Сглаживающее устройство

(7) Киевское геоние Украинского н л. У 39физическое отаучно-исследо- азве очного С: ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ тельского геолого р д института(56) Авторское свидетельство СССР В 762009, кл. 6 06 Г 15/36, 1980.Авторское свидетельство СССР 9 769552, кл. С 06 Г 15/36, 1980. (54) СГЛАжИВАНЩКБ УСТРОйстВО (57) Изобретение относится к области специализированных средств вычислительной т ехники и может быть использовано для аппаратурного анализа реализаций случайных процессов. 1 ель изобретения - повьпюениеточности, Для достижения цели сглаживающее устройство содержит второйрегистр, два коммутатора, блок синхронизации, блок вычисления весовыхкозффициентов и блок определения статистических параметров случайногопроцесса, соединенные между собойв соответствии с решаемой задачей.Это позволяет решать задачу сглаживания путем выделения кусочно-постоянного сигнала на фоне помех засчет настройки на конкретные отрезки реализации входного процесса,4 ил.Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для аппаратурного анализа реализаций случайных процессовЦель изобретения - повышение точности выделения кусочно-постоянногосигнала на Фоне помех эа счет настройки на конкретные отрезки реализации входного процесса.На Фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на Фиг.2 - функциональная схема блока определения статистических параметров случайногопроцесса; на Фиг3 - Функциональнаясхема блока вычисления весовых коэффициентов, на Фиг. 4 - Функциональная схема блока синхронизации,Сглаживающее устройство содержитрегистр 1, в блоков 2 умножения,сумматор 3, блок 4 памяти, ш-разрядный регистр 5, коммутатор 6, блок7 определения статистических параметров случайного процесса, блок 8.вычисления весовых коэффициентов,коммутатор 9 и блок 1 О синхронизации.Блок 7 определения статистических параметров случайного процессасодержит вычитатели 11 и 12, квадраторы 13 и 14, элементы 15 и 16 за"держкн, сумматоры-накопители 17 и18, делитель на (М) 19, делительна (М"1) 20, делитель на два 21,компаратор 22, вычитатели 23 и 24,компаратор 25, входные шины 26-28данных, входные шины 29-31 управляющих сигналов и выходные шины 32и 33.1Блок 8 вычисления весовых коэффициентов содержит входные шины 32и 33, умножитель на два 34, сумматор35, делитель 36, регистр 37, умножитель на два 38, постоянное запоминающее устройство 39, компаратор 40,мультиплексор 41, (щ) умножителей42-47, (1+1 сумматоров 48-50,(к+1) умножителей 51-53, регистр54, вычитатель 55, сумматор 56, вычитатель 57 и делители 58 и 59.Блок 1 О синхронизации содержитвыходные шины 29-31, генератор 60импульсов, В 5-триггеры 61-63, элементы И 64-66, счетчик 67 по модулюМ, счетчик 68 по модулю (М+щ) иэлементы 69 и 70 задержки,Устройство работает следующимобразом.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Отсчеты процесса х 1=1М представляющие собой сумму кусочно- постоянного сигнала у, и случайной помехи ;, поступают в регистр 1, где накапливается исследуемый участок реализации. С разрядных выходов регистра 1 значения х, поступают на входы блока 7 определения статистических параметров случайного процесса, который оценивает степень нестационарности сглаживаемого процесса и, в зависимости от полученного результата, определяет режим работы устройства.В блоке 7 оцениваются дисперсия.г гпомехи б =маисой, Ч, -- Чи показатель нестационарности Ь =максО, Ч.гдем и, ч=Е(, - ),ч=ГМ;, "Мю(х; -х ),На выходах блока 7 формируются сигналы, управляющие работой коммутаторов 6 и 9. Приб =О, что соответствует отсутствию помехи ;, на первом выходе блока 7 появляется сигнал, который, поступая на управляющий вход коммутатора 6, обеспечивает прохождение данных с выхода регистра 1 через первый вход коммутатора 6 на выход устройства беэ обработки. При б ФО осуществляется сглаживание реализации и на первом выходе блока 7 появляется сигнал, вызывающий подключение к выходу устройства второго входа коммутатора 6.