Устройство для определения одномерных начальных моментов к го порядка случайного сигнала

Союз СоветскикСоциалистичесникРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 1 734721(51) М. с присоединением заявки РЙ(23) Приоритет Опубликовано 15.05.80, Бюллетень Дата опубликования описания 20,0 6 Е 15/36 рстввиимВ квинтетСССРлам взабретеники втерытнй 53) 18 Х 681.3, 8.8)Заявитель нструкторский овательский и риборостроениОГО ится к цифровойе и предназначеноналиэа случайных Изобретение относ вычислительной тех для статистическог процессов. ти и Известно устройство для определения начальных моментов случайного процесса,содержащее входной блок, схему сравнения, триггер, временной селектор, генератор счетных импульсов, логарифмический преобразователь, генератор пилообразного напряжения, электронно-счетный частотомер Я.Наибопее близким к изобретению по техническому решению является устройся во для определения одномерных начальных моментов к-го порядка случайного сигнала, содержащее преобразователь амплитуда-временный интервал, выход которого подключен ко входу преобразователя временной интервал-код 2.Однако известное устройство имеет низкую точность оценки одномерных начальнык моментов и аппаратурно сложно. ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОДНОМЕРНЫХ НТОВ К-ГО ПОРЯДКА СЛУЧАЙ ГНАЛА Бель изобретения - .повышение точносупрощения устройства.Дпя достижения цели в устройстводля определения одномерных начальныхмоментов к-го порядка случайного сигнала введены блок определения среднегозначения и (к) каналов оценки начальных моментов, при этом выход преобразователя амплитуда-временной интервал . подключен к первому входу блока формирования среднего значения, второй входкоторого обьединен с первыми входамивсех каналов оценки начальных моментоеи соединен с выходом преобразователявременной интервал-код, выход блока 15формирования среднего значения подключен ко вторым входам всех каналов; вьюход каждого из каналов, начиная с первого, соединен с третьим входом последующего канала, вспомогательный выходкаждого иэ которых подключен к вспомогательным входам последующих каналовКроме того, каждый,иэ (к) каналов оценки одномерных начальных момен,тов содержит счетчик импульсов, счетчик; временных интервалов, элемент И, блок определения среднего значения, блок умножения и, кроме первого канала,формирователь сигнала, при этом вход счетчика импульсов в первом канаде является первым входом каналаа в остальных каналах подключен к выходу формирователя сигнала, первый и второй входы которого являются соответственно первым и третьим входами канала, первый выход счетчика импульсов объединен со входом счетчика временных интервалов и является выходом каналавторой выход счетчика импульсов подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с первым входом счетчика временных итггервалов, второй выход которого подключен к первому входу блока анализа промежутков времени, второй вход которого соединен с выходом элемента И, выход блока определения среднего значения объединен с одним из входов блока умножения и является дополнительным выходом канала, другие входы блока умножения, число которых определяется номером каната, чвляются дополнительными входами канала.Блок-схема устройства представлена нв чертеже.Устройство состоит из преобразователя 1 амплитуда-временной интервал, преобразователя 2 временной интерввлкод, (к)-го канала 3 оценки начатьных моментов, блока 4 формирования среднего значения. Во все каналы 3 (за исключением первого канала) входит блок 5 формирования сигнала, счетчик 6 импульсов, счетчик 7 временных интервалов, элемент 8 И, блок 9 определения среднего значения, блок 10 умножения.Оценка одномерных начальных моментов к-го порядка случайного сигнала основана нв использовании выбороч;(ой процедуры, называемой смещенной выборкой, Если исследуется случайная последовательность временных интервалов )(Х и случайным образом (независимо от исследуемой последовательности) выбираются моменты опроса, то выражение д)тя плотности распределения временньк интервалов, содержащих моменты опроса. (обозначим последовательность таких интервалов ).), имеет вид:(1) 721 Фгде тр ф- плотность распределения слу)(чайных интервалов в последовательности Х 1 )Х - среднее значение временных 5 интервалов в последовательности Х(одномерный начальный момент первого порядка).