Вычислитель оценки математического ожидания

Союз Советских Социвлистических Республик(51)М. Кд,з 6 06 Г 15/36 Государствеииый комитет СССР по делам изобретений и открытий(088; 8) Дата опубликования описания 30,09,81 72.Авторы изобретен.А.Добрыдень, В,И.Мелешко, И.А.Ради Г;Г.хливняк харьковский и Харьковск женерно-строительный государственный униим. А.Х.Горького 1 заявители 54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬ ОЦЕНКИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОЖИДАНИЯ10 обе оце 30 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при статистическом анализе случайных процессов.5Известно устройство для вычисления оценки математического ожидания, содержащее генератор импульсов, счетчик выборки, регистр, три элемента И и индикатор Ц .Наиболее близким к предлагаемому является вычислитель оценки математического ожидания, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход 1 которого является первым входом вычислителя, два элемента И, сумматор и счетччк выборки Г 23Однако известные устройства несгечивают получение достоверной 2нки математического ожидания.Цель изобретения - повышение достоверности оценки математического ожидания.Поставленная цель достигается тем, что в вычислитель оценки математического ожидания введены два регистра, два .цифровых компаратора, блок сравнения, два элемента задержки, блок элементов И-ИЛИ, элемент НЕ-И,пять элементов И и блок индикации,при этом первые входы первого и второго цифровых компараторов блока элементов И-ИЛИ объединены с первымивходами первого и второго регистрови подключены к выходу аналого-цифрового. преобразователи, выход первогорегистра соединен со вторыми входамипервого цифрового компаратора и блокаэлементов И-ИЛИ, третий вход которого объединен со вторым входом второго цифрового компаратора и подключенк выходу второго регистра, четвертыйвход блока элементов И-ИЛИ соединенс выходом первого элемента И, второйвход которого объединен с первымивходами второго и третьего элементовИ и подключен к выходу четвертогоэлемента И, первый вход которого соединен с первым выходом блока сравнения, вход которого подключен к выходу счетчика выборки, вход которогообъединен со входом первого элементазадержки и соединен с выходом генератора импульсов, выход первого элемен"та задержки подключен ко входу второго элемента задержки, ко второму входу четвертого элемента И и к первомувходу пятого элемента И, второй входкоторого соединен со вторым выходомение Регистр 2 пред ния щах ХД, а р нения щп Х Выходные сигн компараторов 4 и ветственно табл,й,йз и Х. обона содержимое регист ная кодовая комби 1 - го преобраэовназначен для хранеегистр 3 - для хра 5 алы А и В цифровых 5 определяются соот и 2, где через чены соответственно рови 3 и выход- нация АЦП 1 после5 ания аналог-код.Т а б л в ц а 1 блока сравнения, выход пятого элемента И подключен к первому входу генератора импульсов, второй вход которого является вторым входом вычислителя, выход второго элемента задержки соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, выходы которых подключены соответственно ко вторым входам первого и второго регистров, первый вход элемента НЕ-И объединен со вторыми входами первого и шестого элементов И и соединен с выходом первого цифрового компаратора, второй вход элемента НЕ-И объединен со вторыми входами второго и седьмого элементов И и подключен к выходу второго цифрового компаратора, выход 15 элемента НЕ-И соединен со вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к пятому входу блока элементов И-ИЛИ, шестой вход которого соединен с выходом второго элемен та И, выход блока элементов И-ИЛИ подключен ко входу сумматора, выход которого соединен со входом индикатора.Блок-схема устройства приведена на чертеже.25Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, регистры 2 и 3, цифровые компараторы 4 и 5, элементы И 6-12, генератор 13 импульсов, счетчик 14 выборки, блок 15 сравнения, элементы 16 и 17 задержки, элемент НЕ-И 18, блок 19 элементов И-ИЛИ, сумматор 20 и блок 21 индикации.