В случае а =О исследуемый процесс признается стационарным на заданном интервале. На третьем выходе блока 7 появляется сигнал, который, действуя на управляющий вход коммутатора 9, обеспечивает прохождение на вторые входы блоков 2 умножения с выходов блока 4 памяти фиксированных коэффициентов равновесного осредне 1ния Р, = "-, где ) 0,1,1 с; в=21+1 - число разрядов регистра 5, определяющее ширину окна сглаживания. Если Ь ФО, то на вход блока 8 вычисления весовых коэффициентов подаются значения о и д , на основа 2нии которых вычисляются весовые коэффициентыЬЬ +Ь. я д Р,:",Ь=А+ А -1 А=1+обеспечивавшие интегральную квадратичнув близость сглаженной траектории к истинному сигналу, На третьем выходе блока 7 появляется сигнал, переключающий коммутатор 9 так, что на вторые входы блоков 2 умножения поступают сформированные весовые коэффициенты.Таким образом, на вторые входы блоков 2 умножения поступают весовые коэФфициенты, соответствующие выбранному режиму осреднения. На первые входы блоков 2 умножения поступают текущие значения процесса с разрядных выходов регистра 5. Полученные произведения подаются на входы сумматора 3, на выходе которого получается отфильтрованное значе%ние сигнала у =, Р х;.,поступаю-кщее на выход устройства. С первого выхода блока 10 синхронизации на управляющие входы регистра 1 и регистра 5 поступают сигналы разрешения сдвига, с второго выхода - на управляющий вход блокапоступают сигналы, разрешающие оценку очередного отрезка реализации исследуемого процесса, с третьего выхода - на управлявший вход сумматора 3 поступают сигналы разрешения обработки данных.Блок 7 определения статистических параметров случайного процесса работает следующим образом.При заполнении регистра 1 на входы вычитателей 11 и 12 по шинам 26- 28 поступают поочередно значения входного процесса с первых трех ячеек регистра. По сигналам, поступа" вщим с управляющих шин 30 и 31 на С-входы вычитателей 11 и 12, производится соответственно текущее вычисление разностей х;, -х, и х;-х;. Квадраторы 13 и 14 возводят полученные значения в квадрат, а сумматоры-накопители 17 и 18 на своих выходах в результате формируют соотг"фветственно суммы (х; -х;) ин-(х;-х, . Элементы 15 и 16 за- )в 1держки обеспечивают работу сумматоров-накопителей 17 и 18 после окончания переходных процессов в вычитателях 11 и 12 и умножителях 13 и 14, После заполнения регистра. 1, когдана выходах делителей 19 и 20 уетаиавливавтся соответственно значения Ч и Ч а на выходе делителя21 - величина "/г, компараторы 22 и 25,по управляющему сигналу с шины29 производят анализ оптимальногорежима осреднения. Вычитатели 23 и24 формируют при этом соответственно значения Ч "и Ч -Ч . ЕслиаЧ с - (б =О) то на выходе компара 2тора 22 появляется сигнал, подклю"чающий выход регистра 1 через коммутатор 6 к выходу устройства. ПриЧЧг (6 =О) на выходе компаратора25 появляется сигнал, обеспечивающий подключение выходов блока 4 памяти через коммутатор 9 к вторымвходам блоков 2 умножения. В случаеЧгсЧ сЧ величины б и 6 поступа 9ющие с выходов вычитателей 23 и 24по шинам 32 и 33 в блок 8 вычисления весовых коэффициентов, принима"вт участие в формировании коэффициентов Р, , с помощью которых осуществляется сглаживание исходной реализации.Блок 8 вычисления весовых коэффициентов работает следующим образом.На вход умножителя 34 и первыйвход сумматора 35 по шинам 32 и 33поступают соответственно значения30и 6 так, что на выходе делителя36 формируется значение А. В ПЗУ 39хранятся табулированные значения Ьпри А-А где величина А содержитсяв регистре 37 и определяет точностьаппроксимации зависимости Ь=Г(А)Компаратор 40 сравнивает значениеА, поступающее с выхода делителя 36,с величиной А. В случае АА ком"паратор 40 формирует адресный сиг 40нал, по которому на выходе мультиплексора 41 действует сигнал Ь 2 А,сформированный умножителем 38. ПриАА к выходу мультиплексора 41 подключается выход ПЗУ 39 со значением45 Ь, соответствующим величине А. Умножители 42-47 формируют соответственно значения Ь ,Ь Ь, которые поступают на входы сумматоров48-50 в таких сочетаниях, что напервых входах умножителей 51-53 действуют соответственно сигналы Ь +1,Ь"+ЬЬ"+Ь". На вторые входы умножителей 51-53 поступает значение (Ь)/(Ь+1)(Ь -1), полученноеу арифметическими элементами 55-59. Врезультате на выходах умножителей51-53 и, следовательно, на выходахблока 8 вычисления весовых коэффици5 12ентов Формируются значения коэф -фициентов Р,Р+,1,о ф Ф 1 фф 3 МБлок 10 синхронизации работаетследующим образом.