Из (1) для среднего значения вре менных интервалов в последовательностиР 1 ) получаем соотношениеох 1 ),)с)(х Хг.1 "=)к)(л)Ф е)к15о)( где Х 2 - одномерный начальный моментвторого порядка случайнойпоследовательности 20 Применяя указанную выборочную прс(дедуру к последовательности )Ьои обозначая через ЬО( )последовательностьвременных интервалов, содержвших моменты опроса, связанные со второй выба 25 рочной процедурой, дпя плотности распределения временных интервалов в последоввтельнссти 1 С т получаем следующееХт )в)щеиеииео30 и с учетОм (1)л.)(х) хти)о Т"хСоответственно для среднего значения интервалов в последовательностио 1 имеем (г 1 х 35 О ( )л ъ, )огде Х 3 - одномерный начальный моменттретьего порядка случайнойпоследовательности интервалов Х .40 Очевидно, что для среднего значениявременных интервалов последоввтельнос(к-дти (Ьо ), полученной в результате1,к) - кратной реализации описаннойвыше выборочной процедуры, имеет мес то соотношеиие -(к-л)о(л) 1(И )(к-т).)(о о" огде К - одномерный начальный моментк-го порядка исследуемой 50 случайной последовательностивременных интервалов к,Разрешая (2) относительно величиныХ ", получаем)( (К) 1(М.("-21 1д-,55 о О " ооЕсли вместо последовательностейЦ (3)=1,2., к) рассматриватьпоследовательности Ч 4(;) ), где ) /;промежуток времени от момента опроса до конца соответствующего интервала, то выражение (3) можно представить в виде Яои 1где Ю. - среднее значение упомянутыхЫпромежутков в последовательности .,( =1 в 2 уа эе к),тогда.= 2 к л ю 4(4)л ъ- к-лТаким образом, оценка одномерных начальных моментов к-го порядка случайных сигналов, основанный на формуле (4), исключает возведение исследуемого сигнала в (к)-ую степень и генерирование вспомогательного сигнала. Устройство работает следующим образом.Напряжение реализации исследуемого случайного сигнала поступает на вход преобразователя 1. С выхода преобразователя 1 последовательности импульсных сигналов, длительность каждого из которых определяется значением входного напряжения реализации исследуемого сигнала в момент опроса, поступает, вс первых, на вход преобразователя 2, а во-вторьм. нв вход блока 4. В преобразователе 2 временные интервалы, равные длительностям соответствующих импульсных сигналов, заполняются ил;- пульсами тактовой частоты. Тактовые импульсы с выхода преобразователя 2 поступают на второй вход бпока 4, на выходы каналов 3. формирователь сигналов 5 осуществляет формирование анализируемой последовательности импульсных сигналов (представленных нв аходе формирователя 5 пачками тактовых импульсов, причем количество тактовых импульсов в каждой пачке определяется длительностью импульсного сигнала, соответствующего данной пачке) для каждого канала измерения, кроме первого. Так квк в числе анализируемых импульсных сигналов в каждом должны бьгть включены лишь те импульсные сигналы, которые в соответствующей им пачке тактовых импульсов содержат Ф,-ый по счету тактовый импульс, то в каждом каналеимеется счетчик 6, осуществляющий счет тактовых импульсов. В момент прихода о -го импульса на выходе счетчика 6 появляется управляющий сигнал, который поступает на вход счетчика 7 и в последующий канал.10 15 нению промежутков времени. На вход блока 9 с выхода элемента 8 И поступает тн тактовых импульсов, заполнивших с промежутков времени от момента появления каждого гп-го тактового импульса до момента окончания каждого из импульсных сигналов, содержащих 1 т 1-ый импульс, Значение сигнала, соот-ветствуюцего среднему значению промежутков времени . определяется, как З= .Т 3 Количество 0 тактовых импульсов, поступающих нв вход бпока 9, определяется элементом 8 И, нв один из входов которого с выхода счетчика 6 поступают тактовые импульсы, а на другой вход с выхода счетчика 7 поступает управляющий сигнал, определяющий то время, в течение которого тактовые импульсы с выхода счетчика 6 могут поступать на вход элемента 8 И. В блоке 4 вычисляется средняя длительность импульсных сигнвпов эа время измерения; подсчитывается общее количество г импульсных сигнвпов в исследуемой последовательности импульсных сигналов, поступающих в блок 4 с выхода преобразователя 1, подсчитывается общее количество Ч тактовых импульсов, поступающих на вход блока 4 с выхода преобразователя 2, и вычисляется х: М/г - средняя длительность импульсных сигнвпов. Вычисление одномерного начального момента соответствующего порядка осуществляется 20 25 30 35 45 50 55 Количество управляющих сигналов Ф завремя оценки исследуемого случайногосигнала подсчитывается в счетчике 7.