Устройство для усреднения случайного процесса

(5) М, К 21 э 2992/1И о 6 Г 15/36 осударствеиный комитет Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСРЕДНЕНИЯ СЛУЧАЙН ПРОЦЕССА45) Дата опубликования Изобретение относится к средствам специализированной цифровой вычисли" тельной техники, предназначенной для аппаратурного анализа случайных процессов.Известен аналого-цифровой преобразователь 1, в котором выбор масштаба диапазона кодирования случайного процесса по уровню и. центрирование до кодирования выполнено введе- О нием отдельных блоков для измерения математического ожидания, функции распределения и идентификации. Сложность построения введенных блоков, критичность к априорному знанию па раметров корреляционной функции и невозможность измерения текущих ста" тистических характеристик являются недостатками данного устройства.Известно устройство для усредне- Ю ния случайного процесса 2, содер" жащее аналого-циФровой преобразователь, первый вход которого соединен со входом устройства, а выход подключен.к первому входу блока элементов 25 ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами сумматора-вычитателя, блока перезаписи и триггера знака, второй вход которого объединен со вто- рым входом блока перезаписи и подклю чен к выходу сумматора-вычитателя,второй вход которого соединен с первымныходом блока перезаписи, а третийвыход сумматора-нычитателя подключенк выходу блока запоминания знаков,первый нход которого соединен с выходом триггера знака, и подключен ктретьему выходу блока перезаписи, нторой выход которого соединен со входом блока памяти, выход которого подключен ко второму входу блока элементов ИЛИ, к первым входам блокауправления и преобразователя код -временной интервал, выход которогочерез аналоговый переключатель подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, первые четыре выхода блока управления соединенысоответственно с третьим входом блока элементов ИЛИ, четвертым входомблока перезаписи, со вторым входомблока запоминания знаков и четвертымвходом сумматора-вычитателя,Данное устройство применимо только для определения текущих оценокматематического ожидания и полуразмаха в условиях наличия априорной ин-формации о параметрах корреляционнойфункции и симметричности плотностираспределения случайного процесса.Цель изобретения - повышение точности одновременного измерения текущих оценок смещения, полуразмаха и адаптивного шага по времени при обработке кваэистационарных реализаций случайного процесса.Это достигается тем, что устройство для усреднения случайного процесса содержит блоки выбора уровня анализа, формирования веса, анализа кода, счетчик, генератор случайных чисел и элемент И, при этом первый вход блока выбора уровня анализа соединен с выходом блока памяти, а первый выход блока выбора уровня анализа подключен к третьему входу аналого-цифрового преобразователя, к первому входу генератора случайных чисел, ко второму входу преобразователя код-временной интервал и к первому входу счетчика, выход которого соединен с третьим входом блока элемента ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом генератора случайных чисел, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления, второй вход счетчика подключен ко второму входу блока выбора уровня анализа и ко второму выходу аналого-цифрового преобразователя, второй выход блока выбора уровня анализа соединен со вторым входом блока управления, шестой выход которого соединен с третьим входом блока выбора уровня анализа, седьмой выход блока управления соединен с третьим входом счетчика, четвертый вход которого подключен к выходу элемента И, один вход которого подключен к восьмому выходу блока управления, выход блока запоминания знаков соединен с другим входом элемента И и с первым входом блока анализа кода, второй вход которого соединен с девятым выходом блока управления, а третий вход - с выходом блока памяти, выход блока анализа кода подключен к пятому входу блока перезаписи, шестой вход которого соединен с выходом блока фор,мирования веса, первый вход которого подключен к выходу блока памяти, а второй - к десятому выходу блока управления.