Устройство для определения статистических параметров случайных сигналов

,1 п 517895 Союз Советских Социалистических Ресвублкк(51) М Кл е б 06 Г 15/36 присоединением заявкиГосударствеииый комитет Совета л 1 ииистров СССР ло делам изобретеккй 3) Приоритет Опубликовано 15,06,76. БюллетеньДата опубликования описания 06.09.7 УДК 681.3(088,8) открытии(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯСТАТИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СЛУЧАЙНЫХ СИГН Изобретение относится к области применения приборов и средств вычислительной техники в математической статистике для техничсских приложений и может найти самое широкое применение в технике, медицине, биологи и.Известно устройство для определения статистических параметров случайных сигналов,содержащее блок эталонных делителей, селектор, блок задания исходной информации, 10коммутатор, интегратор, блок сравнения, блокнормирования напряжения, блок запуска - останова и блок управления,К недостаткам известного устройства дляоценки неизвестного параметра распределепия случайного сигнала в присутствии помехпо повторяющимся наблюдениям относится,во-первых, то, что оно решает лишь однузадачу уменьшения динамического диапазона и, во-вторых, содержит нелинейные преобр азов атели, аппроксимирующие законыраспределения случайной помехи и сигнала,т. е. этим самым признается, что уже имеетсяопределенная априорная информация о законах распределения случайной помехи и сиг эпала, Таким образом, прежде чем приступитьк работе с помощью известного устройства, надо иметь в руках хотя бы приближенную картину о законе распределения случайной величины, иначе просто нечего будет аппроксими ровать с помощью нелинейных преобразова телей названного устройства, а, следователь но, и невозможно запустить его в работу.Целью предлагаемого устройства является полная автоматизация, обеспечивающая резкое сокращение времени обработки больших массивов статистической информации при построении гистограммы распределения временных случайных процессов по их заданным ограниченным рсализациям, т. е. повышениебыстродействия работы устройства.Эта цель достигается тем, что устройство содержит блок интеграторов, входы которого соединены с селектором, а выходы через коммутатор подключены к первому входу блока нормирования, второй вход которого соединен с выходом интегратора и с первым входом блока сравнения, выход которого подключен к входу блока управления, а второй вход - к первому выходу блока эталонных делителей, Второй выход блока эталонных делителей соединен с входом интегратора, а третий выход - с первым входом селектора, второй вход которого подключен к блоку задания исходной информации, а третий вход соединен с выходом блока запуска в остано, соединенного с выходом блока управления и входом коммутатора.На чертеже дана блок-схема предложенного устройства. Здесь:1 - блок запуска в остано;2 - блок задания исходной информации;3 - блок ввода эталонных делителей (напряжения и уставок);4 - селектор;5 - блок интеграторов;6 - интегратор;7 - блок сравнения (логическая схема И);8 - блок управления;9 - коммутатор;10 - блок нормирования (напряжений). Назначение перечисленных блоков устройства следующее:Блок запуска - останова служит для запуска и останова устройства.Блок задания исходной информации предназначен для ввода исследуемого временного случайного процесса в устройство.Блок эталонных делителей напряжения и уставок служит для выдачи эталонных напряжений на другие блоки устройства.Селектор входных целей интеграторов предназначен для формирования последовательности сигналов управления, осуществляющих включение входных цепей блока интеграторов, соответствующих данному поддиапазону, в котором на рассматриваемом отрезке времени М; находится стохастически блуждающая величина х(1), где индекс 1 обозначает номер поддиапазона изменения случайной величины, а индекс 1 указывает порядковый номер попадания случайного временного процесса в рассматриваемый поддиапазон х, хк+Д, гдек=0,12, ,11.