Анализатор случайных процессов

1 11203Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может использоваться для статистического анализа случайных процессов, а именно для измерения плотности распределения вероятностей.Известно устройство, предназначенное для измерения плотности распределения вероятностей случайного процесса, работа которого основана на из О мерении относительного времени пребывания реализации анализируемого случайного процесса в нескольких интервалах уровней и индикации результатов измерения. В результате иссле : дователь получает гистограмму плотности распределения вероятностейНедостатком указанного устройства является низкая точность измерения плотности распреДеления вероятностей. 2 р Это обусловлено тем, что плотность распределения вероятностей аппроксимируется ступенчатой кривой (гистограммой), т,е. производится аппроксимация нулевого порядка, Более высокая 25 точность измерения достигается в устройствах, в которых плотность распределения вероятностей представляется в базиселинейно независимых функцийНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности является анализатор случайных процессов, содержащий блоки усреднения, выходы которых соединены с входами блока задания весовых коэффициентов, генератор импульсов, первый, второй и третий выходы35 которого соединены с синхронизирующими входами блока регистрации, интер- . полирующего фильтра и коммутатора, входы которого соединены с выходами блока задания весовых коэффициентов, а выход через интерполирующий фильтр соединен с информационным входом блока регистрации, а также функциональный преобразователь, вход которо 45 го является входом устройства, а вы. ходы соединены с входами блоков усреднения. В известном устройстве осуществляется аппроксимация плотности распределения вероятностей кусочнополиномиальной функцией (сплайном) с50 помощью В-сплайнов, образующих внутри диапазона измерения плотности распределения вероятностей базис линейно независимых функций 2 3.Недостатком известного устройства является низкая точность измерения плотности распределения вероятностей, что обусловлено технической реализацией функционального преобразователя, выполняющего линейные преобразования по закону, определяемому В-сплайнами, приводящего к большим погрешностям.Цель изобретения - повьппение точности измерения плотности распределения вероятностей.Поставленная цель достигается тем, что в анализатор случайных процессов, содержащий блоки усреднения, выходы которых подключены к соответствующим входам блока масштабирования, выходы которого подключены соответственно к входам коммутатора, выход которого соединен с информационным входом интерполирующегофильтра, выход которого подключен к информационному входу блока регистрации, синхронизирующие входы коммутатора, интерполирующего фильтра и блока регистрации подключены соответственно к вы" ходам генератора тактовых импульсов, введены амплитудные селекторы, генератор случайных импульсов и сумматор, первый вход которого является входом анализатора, второй вход соединен с выходом генератора случайных импульсов, выходы сумматора соответственно через, амплитудные селекторы подключены к входам соответствующих блоков усреднения.На чертеже представлена структурная схема анализатора случайных процессов.Анализатор содержит сумматор 1, генератор 2 случайных импульсов, амплитудные селекторы 3, блоки 4 усреднения, блок 5 масштабирования, ком" мутатор б,интерполирующий фильтр 7, блок 8 регистрации, генератор 9 тактовых импульсов.Анализатор случайных процессов работает следующим образом.Реализация х анализируемого случайного процесса с плотностью распределения вероятностей % (и) посх тунает на второй вход сумматора 1. На первый вход сумматора 1 с выхода генератора 2 поступает вспомогатель" ный случайный сигнал с плотностью распределения вероятностей (о) в виде В-сплайна, .степень которого на единицу ниже степени и кусочно-полиномиальной функции, выбранной для аппроксимации плотности распределения вероятностей %Ь)Если, например, для аппроксимации выбрана кусочно-линейная функция(О-(и)/И/Ч, иЧ;Ч (и)= 0 МЧ 20 функция Яи) представляет собойВ-сплайн первой степени. Генератор 2в этом случае можно реализовать припомощи дополнительного сумматора,входы которого соединены с выходамидвух генераторов независимых случайных сигналов, имеющих равномерные.законы распределения Р(и), а выходдополнительного сумматора являетсявыходом генератора 2. Случайный сигнал на выходе дополнительного сумматора при этом имеет плотность распределения вероятностей, представляющую собой свертку 35 двух функций Р(О), т.е. является случайным сигналом с треугольным законом распределения, поскольку Ч(и=Р(и 1+ Р(и) (- знак свертки), В общем случае для любого ь вспомо гательный случайный сигнал может быть реализован с помощью дополнительного сумматора, входы которого соединены с выходами (н - 1)-го генераторов, вырабатывающих независимые случайные 45 сигналы с равномерными законами распределения Р(о), а выход является выходом генератора 2. При этом процесс на выходе дополнительного сумматора имеет плотность распределения 50 вероятностей Ю(о)представляющую собой свертку ( ь -1)-й функции Р (и) и, тем самым, совпадающую с В-сплайном ( ь -1)-й степени, описанным в ) 3 1. Кроме. того, при и2 генератор 2 55 может вырабатывать случайный сигнал с гауссовым законом распределения, потому что В-сплайны степени выпе вто(степень и = 1), то вспомогательный случайный сигнал имеет равномерный закон распределения, 1 Ч , О) 6//2;О, о Ч/г, 5 Функция Ч,(и) представляет собой В-сплайн нулевой степени. В качестве генератора 2 в этом случае используется любой известный генератор случайного (или псевдослучайного) сигнала10 с равномерным законом распределения (например, генератор пилообразного напряжения). Если для аппроксимации используется кусочно-квадратичная функция ( п = 2), то вспомогательный случайный сигнал имеет треугольный закон распределения рой хорошо аппроксируются гауссовой кривой, причем с увеличением Г 1. точность аппроксимации повьппается.В сумматоре 1 происходит суммирование реализации х(1) анализируемого случайного процесса и вспомогательного случайного сигнала М И).Сумма этих сигналов (х (1)+ з (Ц ) имеет плотность распределения вероятностей6/ (и) =Ф(и +Ч(о) = %(Ч) Чи-Ч)ЙЧ-ОЪ (1) в виде свертки плотности распределения вероятностей%(и) анализируемого случайного процесса и плотности распределения вероятностей М(р) вспомогательного случайного сигнала, Суммарный сигнал с выхода сумматора 1 поступает одновременно на входы Н амплитудных селекторов 3. Каждый амплитудный селектор 3 вырабатывает сигнал постоянного уровня только в том случае, если амплитуда сигнала на входе попадает в интервал уровней, соответствующий данному амплитудному селектору 3. Все интервалы уровней устанавливают одинаковыми, равными величине 9 , и так, что они полностью перекрывают интервал(а-ч 2- -пДЦЬ+ч/2 ф/гМ). Здесь через а и В обозначены нижняя и верхняя границы диапазона измерения соответственно, а о(23 означает взятие целой части числа о 2 . Верхний уровень 1 -го интервала уровней (= 0,1, й -1) совпадает с нижним уровнем ( 1 +1)-го интервала уровней, а величина Ч определяется равенствомЬ- о М-2 п ПСигнал с выхода каждого амплитудного селектора 3 поступает в соответствующий блок 4 усреднения. В каждом блоке 4 усреднения входной сигнал интегрируется и тем самым измеряется относительное время пребывания сигнала на выходе сумматора 1 внутри интервала уровней соответствующего амплитудного селектора 3. В результате сигнал Е на выходе 1 -го блока 4 ус 33реднения представляет собой оценку величины1120352 Составитель Э.СечинаРедактор Н.Бобкбва Техред Л,Коцюбняк Корректор С.Черн аж 698 омитета ССС 44/37 Тир ВНИИПИ Государственного по делам изобретения 113035, Москва, Ж, Радпис каз открытииская наб., д. 4/5