Первоначально триггеры 61-63 исчетчики 67 иЬй устанавливаются внулевое состояние. Генератор 60 формирует серию 2 М импульсов, которыечерез первый выход блока поступаютна управлявшие входы регистра 1 ирегистра 5, Первый же импульс устанавливает триггер 61 в единичноесостояние, следовательно с второговхода элемента И 64 на его выходпроходят импульсы, начиная с второго, Первый импульс на выходе элемента И 64 (второй импульс генератора 60) переводит в единичное состояние триггер 62 и на выходе элемента И 65 появляется серия импульсов генератора 60, начиная с третьего. Й-й импульс генератора 60 черезсчетчик 67 поступает на вход элемента 69 задержки, Таким образом,на шине 30 Формируется серия импульсов, обеспечивающая работу вычитателя 12 и сумматора-накопителя18 блока 7, на шине 31 - серия импульсов для управления вычитателем11 и сумматором-накопителем 17, ана нине 29 - сигналы, управляющиеработой компараторов 22 и 25 и вычитателей 23 и 24 блока 7. Элемент69 задержки обеспечивает работуэлементов 22-25 после того, как срабатывают. элементы 11-, 21. На третьемвыходе блока 10 синхронизации формируется последовательность импульсов для управления сумматором 3.Первый импульс в этой последовательности появляется с приходом (И+в)-гоимпульса с выхода генератора 60.Это достигается тем, что (Й+ш)-йимпульс появляется на выходе счетчика 68 и устанавливает триггер 63в единичное состояние, разрешая прохождение импульсов через элементИ 66. Элемент 70 задержки обеспечивает срабатывание сумматора 3 послетого, как на выходах блоков 2 умножения установятся необходимые значения сигналов, 65797 " Ь Формула изобретени О 15 20 25 30 35 40 45 50 Сглаживающее устройство, содержащее блок памяти, первый регистр, информационный вход которого является входом устройства, группу блоков умножения, выходы которых соединены соответственно с входами сумматора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьппенияточности, оно содержит второй регистр, два коммутатора, блок синхронизации, блок вычисления весовыхкоэффициентов и блок определениястатистических параметров случайного процесса, информационные входыкоторого соединены соответственнос разрядными выходами первого регистра, выход последнего разрядакоторого подключен к информационному входу второго регистра и первомуинформационному входу первого коммутатора, второй информационныйвход которого соединен с выходомсумматора, а управляющий вход первого коммутатора подключен к первому информационному выходу блока определения статистических параметровслучайного процесса, второй и третийинформационные выходы которого соединены с информационными и управляющими входами соответственно блокавычисления весовых коэффициентов ивторого коммутатора, выходы которого подключены к первым входам груп"пы блоков умножения соответственно,вторые входы которых соединены сразрядными выходами второго регистра, первая и вторая группы информационных входов второго коммутаторасоединены соответственно с выходами блока вычисления весовых коэффи"циентов и блока памяти, первый,второй и третий выходы блока синх"ронизации подключены соответственно к входам сдвига первого и второго регистров, к синхронизирующемувходу блока определения статистических параметров случайного процес"са и тактовому входу сумматора, выход первого коммутатора является выходом устройства, гб 7971265797 оставитель З.Сечинаехред АЯравчук Корректор А. Обручар ктор А,Во Тираж 671 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д, 4