На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства. Она состоит иэ аналого-циФрового преобразователя 1, первый вход которого соединен со входом устройства, а выход подключен к первому входу блока элементов ИЛИ 2,выход которого соединен с первыми входами сумматора-вычитателя 3, блока перезаписи 4, триггера знака 5, второй вход которого соединен со вторым входом блока перезаписи 4 и подключен к выходу сумматоравычитателя 3, второй вход которого соединен с первым выходом блока перезаписи 4, а третий вход сумматораО 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вычитателя подключен к выходу блока запоминания знаков б, первый входкоторого подключен к выходу триггера знака 5. Второй выход блока перезаписи 4 соединен со входом блока памяти 7,выход которого подключен ковторому входу блока элементов ИЛИ2, к первым входам блока управления8 и преобразователя код-временнойинтервал 9, выход которого через аналоговый переключатель 10 подключен ко второму входу аналого-циФровогопреобразователя 1. Первые четыре выхода блока управления 8 соединены соответственно с третьим входом блокаэлементов ИЛИ 2, четвертым входомблока перезаписи 4, со вторым входомблока запоминания знаков б и четвертым входом сумматора-вычитателя 3,Первый вход блока выбора уровня анализа 11 соединен с выходом блока памяти 7. Первый выход блока выборауровня анализа 11 подключен к третьему входу аналого-цифрового преобразователя 1, к первому входу генератора случайных чисел 12, ко второмувходу преобразователя код-временнойинтервал 9 и к первому входу счетчика 13, выход которого соединен третьим входом блока элемента ИЛИ 2,четвертый вход которого соединен свыходом генератора случайных чисел12, второй вход которого соединенс пятым выходом блока управления 8.Второй выход счетчика 13 и второйвыход аналого-циФрового преобразователя 1 подключен ко второму входублока выбора уровня анализа 11. Второй выход блока выбора уровня анализа 11 соединен со вторым входом блока управления 8, шестой выход которого соединен с тРетьим входом блокавыбора уровня анализа 11. Седьмойвыход блока управления 8 соединен стретьим входом счетчика 13, четвертый вход которого подключен к выходуэлемента И 14, один вход которогоподключен к восьмому выходу блокауправления 8. Выход блока запоминания знаков б соединен с другим входом элемента И 14 и с первым входомблока анализа кода 15, второй входкоторого соединен с девятым выходомблока управления 8, а третий вход -с выходом блока памяти 7, Выход блока анализа кода. 15 подключен к пятому входу блока перезаписи 4, шестойвход которого соединен с выходом блока формирования веса 16, первый входкоторого подключен к выходу блокапамяти 7, а второй вход - к десятомувыходу блока управления 8. Предложенное устройство преобразует исследуемый процесс БЦ в центрированные отсчетыПд,11 П=1-11 я 1 - разность между п -ым отсчетом 11и и -ой оценкой среднего по уровню гпту, преобразованной в напряжением33027 5 6 По отсчетам 0113 определяются существенные отсчеты Цп Д и их интер валы дГпспо текущим апертурамЧп, и приведенной апертуре 2е (после ошибки) . По существенным отсчетам 2 пс ) определяются оценки средних по уровню 1 пп и по интервалу дТ и полУРазмаха Рп =адПпс ( Периодически корректируются диапазоны по смещению п 1 с, , размаху Рс, , интервалу дТ 1 .Рассмотрим принцип определения оценок щ и и дТп по рекурентным алгоритмамл л 6 1Фа, =т 2 фп сф-)п 11) (1) разностей дП и, , Для этого триггерзнака 5 следит эа знаком боп д 11д 94и через блок знаков 6 по другомувходу элемента И 4 управляет прохождением импульсов в счетчик 13 домомента, при котором впервые, например,брп до п, = + 1, т.е. будет оп ределен момент появления нового существенного отсчета 1( п, с и егоинтервала Д Гос=дТпн с, дно - опорныйинтервал. При этом в счетчике фиксируется число 1, пропорциональное 10 интервалу междуцпс и 1)п, , а отсчетОп запоминается в блоке памяти 7.Существенный отсчетЧс блокапамяти 7 червз второй вход блока элементов ИЛИ 2 поступает по первым вхо где щ пФ 1, щ п,дт и+17 дГп - текущиеи предыдущие оценпкй средних по уровню и интервалу; 2 , 2- весовые91 9коэффициенты; 5 л 11,5 и+- случайчисла 1 и 41,с ( ц и+ ,с " п) кецентрирования существенного отсчета;Д(и+С= ДП+1 с - Д"1 П - КОД ЦЕНтрированного интервала между существенными отсчетамиЦ ИОПосле определения предыдущих оценок т и д 1 в и -ом цикле начиная яется процесс определения существенного отсчетаПя и оценокп 1 п 1 иДТп 1. ПРи этом оЦенка т и с пеРвого выхода блока запоминания поступает через первый вход в преобразователь код-временной интервал 9, который совместно с аналоговым переключателем 9 преобразует код м внапряжение о и , поступающее черезвторой вход в аналого-цифровой преобразователь 1 для формирования наего выходе центрированных отсчетовЧ1 =О и-0 п . Отсчеты Ч,через первйй вход блока элементовИЛИ 2, через первые входы поступаютв сумматор-вычитатель 3 и триггерзнака 5, куда также с блока памяти.7 через второй вход блока элементовИЛИ 2 поступает предыдущий существенный отсчет П я . С выхода блока