Блок интеграторов служит для интегрирования (суммирования) напряжений, дающих на выходах каждого интегратора напряжения 11; 1=1, 2, 3, , 121, которые пропорциональны длительностям времени пребывания 1; случайной величины х(1) в каждом из 12 поддиапазонов ее изменения за время анализа Т.С помощью интегратора 6 интегрируется напряжение, пропорциональное заданной длительности реализации Т исследуемого случайного временного процесса 1.1 ц=КТ.Блок сравнения предназначен для сравнения накопленного в интеграторе 6 напряжения 1.1 д с напряжением Ц., соответствующих выбранной длительности реализации Т анализируемого случайного временного процесса, которое перед началом работы устройства задается в форме уставки на блоке задания эталонных напряжений и уставок (3),В блоке управления вырабатывается управляющий сигнал - команда останов - конец интегрирования и одновременно происходит запуск в работу коммутатора выходных цепей интеграторов.Коммутатор выходных цепей интеграторов служит для поочередной подачи выходных напряжений с блока интеграторов на блок нормирования, в котором образуются нормированные численные значения напряженийУ Уг 7 з 7 а7 )йз а юз юзнакопленных на интеграторах блока интеграторов, в течение всего времени анализа Т, пропорциональные соответствующим нормированным временам пребывания исследуемой 10 случайной величины в пределах каждого поддиапазона ее изменения:1 2 3 12Т 7 Т Т15 Подготовка устройства к работе производится так,Перед началом работы устройства на блоке эталонных делителей напряжения и уставок вручную устанавливаются величины на 20 пряжений, задающих границы интерваловвсех 12-ти поддиапазонов, а также величинанапряжения У подаваемого селектором попеременно на входы блока интеграторов 5 иинтегрируемого в продолжении времени пре 25 бывания случайной величины в данном 1поддиапазоне ее изменения, а также величинанапряжения, постоянно подаваемого на блоксравнения в форме уставки 13 и,уст для задания общего времени Т обраоотки исследуе 30 мой реализации временного случайного процесса.Работа устройства происходит следующимобразом,С помощью блока запуска - останова ус 35 тройство запускается в работу. В селектор 4 входных цепей блока интеграторов вводится в течение заданного времени Т непрерывно изменяющееся напряжение, 40 подлежащее обработке и представляющее собой исследуемый временной случайный процесс х(1). При этом селектор 4 осуществляет замыкание контактов лишь той цепи одного из 12-ти интеграторов блока 5 интеграторов, 45 по которой допустимый диапазон измененияслучайной величины х, х+, накрывает текущее значение случайной величины х(1) и при этом оставляет разомкнутым все остальные контакты входных цепей интеграторов, 50Таким образом селектор 4 входных цепейблока интеграторов осуществляет автоматический выбор (селекцию) той или другой ветви по текущему значению случайной величины так, что:происходит замыкание лишь одной из всехветвей, по которой на вход интегратора, включенного в эту цепь, поступает через замкнутый контакт от блока 3 эталонных делителей, напряжения и уставок постоянный уровень напряжения:У,=й = сопИкоторый, интегрируясь, дает на выходе инте 65 гратора уровень напряжения:(где 1=1, 2, 3 12),6 ЧастнаЯ сУмма по индексУ 1 Равна 1 ь т.е.М 1 - 11 7:1пропорциональный времени пребывания случайной величины в пределах данного поддиапазона х, х 1,+Д. При этом все другие ветви и включенные в их цепи интеграторы остаются с открытыми (разомкнутыми) входами, так как контакты в их входных цепях в это время разомкнуты.Как только случайная величина х(1), изменяясь в ту или другую сторону, принимает граничные значения, принадлежащие уже соседнему интервалу (поддиапазону), селектор 4, управляющий контактами входных цепей блока интеграторов, разрывает контакт ветви данного интегратора и одновременно с этим замыкает новую ветвь соседнего интегратора, соответствующую новому поддиапазону, вкакой попала случайная величина. Значение выходного напряжения на данном интеграторе запоминается и сохраняется до следующего включения этой ветви интегратора. Таким образом начинает действовать новая цепь со своим интегратором, соответственно новому поддиапазону изменения случайной величины и т. д, до нового перехода численного значения случайной величины через граничноезначение поддиапазона, когда снова происходит размыкание рассматриваемого контакта и одновременное замыкание нового и т. д.