Устройство для определения стационарности случайного процесса

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯСТАЦИОНАРНОСТИ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА же Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено дця. решения задач технической и медицинской диагностики.Известно устройство для определения стационарности случайного процесса 111 .Устройство позволяет определить стационарность случайного процесса по математическому ожиданию, постоянство которого. является условием стационар- ности, путем многократного определения величины, математического ожидания на 1 интервалах реализации и проверки покритерию знаков его постоянства. Каждое изб значений математического ожи 15 дания определяется и запоминается отдельным реверсивным счетчиком. Знако-.вые функции определяются как знак разности между усредненным значением математического ожидания и каждым изЪ значе-рр ний математического ожидания реверсивными и вычитаюшими счетчиками, В вычитающие счетчики перед началом вычислений за писывается число 4 о -выбираемое, исхо 2дя из надежности принятия решения и числа циклов усреднения ЪЭто устройство имеет существенный недостаток-большой объем аппаратуры, так как число счетчиков разрядностью М составляет (23 + 2)Кроме того,устройство имеет невысокое быстродействие, обусловленное, тем, что случайная аналоговая функция времени преобразуется в дискретную в виде последовательных кодов и вся дальнейшая обработка ведется в последовательных кодах.Наиболее близким по техническому решению является устройство для определения стационарности случайного процесса 2, содержашее блок задания начальных условий, блок сравнения, блок анализа гипотез, выход которого является выходом устройства, блок формирования, блок управления.К недостаткам устройства следует отнести низкое быстродействие, обусловленное примененным методою анализа, а так его сложность.з 717781 4Целью изобретения является упрощение входа поступают на первый вход блокаустройства и повышение быстродействия. сравнения, а на второй вход поступает Это достигается тем, что в устройство код Х Блок 2 сравнения производит для определения стационарности случай- сравнение кодов Х;, Х и определяет знак ного процесса введен блок определения5 отклонения кода Х; от Х Если Х) разности отклонений, при этом первый ЪХРто импульс появляется на первом и второй входы блока определения раз- выходе блока 2, а в случае Х;(Х Мости отклонений подключены к соответ-импульс появляется во втором выходе ствующим выходам блока сравнения, пер-, блока 2. Блок 3 определения разности вый вход которого является информацион О отклонений предназначен для выполненияным входом устройства, второй вход бло- основных операций алгоритма последовака сравнения соедийен с выходом блока тельного анализа, для которого исходными задания йачальных условий, третий вход данными являются знаки отклонений Х бл 6 ка "ойределения разности отклонений .отХ ,- Ь 1 пХ, Обозначим вероятность объединен с первым входом блока анализа 15 того, что Х ЪХР чеРез Ра вероятгипотези является синхронизирующим вхо- ность того, что Х, С Хо обозначим как дом устройства, второй и третий входы бло- (1 Р )ка айалаэа гипотез подключенъ 1 соответ- -функцйю распределения Р(9 рХ) заствеййо"к"первому"и второму выходампишем в виде, блока определейия разности отклонений. 20Кроме того, отличающееся тем чтоР 31 флХ)=У(51 фх,3) блок определения разности отклонений содержит реверсивныйсчетчик, два бло- где - 1 - если случайный процесс не-, ка элементов И, формирователь ймпуль- " стационарен при убывании сов, элемент ИЛИ, выход которого через 25 - значений Х формирователь импульсов подключен ко +1 - если случайный процесс йевходу"установки "в ноль реверсивного счет- стационарен при возрастании чаека,"первйе и вторые входы которого. . . значений Х; . являются соответственно первым и вто- , Примем за гипотезу Ното что прорым входами блока:определения разно- ЗОцесс нестационарен при убывании значести отклонений, первые входы первого ний Х т.