Работа устройства основана на алгоритме, согласно которому из полученного ряда значений Х;, отбрасываются минимальное и максимальное, а оценка Х математического ожидания определяется как среднее арифметическое остальных значений, т.е. 40йХ: 1 Е Х. -аах Х, -а и ХД где щах Х. - максимальное значениеиз ряда Х; 45в)пГХ 1 - минимальное эначГ ,1из ряда Х; .Таблица 2 Отношение между Х; и ЭХ.Блок 15 сравнения имеет два потенциальных выхода С и О, сигналы на которых определяются соответственно табл. 3 и 4, где черезобозначено содержимое счетчика 14 выборки.Таблица 3 1 с 2) 2Таблица 4Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии генератор 13 импульсов заторможен, в регистр 2 помещено число И, заведомо меньшее любого возможного значения Х, а в регистр 3 - число М, заведомо большее любого возможного значения Х;. Счетчик 14 выборки и сумматор 20 установлены в нуль.После запуска генератора 13 импульсов на его выходе появится первый тактовый импульс, запускающий АЦП 1. Спустя времяна выходе АЦП будет сформировано первое число выборки Х, а на выходах цифровых компараторов 3 и 4 появится единичный сигнал, так как заведомо Х, т в; Х с М, При содержимом счетчика 14 выборки, равном единице, сигналы на выходах блока 15 сравнения отсутствуют, ввиду чего тактовый импульс, задержанный элементом 16 задержки, непроходит через элементы И 11 и 12,поступая через элемент 17 задержкии элементы И б и 7 (поскольку А = 1;В = 1), на управляющие входы регистров 2 и 3, в результате формируетсяновое их содержимое: В= В= Х .Спустя некоторое время на выходегенератора 13 возникает второй тактовый импульс (напомним, что и2).Этот импульс обусловливает появлениена входе АЦП 1 второго числа выборкиХ. Возможные следующие три сочетанйя: ХХ; Х = Х; Х Х. В первом случае А = О, В = 1, и тактовыйимпульс, по-прежнему, не проходя через элементы И б и 7 (табл, 3 и 4),поступает теперь лишь на управляющийвход регистра 3 минимума, передаваяв него число Х 2, т.е. теперь В 1 = Х,Р = Х. Во втором случае А = Ю,ЭВ = 0 и, следовательно, содержимоерегистров 2 и 3 не изменяется, втретьем случае А = 1, В = 0 и тактовый импульс проходит через элементы17,16 и б на управляющий вход регистра 2 максимума, т.е. получаем В= ХкХ 1,В любом случае в регистрах 2 и 3оказываются соответственно большее именьшее из чисел Х,Х 1, если они неравныи одно и то же число (Х = Х)в случае их равенства. нЕ Х, - щах 1 Х - щп Х),1Величину и удобно выбрать равной2 .+ 2 (к=1,2), тогда число слагаемых просуммированных сумматоромУк20, будет иметь форму 2 и делениесодержимого сумматора на это число,25 необходимое для получения оценки (2),может быть достигнуто простым подключением -х разрядов индикатора 21 к)+Р-в разрядам сумматора (1 = 0,1,в),39 При необходимости обрабатывать выборки произвольного объема делениена и - 2 можно выполнить, например,путем установки соответственного масштабного коэффициента АЦП 1.35 Предлагаемый вычислитель обладаетболее высокой помехоустойчивостью,т.е. обеспечивает получение более достоверной оценки математического ожидания при наличии помех, благодарячему его применение в соответствующих40 системах позволяет повысить надежность и качество их функционирования. Формула изобретения 45Вычислитель оценки математическогоожидания, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобра зователя, второй вход которого является первым входом вычислителя, дваэлемента И, сумматор и счетчик выборки, отличающийся тем,что, с целью повышения достоверности 55 оценки математического ожидания,. ввычислитель введены два регистра, двацифровых компаратора, блок сравнения,два элемента задержки, блок элементовИ-ИЛИ, элемент НЕ-И, пять элементовИ и блок индикации, при этом первые фф входы первого