Устройство для обработки информациис адаптивным выбором квазиоптимальногоинтервала сглаживания

Союз Советскик Социалистическик Республик(51)М, Кл,з с присоединением заявки Мо(23) Приоритет С 08 С 19/28 С 08 С 15/Об ГосударственнмА коинтет СССР но дмаи изобретеннА н открытвА(71) Заявитель Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного знамени высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ С АДАПТИВНЫМ ВЫБОРОМ КВАЗИОПТИМАЛЬНОГО ИНТЕРВАЛА СГЛАЖИВАНИЯИзобретение относится к вычислительной технике, предназначено для обработки реализаций нестационарных случайных процессов и может применяться в аппаратуре сбора и обработ" ки данных, в частности в бортовых адаптивных радиометрических системах.Известно устройство для сглаживания телеметрической информации, со-, держащее элементы И, сумматор, элементы задержки, генератор импуль". сов считывания, пороговый элемент, элементы ИЛИ, счетчик, триггер Я.Недостаток укаэанного устройства - отсутствие обоснования выбора интервала осреднения и вычисления оценок вероятностей ошибок первого и второго рода при назначении его длительности, которые в свою очередь характеризуют вероятностную меру достоверности принимаемых решений о виде исследуемого процесса.Наиболее близким к предлагаемому по техническойсущности является устройство для обработки информации с адаптивным выбором квазиоптимального интервала сглаживания, содержарее аналого-циФровой преобразова" тель, первый вход которого. соединен с первым входом устройства, а второйвход подключен к первому выходу блока управления, первый и второй входыкоторого подключены соответственно % ко второму и третьему входам устройства, второй выход блока. управлениясоединен с первым входом коррелометра, первый блок памяти, первый выходкоторого соединен с первым входом 10 блока вычитания и первым входом блокаоценки математического ожидания, выход которого подключен ко второмувходу блока вычитания, выход которого подключен ко второму входу корре лометра, выход коррелометра соединенс первым выходом устройства. Крометого, устройство содержит арифметический блок, три выхода которогоподключены ко входам блока считыва О ния 21.Недостатки указанного устройства -необходимость про"едения повторныхциклов вычислений после корректировки интервала сглаживания и порого вой дисперсии, отсутствие обоснованности выбора интервала осреднения вусловиях априорной неопределенностио свойствах нестационарной составляющей и распределениях накладываемых ер помех, отсутствие вероятностной мерыдостоверности принимаемых решений о виде исследуемого процесса и соответственно выборе интервалов сглаживания.Цель изобретения - повышение точности устройства (точности статистического анализа нестационарных данных.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены счетчик, сумматор, второй блок памяти, блоки сравнения, блок вычисления ошибки второго рода, блок вычисления поро гов, блок сравнения входных сигналов, первый вход которого объединен со входом счетчика н подключен к выхо- ду аналого-циФрового преобразователя, первый выход блока сравнения входных сигналов через последовательно соединенные сумматор и второй блок памяти подключен к первому входу первого блока сравнения, выход которого подключен к первому входу бло- щ ка вычисления Ошибки второго рода, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, первый и второй выходы блока сравнения подключены соответственно ко второму н третьему входам блока сравнения входных сигналов, второй выход и четвертый вход которого соответственно соединены со входом и вторым выходом первого блока памяти, выход счетчика. подключен ко второму входу ЗО блока вычисления ошибки второго рода, второму входу блока оценки математического ожидания и первому входу блока вычисления порогов, первый и второй выходы которого подключе ны соответственно ко второму н третьему входам первого блока сравнения, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно со вторьве входом блока вычисле О ния порогов и вторым входом второго блока сравнений, выход блока оценки математического ожидания подключен ко второму выходу устройства.