е. 5 д -1, а за величинуН 1и второго блоков элементов И объедине- то что процесс нестационарен при воз/ I нъ 1 и является третьим входом блока оп- растании Х., т,е =+ 1. ределения разностй отклонений, другие Тогда при Но ( 6=-1) функция расвходы первого и второго элементов И З 5 прйделения; йодключены соответственйо к "единичными"йулевым выходам реверсивного счет- . ЖЬ 4=(1 ДпХ;-1) чика, выходы первого и второго блоков элементов И объединены с соответствую- ,а при Н- ( 8 = 1) функция распределения щими входами элемента ИЛИ и являют ся первым ивторым выходами блока .: (Й 5 ф)х ф определейия раэйости отклонений;На чертеже приведена структурная которой проводится выбор между гипосхема устройства для определения"сна- тезами Н и Н 1 может привести к ошиб 45 /)ционарности случайного процесса. кам. Вероятность ошибки, когда приниУстройство содержит блок 1 задашься мается гипотеза Н 1а верна Но, обоэ- начальных условий, блок 2 сравнении,начим через Аа вероятность ошибки блок 3 определения разности отклонений, когда принимается гипотеза Но , а верна блок 4 анализа гипотез, блок 3 опреде-Н 4обозначим через. Последоваления разности отклонений состоит из . тельный критерий отношений вероятносреверсивного счетчика 5, первый и вто- тей для проверки гипотезы Ко относирой блоки 6 и 7 элементов И, элемент тельно Н определяется следующим об ИЛИ, формирователь импульсов 9. разом. Выбираются две положительные Устройство работает следующим об- величины А и В. На каждой стадии экс 1 разом, Перед началом обработкив ре- перимеита вычисляются отношения верогистр блока заданияначальных условий 1 ятностей Р 1/ Р, записывается код ХР, В каждом циклеЕслиС С Дто эксперимент Ро . Р анализа кеды Х 1 с информационного продолжается, если -Атоообозначим 1 -тыйто есть МРХ)эксперимента На каждой стадииляется сумма 21+Если выполняетсЬЬС 2. сРпАодолжается. 5,тп "5 717781 6 процесс оканчивается принятием Н 1: еЬ=-" Накопление Е 2 и равнение его с РйФ ли "- . ф, то процесс оканчивает- Дд Асводится к подсчету раэся прйнятием йо, Постоянные А и Ь ностй количества положительных и от= определяются так, чтобы критерий имел рицательных исходов - Я и сравнении наперед заданную силу ( А,), Ве его с величинами личины А, Ь и А,связывают соотА Ьношения: е, - ,=-к е =а -ф.чф -в Еслищ К, то случайный процесс На практике более удобным является 10 стационарен, поэтому производится довычисление логарифма отношения полнительное наблюдение в предельном1 очем непосредственное.вичис ечие отно- случае до полного объема наблюденийй, щения Р /Р, так как Р / Ро может Если ЮЪ 3 й то принимается гипотеза Я 1 быть записано как сумма членов, то о нестационарности процесса при возрасесть 15 тании значений Х, если ФЯ, то при-,нимается гипотеза Н, о нестационар- Р КщХЗ 4) Ийт нп 1 е 4) нанта прапеапа прн убыааннн значений й 1, Р (МЪХ -1) Ю 1 ДХ -. Подсчет разности отклонений щ осу- Р И 51 ЪХ;- )шествляет реверсивный счетчик 5 блока 3, на который поступают выходные член суммы через 71 й импульсы блока 2 сравнения. Импульс положительного отклонения поступает йа суммируюший вход реверсивного +4) г.=ь чйеч . пы чу" Р й пения поступает на вычитаюший вход реверсивного счетчика. Число состояний счетчика вычис-равно (3 с+ В, +1 ) . За исходное состояние у+ар ,+: 2, . - счетчика принимается при этом меньшее Л 1 "1. по модулю значение одного из коэффи 30 я условие циентовК В , В случае если 1=8 , то ичисло состояний равно (2)( + 1)ПречЫ Дельные состояйия счетчика - кодовые то эксперимент пр Если комбинации все "О" и все "1" фиксируются блоками 6 и 7 элементов И и пД, то процесс оканчиваечтсраяп.