Устройство для оценки статистических характеристик процессов

О П И С А Н И Е (и) 43349ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Совеаиих Социалистицеских.72 (21) 1746610/18-24 51) М. Кл. б 06 д 7/ присоединением заявки1770544/18-2 асударстееннцй комитетСсаета Ынннстрое СССРеа делам изобретенийн открытий(32) Приор Опубликов Дата опуб 53) 1 81.3:510088,8) но 25.06.74, Бюллетень2 икования описания 28,11.74 72) Автор пзобретени(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ СТАТИС ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССОВ ЕСКИХ стропной и разлокцияем г;о Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам, предназначенным для обработки статистической информации, в частности - для оценки регрессионной и дисперсионной функции случайных процессов.Известно устройство, предназначенное для вычисления регрессии и дисперсионной функции случайных процессов, содержащее регистратор, блок входной информации, соединенный с коррелометром, формирователем коэффицитентов разложения и с ортогональным фильтром.В известном устройстве регрессия и дисперсионная функция случайных процессов вычисляются известным методом непараметрического оценивания.Цель изобретения - разработка быстродействующего устройства для оценки регресионной и дисперсионной функций процессов, при осуществлении которого число необходимых просмотров реализаций процессов значительно меньше числа отсчетов регрессионной и дисперсионной функций в интервале нх существенных значений.В основе реализации предлагаемого у ства лежит аппроксимация регрессии дисперсионной функций суммой членов жения в ряд по ортогональным фун Все операции, связанные с опредслени исходным реализациям процессов дисперсионной и регрессионной функций, могут быть выполнены на стандартных блоках аналоговых вычислительных установок, а получаемая 5 при этом информация имеет форму, удобнуюдля использования ее в аналитических рас.четах.Предлагаемое устройство содержит блогформирования степеней корреляционной фун 0 кции и блок формирования регрессионной идисперсионной функций, включенные таким образом, что в темпе поступления информации осуществляется вычисление степеней нормированной взаимной корреляционной функ цки от второй до степени, равной числу члснов ортогонального разложения регрессионной и дисперсионной функций, а также их произведений с коэффициентами ортогонального разложения регрессионной функции и 0 суммирование результатов.На фиг, 1 - блок-схема предлагаемого усгройства; на фиг. 2 - блок-схема одного канала блока нормализации процессов; на фиг. 3 - блок-схема блока формирования сте пеней корреляционной функции; на фиг. 4 -блок-схема формирователя регрессионной и дисперсионной функций.Исходные процессы, подле:кащие обработке, подаются на блок 1 нор ализацип процсс сов, состоящий пз двух идентичных каналов,5 10 каждый из которых состоит из интегратора средних значений 2, вычислителя дисперсии 3, сумматора 4 и блока деления 5, выполненных на типовых элементах аналоговой вычислительной техники.Выходы первого и второго каналов блока нормализации процессов соединены с коррелометром 6, Кроме того, выход второго канала соединен с первым входом формирователя коэффициентов разложения 7, второй вход которого соединен со вторым входом блока 1, а выход первого канала блока 1 соединен с входом ортогонального фильтра 8. Число ячеек ортогонального фильтра определяется количеством членов К ортогонального разложения регрессионной и дисперсионной функции и не превышает, как правило, пяти.Работа коррелометра основана на методе апнржечмициикорреляционной функции суммой члену разложения ее в ряд.Выходкоррелометра соединен с входом блока формирования степеней корреляционной функции 9, которьш состоит из квадратора 10 и умножителей 11 и 12, число которых равно К - 1, Квадратор и умножители представляют собой типовые аналоговые устройства.Выходы формирователя коэффициентов разложения 7, ортогонального фильтра 8 блока 9 подключены к блоку формирования регрессионной и дисперсионной функции 13.Блок 13 состоит из коммутационных схем 14 и 15, выполненных на контактных переключающих элементах, например герконах, умножителей 16 и 17, сумматора 18 и квадратора 19, Умножители, квадратор и коммутационные схемы состоят из идентичных каналов, число которых равно количеству членов ортогонального разложения К. Принцип действия и исполнение каждого канала умножителей 16, 17 и квадратора 19 те же, что и умножителей 11, 12 и квадратора 10 блока 9.Выход блока 13 подключен к регистратору 20, в качестве которого может быть использовано, например, типовое цифропечатающсе устройство.Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом. Исходные процессы х(з) и у(1) поступают на входы интеграторов средних значений 2, вычислителей дисперсии 3 и сумматоров 4 обоих каналов блока 1. Интеграторы средних значений осуществляют текущее сглаживание методом скользящей средней процессов. Текущие значения математических ожиданий, определяемых интеграторами средних значений в соответствии с выражениямиг,т +ти (ь) = - " ханш, т, = - 1 уш,1 18где Т - интервал текущего сглаживания, поступают на один из входов сумматоров 4, на второй вход которых подаются процессы х(з) и у(Е). Сумматоры осуществляют тску 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 щее сглаживание процессов относительно вычисленных математических ожиданий. Вычислители дисперсии 3 одновременно с этим определяют среднеквадратические отклонения б и опроцессов, которые одновременно с процессами х(з) - ;п,.