На чертеже представлена блок-схе Яма устройства, которое содержит аналого-цифровой преобразователь 1,блок 2 сравнения входных сигналов,сумматор 3, блоки 4 и 5 памяти, первый блок 6 сравнения, счетчик 7, 50блок 8 вычисления порогов, блок 9вычисления ошибки второго рода, блок10 управления, блок 11 оценки математического ожидания, второй блок12 сравнения, блок 13 вычитания,коррелометр 14.Устройство работает следующим. образом.Аналого-цифровой преобразователь1 преобразует информацию, поступающую на вход устройства в дискретную 60последовательность равноотстоящихзначений У, У ,У, Ун . С выхода преобразователя 1 (ЛЦП) преобразованные данные поступают на блок2 сравнения входных сигналов, в ко тором происходит последовательное сравнение отсчетов по амплитуде и вычисляется текущее значение числа инверсий Т в соответствии с выражеНием , п 1 иТ ф Е 0(ДУ)1 г 11 ф 4"(д "1 ф для дУО,дУ=(У;-У)- индексы суммирования,и - переменный текущий объемвыборки, на котором вычисляется текущая ТП статистика.Выход преобразователя 1 соединенсо входом счетчика 7, .который фиксирует общее и число отсчетов, прошедших на блок 2 сравнения входныхсигналов. С первого выхода блока 2результаты сравнения в виде числаинверсий Т поступают в сумматор 3,где происходит суммирование инверсийпосле сравнения п значений входныхсигналов, которые передаются затемв блок 4 памяти. Одновременно изблока 2 п исходных значений процессапоступает в блок 5 памяти, где онихранятся до прихода разрешающей команды иэ блока 12 сравнения заданнойи вычисленной вероятностей ошибоквторого рода. С выхода блока 4 памяти текущее число инверсий поступаетна блок 6 сравнения, где происходитих сравнение с текущими значениямипорогов Си С .ф" , вычисленными в блоке 8, на входы которого подаются значения числа отсчетовиз счетчика 7 и заданного уровнязначимости ЫпУиэ блока 10 УпРавления. Текущие значения порогов вычисляются по выражениям:1 пяох ъдб2 21 -"., с - соответственноа( Ф-ная и (1-а)Ъная точки нормального стандартного распре(; 1) деления,5 =- объем выборкипо числу инверсий,СЖ" - означает целуюпчасть С ефЕсли полученное текущее чйсло инверсий при сравнении в .блоке 6 с порогами С и С 1 отвечаетнеравенствуто на его выходе сигнал отсутствует и на вход блока 2 сравнения входных сигналов поступает очередное (й+ 1)-е значение процесса У( ), н работаустройства происходит в соответствии с приведенным описанием.Если же выполняется одно иэ.условий (Т 1 С или Т)(С 2 соответствующие наличию убывающего или возрастающего тренда в исходных данных), то с выхода блока б сравне" ния на первый вход блзка 9 поступают значения Тн С" или Тн, 1 ъ 3 ьтнюС )1, , в котором вычисляется сна" чала оценка вероятности появления числа инверсий /Т Р2 а далее вероятность ошибки второгорода Р (п,р), а на второй вход блока 9 одновременно с выхода счетчика 7 подается значение 1 о.Вероятность ошибки второго рода принятия решения о стационариости процесса, когда он на самом деле не стационарен, вычисляется в соответст" вии с выражениями: /Мз Р-ф. Е С ртИ-р) нищ,Т С е" эР . эяфс Ь"1 Ь-=- аетрт(,1-р) иаэс тС.где С - число сочетаний иэ 5 элетментов по Т. 30Вычисленное значение ошибки подается в блок 12 сравнения, где оно сравнивается с заданной величиной ошибки второго рода па, поступаЮ щей из блока .10 управления,. и в сду Я чае, если она меньше нли равна1 в,рРаааа Ю Разрешающая команда из блока 12 через блок 2 осуществляет передачу в входных сигналов, хранящихся в блоке 5 40 памяти, в блок 11, где производится. оценка математического ожидания, представляющая собой сглаженную оценкунестационарногоматематического ожи" дания на интервале сглаживания дли-: нрй и ) / ., ЯъЪЕсли же при сравнении в блоке 12 окажется справедливым неравенство . - р7 а , то с его второго выхода в блок 2 поступает команда, при которой в блок 2 принимается очередное (и + 1)-е значение исходного процес" са 3(1) с выхода преобразователя 1, и работа устройства продолжается в фф указанном режиме до выполнения условий (5), после чего устройство уста навливается в исходное. состояние.