Если в первом канале нв вход счетчика6 поступают пачки тактовых импульсовнепосредственно с выхода преобразователя 2,то во всех остальных каналахтактовые импульсы в счетчик 6 приходят с выхода формирователя 5. Приэтом в счетчике 6 подсчитываютсятактовые импульсы топько тех пачектактовых импульсов, которые содержат111-ый по счету тактовый импульс в анализируемой в предыдущем по счету канале последовательности пачек тактовыхимпульсов. В блоке 9 вычисляется среднее (за время измерения) значение промежутков времени й от момента появления Ъ-го тактового импульса до момента окончания импульсного сигнала, содержац;его данный 1 п -ый импульс. На вход блока 9,подяпоченный к выходу счетчика 7, приходит управляющий сигнал, соответствуюший количеству с 1 , подлежащих усред7 73472 во всех каналах 3 измерения. В первом канапе вычисляется начальный момент 2-го порядка, во втором канале - начальный момент 3-го порядка, и твк даее . вплоть до (к)-го канала, в котором 5 вычисляется начальный момент к-го порядка.Вычисление одномерного начального момента осуществляется в каждом канале блоком 10, На вход каждого блока 1 О 10 с выхода блока 4 поступает сигнал, соответствующий Х - средней длительности импульсных сигналов. На другие входы блока 10 приходят сигналы с выхода блоков 9, соответствующие й15 средним значениям промежутков. времени. Причем на вход блока 10 первого канала приходит лишь один сигнаs, соответствующий Ж, с выхода блока 9 первого канала, на два входа блока 10 второ20 го канала приходят двв сигнала, один, соответствующий М 4 , с выхода блока 9 первого канала, второй, соответствующий с выхода блока 9 второго канала, и т.д. Наконец, ко всем (к) основным25 входам блока 10 (к)-го канала с вьеходов блоков 9 каждого (к)-го канала поступ д сигнал 1 ф 4 ф(к) .30В блоке 10 первогоканала 3 вычисляется Х =1 М 4 Х; в блоке 10 второго канала 3 вычисляется Х= дl, М, Х; в блоке 10 третьего канвsа 3 вычисляет- ся Х 4-2%Ж Ж 5 х, .35В блоке 10 (к) -го канала 3 вычисляет ся Х 2 й, 9")ф,.где х .х Х Х одномерные начальные моменты 2-го, З-го, 4-го. к-го порядка соответственно. 40Упрощение устройства, по сравнению с известным, достигается зв счет исключения необходимости генерирования вспс мОГвтельнОГО случвйнОГО сиГнвпа и Воз 45 ведения исследуемого сигнала в (к)-уюстепень.формула изобретения50 1 8устройства, в него введены блок,определения среднего значения и (к) каналов оценки начальных моментов, при этомвыход преобразователя амплитуда-временный интервал подключен к первому входу блока формирования среднего значения,второй вход которого обьединен с первымк входами всех каналов оценки начапькых моментов и соединен с выходом пре-образователя временной интервал-код, вьеход блока формирования среднего значения подключен ко вторым входам всехканалов оценки начальных моментов, выход каждого из каналов оценки начальных моментов, кроме последнего, соединенс третьим входом последующего каналавс.помогатапьный выход каждого из которых подключен к вспомогательным входам последующих каналов,2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю-щ е е с я тем, что каждый из (к) каналов оценки одноименных начальных моментов содержит счетчик импульсов, счетчик временных интервалов, элемент Иблок определения среднего значения,блок умножения и, кроме первогоканала, формирователь сигнала, приэтом вход счетчика импульсов впервом канале является входом канала,а в остальных каналах подключен к вы.ходу формирователя сигнала, первый и.второй входы которого являются соответственно первым и третьим входамиканала, первый выход счетчика импульсов соединен со входом счетчика временных интервалов и является выходом канала, второй выход счетчика импульсовподключен к первому входу элемента И,второй вход которого соединен с первымвыходом счетчика временных интервалов,второй выход которого подключен к первому входу блока определения среднего значения, второй вход которого соединен с выходом элемента И, выход блокаопределения среднего значения обьединенс одним из входов блока умножения иявпяется дополнительным выходом канъпв,другие входы блока умножения, числокоторых определяется номером канала,являются дополнительными входами кана 1, Устройство для определения одномерных начальных моментов к-го поряд- ка случайного сигнала, содержащее преобразователь амплитуда-временный интервал, выход которого подключен ко входу 55 преобразователя временный интервал-код, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышени. точности и упрощения лв,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 418865, кл. 6 06 У 3/00, 19722, Мирский Г. Я. Лппарвтурное опрьделение характеристики случайных процессов. М"Энергия" 1972, с, 223.226/13 Тираж 751 НИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская Подписноеа СССР б. иап ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель Л. Грж орьян-Чтенкактор Ю, Петрушко Техред Я. Бирчак Корректор Е. Папп