т - стробируются синхронизируюшими импульсами. Импульс на выходе блока 7 эле ц если7,4 Кдв то ментов И появляется при достижении;ы " счетчиком 5 состояния (1+6+ 1 ) -, все процесс оканчивается принятием Яо ., "1", и поступает на выход 1 блока 3,Исходя из практически допустимых: что свидетельствует о нестационарности вероятностей ошибок при выборе между случайного процесса при возрастании гипотезами Н и Н задается значе-значений Х; . Импульс на выходе блока1 о виямии , далее определим А,Ь 6 элементов И появляется при достижеи Я А. Выбор величин вероятно нии счетчиком состояния все "Оф и лоси , о й45 отей Р Р может быть сделан на: тупает на выход блока 3, что свидетельосновании качественных соображений.о . ствует о нестационарности случайного конкретикам случайном процессе с уче- процесса при убывании значений Х, том ошибок измерения М; . Определив . Элемент 8 ИЛИ и формирователь 9 им- Р Р находимлогарифм их отноше- . 0 пульсов по заднему фронту обеспечивают 01 ( 50 установку счетчика 5 в исходное состояние при достйжении Мм одного из своих (ф")+ )предельных значений. Ц+1-1). Блок 4 анализа гипотезы фиксирует . 2. (Х)=Р,и выполнение неравенства 1 (Ф 1 кИмпульсы с выхода блока анализа1(.1 й И гипотезы поступают на выход устрой. (Х=Ь ства и свидетельствуют о недтационар(сг )ности процесса, Для их появления на71 выходе достаточно поступления одного импульса с выходов блока 3 определения разности отклонений на входы блока 4 анализа гипотезы.Диапазон представления числа отклонений Ю определяется максимально возможными значениями коэффициентов 1 с и Р, в соответствий с неравенством 6 4 и 1 4и фиксируется реверсивными счетчиками.Принципиально возможно варьирование значений чйслай 1 в широком"диапазо"не представления, что может быть обеспечено с помощью дещифратора и коммутационной панели. Упрощение устройства по сравнению с прототипом, сделанное за счет исключения блока управления, блока разрешения сравнения, регистров хранения кодов Рп, Рщсци в блоке задания начальных условий, сокращает объемаппаратуры на 30-45% в зависимости от разрядности кодовР" Ч птаХ Формула изобретения1, Устройство для определеййн стационарности случайного процесса, содержащее блок задания начальных условий, блок сравнения, блок анализа гипотез, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем,. что, с целью упрощения устройства и повышения быстродействия в него введен блок определения разности отклонений, при этом первый и второй входЫ блоха определения разности отклоне ний подключенй к соответствующим выходам блока сравнения, первый вход которого является информационным входом устройства, второй вход блока сравне 7781 8ния соединен с выходом блока заданияначальных условий, третий вход блокаопределения разности отклонений объединен с первым входом блока анализагипотез и является синхронизируюшимвходом устройства, второй и третийвходы блока анализа гипотез подключенысоответственно к первому и второму выходам блока определения разности откло пений.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок определения разности отклонений содержит реверсивный счетчик, два блока элементов 15 И, формйрователь импульсов, элементИЛИ, выход которого через формирователь импульсов подключен ко входу установки в нолЬ реверсивного счетчика,первые и вторые входы которого явля ются соответственно первым и втбрымвхоюми блока определения разности отклонений,первые входы первого,и второго блоков элементов И объединены иявляются третьим входом блока определения разности отклонений, другие входыпервого и второго элементов И подклю-.чены соответственно к единичным и нулевым выходам реверсивного счетчика,выходы первого и второго блоков элементов И объединены с соответствующими входами элемента ИЛИ и являются первым и вторым выходами блокаопределения разности отклонений.Источники информациирпринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР.34 416699, кл, Э 06 Р 15/361 1971,2. Авторское свидетельство СССР4 Ж 453699, кл, 06 Р 15/36, 1972,аж 751 осу дарственноизобретений , Ж, Рау аказ 9850/68 Подписноео комитета СССРи открытийская наб., д, 4/5 по делам 13035 Москва