памяти 7 через первый вход в блок формирования веса 16 поступает 11 п иформируется текущая апертура 2Цп,290 - приведенная апертура, задаваемая через второй вход блока формирования веса 16 с десятого выхода блока УпРавлениЯ 8. Оценка 2 с кпсс8 с,выхода блока формирования веса черезшестой вход блока перезаписи 4 поступает через второй вход в сумматор-вычитатель, где образуются разности 0 и ; -у пс Вс 1 Б пс= д ц и+Параллельно через элемент И 14 поодному иэ его входов с восьмого выхода блока управления 8 в счетчик13 через его четвертый вход поступает столько импульсов, сколько всумматоре-вычитателе 3 образуется дам в сумматор-вычитатель 3 и триггер знака 5. С выхода блока анализа кода 15 считывается предыдущая оценка полуразмаха 11 , , которая через четвертый вход блока перезаписи 4 с его первого выхода через второй вход поступает в сумматор-вычитатель 3, который совместно с триггером знака 5 и блоком запоминания знаков 6 определяет знак разности 5(я(Вп 1 ф 1 пщ)Если знак этой разности отрицательный, то сохраняется оценкаи , а если, напримербфп(йпьс 1) щ 1=+ 1, то с блока запоминания знаков6 по гервому входу в блок анализакода 15 поступает сигнал, по которо му вместо оценки 0 пв блок анализакода 15 через его третий вход с выхода блока памяти записывается существенный отсчетУ и 1 с = У и1 п 1вая оценка полуразмаха вместо старой 35 ) пщЗатем с блока памяти 7 вызывается отсчет(1 п 41 с,с выхода генератораслучайных чисел 12 вызывается случайное числобп, . ОценкиПп ис) и 4 О через второй й четвертый входы блокаэлементов ИЛИ 2 через первые входыпоступают в сумматор-вычитатель 3 итриггер знака 5 , формирующие суммуЮп 1,сф)п 1,11=3 п ь 1,скоторая черезвторой и третий входы записываетсячерез блоки перезаписи 4, памяти 7 45 по пеРвому входу в блок формированиявеса 16, определяющий величину 2 Й,с,которая через шестой вход блока перезаписи 7 записывается через второйвход в сумматор-вычитатель 3. С блока памяти 7 через второй вход блокаэлементов ИЛИ 2 по первым входамзаписывается в сумматор-вычитатель3 и триггер знака 5 предыдущая оценка среднего по уровню и определяет 5 ся новая оценкап = и Ьп 1 с п.1Затем с блока памяти 7 вызывается оценка среднего дТп , а со счетчика 1.3 вызывается оценка текущего 60интервала дт которые через втсп,с фрой и третий входы блока элементовИЛИ 2 через первые входы поступают 6510 633027 ЦНИИПИ Заказ 6556/40 Тираж 784 Подписное Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная,4 временной интервал, выход которогочерез аналоговый переключатель подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, первые четыре выхода блока управления соединенысоответственно с третьим входом блока элементов ИЛИ, четвертым нходомблока перезаписи, со вторым входомблока запоминания знаков и четвертымнходом сумматора-вычитателя,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства,,н него, введены блоки выбора уровняанализа, формирования веса, анализакода, счетчик, генератор случайныхчисел и элемент И, при этом первыйвход блока выбора уровня анализа соединен с выходом блока памяти, апервый выход блока ныбора уровня анализа подключен к тритьему входу аналбго-цифрового преобразователя, кпервому входу генератора случайныхчисел, ко второму входу преобразователя код-временной интервал и к первому входу счетчика, выход которогосоединен с третьим входом блока элемента ИЛИ, четвертый вход которогосоединен с выходом генератора случайных чисел, второй вход которогосоединен с пятым выходом блока управления, второй вход счетчика подключен ко второму входу блока выбора уровня анализа, и к второму выходу аналого-цифрового преобразователя, второй ныход блока выбора уровня анализа соединен со вторым входом блока управления, шестой выход которого соединен с третьим входом блока выбора уровня анализа, седьмой выход блока управления соединен с третьим входом счетчика, четвертый вход которого подключен к выходу элемента И, один вход которого подключен к восьмому выходу блока упран- О ления, выход блока запоминания знаков соединен с другим входом элемента И и с первым входом блока анализа кода, второй вход которого соединен с девятым выходом блока управления, а третий вход - с выходом блока памяти, выход блока анализа кода подключен к пятому входу блока перезаписи, шестой вход которого соединен с выходом блока формирования веса, первый вход которого подключен к ныходу блока памяти, а второй вход - к десятому выходу блока управления,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР Р 334547, кл. Н 03 К 13/00, 1971.2. Авторское свидетельство СССР 9 511595, кл. С 1 Об Р 15/36, 1974.