и второго цифровых компараторов блока элементов И-ИЛИ объединены с первыми входами первого ивторого регистров и подключены к выходу аналого-цифрового преобразова тели, выход первого регистра соедиПосле того, как на счетчик 14 выборки поступит третий тактовый импульс с выхода генератора 13, появится единичный сигнал на выходе с блока 15 сравнения. Благодаря этому третий (и все последующие) тактовый импульс, задержанный элементом 16 навремя С, достаточное для того, чтсбы на вйходе АЦП 1 было получено очередное число ХЗ, и чтобы сформировались выходные сигналы А и В цифровыхкомпараторов 4 и 5, пройдет черезэлемент И 11 и через тот из элементов И 8,9 и 10, на первом выходе которого окажется единичный сигнал, Затем, спустя времязадержки элемента 17, этот импульс поступит на первые входы элементов И б и 7. При этомвозможны следующие три ситуации:Х7 Р 1, Х, 1 Р, тогда А = 1,В = О, и тактовый импульс с выходаэлемента И 11 пройдет через элементИ 8 на первый управляющий вход блока19, в результате чего в сумматор 20будет передано содержимое регистра 2максимума; импульс с выхода элементазадержки 17 передает в регистр 2 значение Хз.Х В, Хз к В, тогда А= О,В = 1, и импульс с выхода элементаИ 11 передает в сумматор 20 содержи:мое регистра 3 минимума, а импульс свыхода элемента 17 поместит в этотрегистр значение Х,РэХ зР 1, тогда А = О, В = О,единйчный сигнал появляется на выходе элемента НЕ-И 18, и импульс с выхода элемента И 11 передает в сумматор 20 число ХЗ с выхода АЦП 1, содержимое регистров 2 и 3 не изменит ся..Каждый 1 - й тактовый. импульс при3 фработает" совершенно аналогично третьему, до тех пор, пока не будет достигнуто равенство= н. Приэтом появится единичный сигнал на выходе блока 15, и и-й тактовый импульс,пройдя через элемент 16 задержки иэлементы И 11 и 12, поступит на вход"Стоп" генератора 13 импульсов, прек ращая работу схемы. На сумматоре 20сформирована к этому времени величи- на868772 3)/72 оное нен со вторыми входами первого цифрового компаратора и блока элементовИ-ИЛИ, третий вход которого объединен со вторым входом второго цифрового компаратора и подключен к выходувторого регистра, четвертый вход блока элементов И-ИЛИ, соединен с выходом первого элемента И, второй входкоторого объединен с первыми входамивторого и третьего элементов И и подключен к выходу четвертого элементаИ, первый вход которого соединен спервым выходом блока сравнения, входкоторого подключен к выходу счетчикавыборки, вход которого объединен совходом первого элемента задержки исоединен с выходом генератора нмпульсов, выход первого. элемента задержки подключен ко входу второго элемента задержки, ко второму входу четвертого элемента И и к первому .входу пятого элемента И, второй вход которо Ого соединен со вторым выходом блокасравнения, выход пятого элемента Иподключен к первому входу генератораимпульсов, второй вход которого является Вторым входом вычислителя, вы-ход второго элемента задержки соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, выходы которых подключены соответственно ко вторым входам первого и второго регистров, первый вход элемента НЕ-И объединен совторыми входами первого и шестогоэлементов И и соединен с выходом первого цифрового компаратора, второйвход элемента НЕ-И объединен со вторыми входами второго и седьмого элементов И и подключен к выходу второго цифрового компаратора, выход элемента НЕ-И соединен со вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к пятому входу блокаэлементов И-ИЛИ, шестой вход которого соединен с выходом второго эле.мента И, выход блока элементов И-ИЛИподключен ко входу сумматора, выходкоторого соединен со входом индикатора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 277408, кл, 6 06 Г 7/38, 1970.2. Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., "Энергия", 1972, с. 54 (прототип). филиал ППП фПатентф,. г.ужгород,ул.Проектная,4