По истечении времени анализа Т исследуемого случайного процесса, отсчитываемого при работе устройства на интеграторе 6 и отмечаемого блоком сравнения 7 в момент времени Т, на всех 12 интеграторах накопятся определенные значения выходных напряженийпропорциональные соответственно временам пребывания численных значений случайной величины, в процессе ее стохастического блуждания, в каждом из 12-ти поддиапазонов ее изменения.Интегратор 6 остается включенным во все время анализа Т, таким образом на его выходе по окончании времени Т устанавливается уровень выходного напряжения, равныйу ит(в определенном масштабе 1 - полное время анализа Т).Это, естественно, следует из того обстоятельства, что двойная сумма:должна удовлетворять очевидному условию: она должна быть равна полному времени анализа Т исследуемого случайного временного процесса,5где 1 - полное число попаданий стохастически блуждающей случайной величины х(1) в Ь поддиапазон за полное время анализа Т.10 Повторное суммирование по индексу Ьдает полное время анализа Т:12, =т1:115Все изложенное дает достаточное основание для нормировки:з + з20 7 7 Т Т (т к+ а+ з+ + з - т)что и было использовано при построении схемы устройства, дополненной блоком нормиро вания напряжения, построенном на основеблока деления, на выходе которого формируются напряженияУ,, где 1=1, 2, 3 12301 Зпропорциональные длительностям (нормированным) времен пребывания- , где 1.=1,2,3, 12 35случайной величины х(1) в том пли другомЬ поддиапазоне.С помощью интегратора 6 и блока сравне 40 ния вырабатывается сигнал управления дляпрекращения ввода исследуемого случайноговременного процесса в устройство в моментвремени окончания исследуемой реализациидлительностью Т и, одновременно, с этим, сиг 45 нал на включение в работу коммутатора 9выходных цепей блока интеграторов, которыйслужит для последовательного опроса всех12-ти интеграторов и выдачи нормированныхнапряжений с блока нормирования на регист 50 рацию.В блоке 10 нормирования производится деление каждого из напряжений 1.1 ь где 1=1, 2,3, , 12, полученных на блоке интеграторовна напряжение 1.112=ОТ, поступающее с вы 55 хода интегратора 6, т, е,У;7 зв результате чего получаются нормированные 50 значения напряжений, пропорциональные искомым нормированным значениям времен пребывания случайной величины в каждом из поддиапазонов65 Т- (1 = 1, 2, 3, , 12),517895- (К=1,212),1 З Формул а изобретения Составитель Э. СечинаТехред Т. Курилко Корректор М. Лейзерман Редактор Н. Коган Заказ 1693/4 Изд,1504 Тираж 864 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 которые являются оценками вероятностей попадания численных значений случайной величины х(т) в различные поддиапазоны ее изменения.Полученные таким образом, веса пребывания случайной величины в каждом подди- апазоне выводятся на регистрацию и дают требуемый приближенный закон распределения вероятностей исследуемой случайной величины х(1),Устройство для определения статистических параметров случайных сигналов, содержащее блок эталонных делителей, селектор, блок задания исходной информации, коммутатор, интегратор, блок сравнения, блок нормирования напряжений, блок запуска - останова и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия работы устройства, оно содержит блок интеграторов, входы которого соединены с селектором, а выходы через коммутатор подключены к первому входу блока нормирования, второй вход которого соединен с выходом интегратора и с 10 первым входом блока сравнения, выход которого подключен ко входу блока управления, а второй вход - к первому выходу блокаэталонных делителей, второй выход которого соединен со входом интегратора, а третий вы ход - с первым входом селектора, второйвход которого подключен к блоку задания исходной информации, а третий вход соединен с выходом блока запуска - останова, соединенного с выходом блока управления и вхо дом коммутатора.