устройства срабатывают за интервал анализа,что приведет к появлению запрещающегонапряжения на управляющих входах всехключей 24.124.ш. В результатеоценки Й 1 (,Т)11(,1) не похступят на выходы соответствующих. ключей 24. 1 24. ш,. При сглаживании НСС с математическим ожиданием И, описываемым полиномом, степень которого выше; 2(ш- -1)-1, оценки 11(ф 1(С,Т) и М 1,(,Т) на выходах соответственно (ш)-го и ш-го каскадов не совпадают обе или, по крайней мере, первая с истинным ь значением 111(й) . Формула из обр ет енияЛдаптивное усредняющее устройствопо авт, св. Р 1174948,. о т л и ч а юще е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства за счет получения несмещенной оценки среднего, значения нестационарного случайного сигнала при наименьшем интервале за.Заказ 615Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, И, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород,агарина, 101 паздывания, в него введены ш(где -ш - количество каскадов устройства) элементов задержки, шблоков вычитания, шпороговых элементов с па.мятью, шключей, выходы которых являются выходами устройствапричем вход 1-го ( = 1,2 ,ш) элемента задержки соединен с выходом сумматора 1-го каскада устройства, а выход 1-го элемента задержки подКлючен к информационному входу 1-го ключа и к первому входу 3-го блока вычитания,выход которого через 1-й пороговыйэлемент с памятью соединен с управляющим входом 1-го .ключа, второй вход3-го блока вычитания подключен к выходу сумматора. Ц+1);го каскада устройства, информационный вход (ш" 1)-гоключа соединен с первым входом дополнительного блока вычитания, а .управляющий вход (ш)-го ключа объединенс первым входом элемента И.