Если процесс Ч(т ведет себя как квазистационарный, т.е. выполня ется условие (3) после прихода последнего отсчета 3 -н, то в этом случае за интервал сглаживания принимается вся длина реализации М, и в блок 11 оценки математического ожидания из блока 5 памяти поступаетдополнительно сигнал признака последнего отсчета 3.1 н, а сглаженнаЯоценка математического ожидания вычисляется как /а . АЪч нАналогично прй вычислении оценкиматематического ожидания на последнем интервале сглаживания значение .может не достигнуть величиныда В этом случае при 1-в с выходасчетчика 7 в блок 11 подается сигналпризнака Ч н , и эа интервал сглаживания прйнимается величина, равнаячислу отсчетов, зафиксированномусчетчиком 7.Полученная текущая оценка математического ожидания в виде и сглаженных значений с выхода блока 11 и исходные значения процесса уф к3 н с выхода блока 7 поступают навторой и первый входы блока 13 вычитания, где производится их последовательное вычитание, а полученныйстационарный остаток с выхода блока13 подается на второй вход коррелометра 14, в котором производитсяоценка статистических характеристик,стационарного остатка, поступающихзатем на его выход, связанный с первым выходом устройства, а на второйвыход устройства из блока 11 подается оценка нестационарного математического ожидания, которая может анализироваться далее известными методами еРаботой всего устройства управляет блок 10, который осуществляетсинхронизацию во времени и обеспечивает передачу заданных величин в соответствующие блоки,Предлагаемое устройство позволяет повысить точность обработки нестационарных данных на 30-35 посравнению с известным.Формула изобретенияУстройство для обработки информации с адаптивным выбором квазиоптнмального интервала сглаживания, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого соединен с первым входом устройства, второй вход - с первым выходом блока управления, первый и второй входы которого подключены соответственно ко второму и третьему входам устройства, второй выход блока управления соединен с первым входом коррелометра, первый блок памяти, первый выход которого соединен с первым вхоДом блока вычитания и первым входом блока оценки математического ожидания, выход которого подключен ко второму входу блока вычитания, выход которого подключен ко8 796894 аз 9775/6 аж 700 дписное НИИП филиал ППП "Патент", г. од, ул ектная,второму входу коррелометра, выходкоррелометра соединен с первым вы-.ходом устройства, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены счетчик, сумматор, второй блокпамяти, блоки сравнения, блок вычисления ошибки второго рода, блок вычисления порогов, блок сравнениявходных сигналов, первый вход которого объединен со входом счетчика иподключен к выходу аналого-циФрового преобразователя, первый выходблока сравнения входных сигналов че-рез последовательно соединенные сумматор и второй блок памяти подключенк первому входу первого блока срав"нения, выход которого подключен кпервому входу блока вычисления ошиб-.ки второго рода, выход которого соединен с первым входом второго блокасравнения, первый и второй выходывторого блока сравнения подключенысоответственно ко второму и третьемувходам блока сравнения входных сигна-.лов, второй выход и четвертый вход которого соответственно соединены совходом и вторым выходом первого блока памяти, выход счетчика подключенко второму входу блока вычисленияошибки второго рода, второму входублока, оценки математического ожидания и первому входу блока вычисленияпорогов, первый и второй выходы которого подключены соответственно ковторому и третьему входам первогоблока сравнения, третий и четвертыйф выходи блока управления соединенысоответственно.со вторым входом блока вычисления порогов и вторым входом второго блока сравнения, выходблока оценки математического ожида 15 ния подключен ко второму выходу устройства,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР;Щ 9 456293, кл. 608 С 19/28 1973.2. Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайныхпроцессов. М., "Энергия", 1972,с. 219-220 (прототип).