(з) и у - тЯ с выхода сумматоров 4 поступают на входы блоков деления 5, после чего нормализуемые про- цессы Х ( - -.) - тх ( -- .)х ( - -.):.=л у (1) - туЙ)=- т= 5ноступают на входы коррелометра б, формирователя коэффициентов разложения 7 и ортогонального фильтра 8,Коррелометр в соответствии с методомаппроксимации корреляционной функции суммой членов разложения ее в ряд вычисляетнормированную взаимную корреляционнуюфункцию процессов р,(т).Коэффициенты ортогонального разложенияа вычисляются одновременно с вычислениемр,(т) формирователем коэффициентов разложения посредством усреднения по времени произведений напряжения реализации у(1)/и выходных напряжений Н 1 у (1)ортогонального фильтра, к входу которого приложено напряжение у(1) с выходом блока деления блока нормализации процессов. По окончании усреднения на выходах каждого из Кусредняющих устройств формирователя коэффициентов разложения фиксируются напряжения, пропорциональные коэффициентам а.Сигналы, пропорциональные рд,(т), с выхода коррелометра поступают на вход блока 9.Блок 9 путем квадратирования (в квадраторе 10) и перемножения (в умножителях 11,12) формирует сигналы, пропорциональныери:с (т), рх (т), р, (т) . Таким образом,на выходах блока 9 наблюдаются сигналы,пропорциональныеразличным степеням рд,(т)от 1 до К-й, которые после уменьшения масштабными делителями в и раз (п=1, 2 К)поступают на вход умножителей 17 блока 13.На два входа блока 13 (на входы коммутационной схемы 14) подаются сигналы, пропорциональные коэффициентам а с выходаформирователя коэффициентов разложения иотклики ортогонального фильтра 8лНп х( т)п=1, 2 К на воздействия х(1 - т) с первого входа блока 1.Блок 13 осуществляет в зависимости от состояния коммутационных схем 14, 15 формирование напряжений, пропорциональных слагаемым разложений регрессионной и дисперсионной функции.Коммутационная схема 14 имеет два состояния: в первом - напряжения, пропорциолнальные а и Нх(1 - т), подаются на входперемножителя 16, а первый выход отключается от выхода умножителя 17; во втором состоянии входы умножителя 16 отключаются, и сигналы, пропорциональные коэффициентам а, поступают в умножитель.Коммутационная схема 15 соответственно этому подключаег ко входу сумматора 18 выход умножителя 17 (первое состояние), либо выход квадратора 19 (второе состояние),Первое состояние коммутационных схем соответствует вычислению регрессионной функции М(у(1)/х(1 - т процессов. Образующиеся на выходе умножителя 16 сигналы, пропорциональные аиНх(1 - т) , умножаются1умножителем 17 на - ;Р (т) и результируюищие напряжения с выхода каждого из его каналов поступают через коммутационную схему 15 на сумматор 18, на выходе которого формируется суммарное напряжениеЯу(1)/х (1 - -, =- ар",(-.)Лх(1 - ),и=1 П которое затем регистрируется регистратором 20.При вычислении дисперсионной функции процессов на выходе умножителя 1 формируется сигнал, пропорциональный произведеинию напряжений аи , 1". (т), действующихна его входах, Результирующие напряжения возводятся квадратором 19 в квадрат (коэффициент передачи каждого из каналов квадратора устанавливается равным и) и через коммутационную схему 15 поступают на суммирование, после чего регистратором 20 фиксируется дисперсионная функция процессов. Предмет изобретения 1. Устройство для оценки статистическиххарактеристик процессов, содержащее регистратор, блок нормализации процессов, один выход которого подключен к первому входу коррелометра и к входу ортогонального фильтра, другой вход - к второму входу коррелометра и к первому входу формирователя ко эффициентов разложения, второй вход которого соединен со входом блока нормализации процессов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит блок формирования степеней корреляци онной функции, вход которого соединен с выходом коррелометра, а выход подключен к первому входу блока формирования регрессионной и дисперсионной функций, второй вход которого соединен с выходом формиро вателя коэффициентов разложения, а третийвход - с выходом ортогонального фильтра.2, Устройство по п. 1, отличающеесятем, что блок формирования степеней корреляционной функции выполнен в виде последо вательно соединенных квадратора и умножителей, вторые входы которых подключены к входу квадратора и входу блока, формирования степеней корреляционной функции.3. Устройство по п. 1, отл и ч а ю щ ее с я 30 тем, что блок формирования регрессионной идисперсионной функции состоит из последовательно соединенных первой коммутационной схемы, двух умножителей, квадратора, второй коммутационной схемы и сумматора, причем 35 первый выход первой коммутационной схемыподключен ко второму входу второго умножителя, выход которого соединен с вторым входом второй коммутационной схемы, входы первой коммутационной схемы и третий вход 40 второго умножителя подключены к соответствующим входам, а выход сумматора - к выходу блока формирования регрессионной и дисперсионной функций.Приоритет по п. 3 исчислять с 06.04.72.Изд.994осударственного комите по делам изобретени Москва, К, Раушс Тираж 624 а Совета Министров и открытий ая наб., д. 45