Устройство для определения характеристик случайных процессов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик и 926686 с(23) Приоритет звеударстввныИ квинтет СССРОпубликовано 07, 05, 82, Бюллетень,В 17Дата опубликования описания 07,05.82 ио делзи изобретениИ н открытий(72) Авторы изобретения М.А. Розенблат, А. А, Ромащев и Ю. И. Арефьев Ордена Ленина институт проблем управленияЩМ а и(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ1Изобретение относится к измери тельной технике, автоматике и вычис лительной технике и может быть использовано в аппаратуре для определения характеристик случайных процессов, устройствах выделения полезного сигнала на фоне помех, приборах для обработки медико-биологиче-. ской информации, системах первичной обработки данных и т.д.Известно устройство для оперативного определения характеристик случайных процессов - текущих оценок ма" тематического ожидания (среднего) и дисперсии, содержащее центрирующий фильтр и измеритель дисперсии1Указанное устройство не имеет защиты от помех, налагающихся на входной исследуемый процесс что приводит к существенным погрешностям измерения искомых оценок, при" чем особенно сильно помехи искажают оценку дисперсии или среднеквадратического отклонения. 2Наиболее близким к изобретению является устройство для определения ха рактеристик случайных процессов, содержащее центрирующий фильтр, вход которого является входом устройства, а выход соединен с первыми входами измерителя среднеквадратического отклонения и управляемого двухпорогового элемента 21.Однако зто устройство способно подавлять импульсные помехи лишь в том случае, если помехи имеют ну левое среднее, а длительность действия каждой импульсной помехи и средняя интенсивность (частота) помех -не превышает заранее заданных пределов. Таким образом, класс входнц;процессов, "загрязненных" помехами, сильно ограничен.Цель изобретения - повышение помехозащищенности устройства для определения характеристик случайных процессов за счет значительного уменьшения или полного устранения влия 3 92ния импульсных помех типа выбросовс произвольными интенсивностью изаконамИ распределения амплитуд идлительностей.Это дает воэможность получатьнесмещенные оценки среднего значения и соеднеквадратического отклонения основного ("незагрязненного")процесса на фоне практически любых импульсных помех,Указанная цель достигается тем,что в устройство для определенияхарактеристик процессов, содержащее центрирующий Фильтр, вход которого,является входом устройства,а выход соединен с первыми входа- .ми измерителя среднеквадратическогоотклонения и управляемого двухпорогового элемента, введены переключатель и источник постоянного напряжения, выход которого соединен спервым входом переключателя. второйвход которого подключен к выходу измерителя среднеквадратицеского отклонения, второй вход которого объединен с вторым входом центрирующего фильтра и подключен к выходу двух.порогового управляемого элементавторой вход которого соединен с выходом переключателя. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.Устройство для определения характеристик случайных процессов (фиг. 1) содер)нит центрирующий фильтр (Цф) 1, измеритель средне- квадратического отклонения (СКО) 2, управляемый двухпороговый элемент (УДЭ)3, переключатель 4 и источник 5 постоянного напряжения (ИПН) .Выход 6 Цф 1 центрированного знаечения х входного процесса х соединен с первым (информационным) входом 7 измерителя СКО 2 и первым (инфо мационным) входом 8 УДЭ 3, выход которого соединен с вторыми (управляющими) входами 9 Цф 1 и 10 измерителя СКО 2.Второй (управляющий) вход 11 УДЭ 3 соединен с выходом.12 переклюцателя 4, первый вход 13 которого подключен к ИПН 5, а второй вход 14 - к выходу измерителя СКО 2.ЦФ 1 и измеритель СКО 2 построены на основе усреднителей с памятью. Усреднитель с памятью имеет 6686 адополнительный двоичный управляющий вход, в зависимости от состояния которого усреднитель может работать либо в режиме усреднения, либо в режиме памяти. Единичное значение сигнала на управляющем входесоответствует режиму усреднения, анулевое - режиму ламяти. Вход 9 Цф 1и вход 10 измерителя СКО 2 (фиг. 1) 1 О являются управляющими входами соответствующих усреднителей, входящих в состав Цф и измерителя СКО.При переходе из режима усредненияв режим памяти на выходе усредните ля запоминается то значение выходного параметра (среднего),котороеимело место в момент прихода сигнала "Запоминание". После поступлениясигнала "Усреднение" начинается обыч 2 в ная работа усреднителя при начальном условии, соответствующем величине, запомненной на усреднителе,УДЭ 3 имеет информационный вход 8,управляющий вход 11 и двоицный выход, который принимает единичноезначение в том случае, если /Из/,КОи нулевое, если /Ов( КОп, где И- напряжение на информационном входе8 УДЭ 3 Оц,- управляющее напряжениена входе 11; К - константа.Устройство дляопределения характеристик случайных процессов работает следующим образом.Переключатель 4, служащий для разделения времени Т грубого (начального) определения оценок среднегоМ. %знацения г)и СКО входного процесса х и времени Т основного анализа, в начале работы устройства замыкает контакты 12 и 13 и остается в этом состоянии в течение времени Тар . При этом на управляющийвход 11 УДЭ 3 поступает максимальноезнацение 3 фх от ИПН 5, а на информационный вход 8 - центрированный случайный процесс с выхода 6 Цф 1, Бслизначение модуля центрированного входоного процесса х . удовлетворяет ус- ловию 4/х/ (1 ( ) )то на выходе УДЭ 3 удерживается логическая единица и ЦФ 1 и измеритель СКО 2 работают в режиме анализа. При появлении выброса во входном процессе условие (1) нарушается, на выходе УДЭ 3 появляется нулевой сигнал и усреднители, входящие в состав5 9266 Цф и измерителя СКО 2, переводятся в режим памяти на время действия помехи, По окончании действия помехи усреднители переходят в режим усреднения, 5Когда время Т грубого определения оценок ц иЬ завершается, переключатель 4 замыкает контакты 12 и 14, на управляющий вход 11 УДЭ 3 начинает поступать текущая оценка 10 СКО 6" , и в течение времени Т основного анализа устройство работает согласно решающему правилу./х/ Кб, (2) 15 т,е. устройство адаптируется к конкретной реализации процесса х , Иожнр показать, цто для оптимальной работы устройства следует выбирать къ 3,20Динамика работы. устройства иллюстрируется на фиг. 2, где на графике а показан входной процесс с импульсными помехами (А, Аз, А), на графиках б и в - соответственно текущие оценки е (й) и 8 , (й). Во время действия помех (интервалы ай , А С, Фз ) устройство находится в режиме запоминания.Технико-экономический эффект достигается за счет существенного по- З 0 вышения помехозащишенности, т.е. за счет получения несмещенных оценок среднего значения и СКО слуцайного процесса на фоне импульсных помех.Формула изобретенияУстройство для определения характеристик случайных процессов,86 6содержащее центрирующий фильтр, вход которого является входом устройства, а выход соединен с первыми входами измерителя среднеквадратического отклонения и управляемого двухпорогового элемента, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что , с целью повышения помехозащищенности, в него вве" дены переключатель и источник постоянного напряжения, выход которого соединен с первым входом переключателя, второй вход которого подключен к выходу измерителя средне- квадратического отклонения, второй вход которого объединен с вторым входом центрирующего Фильтра и подключен к выходу двухпорогового управляемого элемента, второй вход которого соединен с выходом переключателя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бердяков Г И, и др. Статистическое моделирование динамических систем средствами АВТ. И., Машиностроение", 1976, с. 85 2. Жовинский В. Н. Измерение среднеквадратицеского отклонения случайного сигнала в присутствии импульсной техники, Труды 1 Х Всесоюзного симпозиума по методам представ ления и аппаратурному анализу случайных процессов и полей, секция П . Л 1976, ВНИИЭП.926686 Составитель В. Жо Техред А. Ач нский Коррект Редак. Тар ил Подписное 2985/43 ВНИИа а го ен иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ТИ Государствепо делам изоб5, Иосква, Жомитета СССРи открытийшская наб.,