Анализатор плотности распределения амплитуд

Гц 903908 Союз Советски кСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕИ ЗОВееЕТЕ Н ИЯк двтоском свиднядьстаю(088,8) ав делам изобретений и открытии(7) Заявител нинградскВ 54) АНАЛИЗАТОР ПЛОТНОСТИ РАСПР АМПЛИТУДИЯ е н и с 20 анализатор требует значипаратурных затрат и априоро классе исследуемых сигС 1.).Однак тельных ных знан налов.Анализатор плотности распределения амплитуд относится к специализированным средствм автоматики и вычис лительной техники, предназначенным для определения вероятностных характеристик случайных процессов в условиях априорно недостаточной информации, например в океанологии, радиофи зике и других областях. Известен цифровой анализатор плот ости распределения амплитуд, содеращий аналого-цифровой преобразоваель, последовательно соединенный с ифровым дискриминатором, рядом схем овладений и канальными -счетчиками, также устройство изменения уровня ализа и матричный коммутатор, соененные с выходом генератора импуль Известен также анализатор с адаптивным выбором диапазона анализа,содержащий устройства выделения ификсации наибольшего и наименьшего,значений сигнала, соединенные черезблоки запоминания с контактными релрежима работы, подключенными черезпотенциометр и блоку анализа (,2.Недостатком анализатора являетсянизкое быстродействие и необходимостьаприорной информации о корреляционныхсвойствах сигнала для задания шагавременной дискретизации,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является циф"ровой анализатор, содержащий входноеустройство (аналого-цифровой преобразователь), соединенное с адреснымвходом запоминающего устройства, инФормационные вход и выход котооогоподключены соответственно к. выходуи первому входу регистра (сумматорауправляющие входы регистра и запоминающего устройства подключены к соот"903908 1 о зо 40 ветствующим выходам блока управлениЯ 131.Недостатком предлагаемого анализа затора является необходимость априорного знания корреляционных или частотных свойств исследуемого сигна. ла для рационального выбора шага временной дискретизации, для чего требуется несколько предварительных этапов вычислений, что снижает быстродействие получения результата обработки,Цель изобретения - повышение быстродействия за счет уменьшения объема априорной информации о свойствах исследуемого сигнала. Эта цель достигается тем, что анализатор плотности распределения амплитуд, содержащий аналого-цифровойпреобразователь, выход которого подключен к адресному входу запоминающего устройства, у которого информационный вход соединен с выходом сумматора, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления,5 а выход соединен с первым вьходомсумматора и выходом анализатора, второй вход сумматора подключен к второму выходу блока управления, введеныблок вычитания, регистр, накапливающий сумматор, регулируемый делитель частоты и блок сравнения, причем первый вход блока вычитания подключен квыходу аналого-циФрового преобразователя, второй вход соединен с выходом регистра, а выход - с информационным входом накапливающего сумматора, выход которого подключен к информационному входу регистра и первому входублока сравнения, выход которого соединен с первым входом регулируемогоделителя частоты, выход последнего подключен к управляющему входу анало. го-цифрового преобразователя и к входу блока управления, а управляющие входы регистра, накапливающего сумматора, блока сравнения и регулируемого делителя частоты подключены к соответствующим выходам блока управления.Блок управления содержит триггер управления, выход которого через первый элемент задержки подклюцен к запускающему входу генератора импульсов, первому входу первого элементаИЛИ и управляющему входу счетчика,второй элемент задержки, регистр задания допуска, ключ и коммутатор,содержащий третий элемент задержки,переключающий триггер, четыре элемента И и два элемента ИЛИ, первый выход счетчика подключен ко второмувходу первого элемента ИЛИ, а второйвыход - к управляющему входу ключа,информационный вход которого соединен с выходом регистра задания допус.ка, первый вход триггера управлениясоединен с первым входом переключающего триггера, второй вход которого,вход третьего элемента задержки, первый вход первого элемента И и первыйвход второго элемента И подключенык выходу первого элемента ИЛИ, первый выход переключающего триггера,являющийся первым выходом блока управления соединен со вторым входомпервого элемента И и первым входомтретьего элемента И, а второй выходпереключающего триггера подключен к первому входу цетвертого элемента И второму входу второго элемента И, выход третьего элемента задержки соеди-,нен с вторыми входами третьего и чет.вертого элементов И, выходы первогои четвертого элементов И подключенысоответственно ко входам второгоэлемента ИЛИ, а выходы второго и третьего элементов И - ко входам третьего элемента ИЛИ, вход блока управпения соединен с информационным входом счетчика и входом второго элемента задержки, выход которого является вторым выходом блока управления,третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно квыходам второго и третьего элементовИЛИ, пятый выход блока управления подкпючен к выходу генератора импульсов,На фиг. 1 приведена функциональная схема анализатора плотности распределения амплитуд; на Фиг. 2 - структурная схема блока управления.Анализатор содержит аналого-цифровой преобразователь 1, запоминающее устройство 2, сумматор 3, блок ч управления, блок 5 вычитания, регистр б, накапливающий сумматор 7,блок 8 сравнения и регулируемый делитель частоты 9, Информационный вход аналого-цифрового преобразователя 1 является входом анализатора, управляющий вход подключен к выходу регулируемого делителя 9 частоты и входу блока ч управления, а выход соединенс первым входом блока 5 вычитания и адресным входом запоминающего устрой.ства 2. Выход запоминающего устрой5 90330 "тва 2 подключен к входу сумматора 3 и к выходу анализатора, информационный вход соединен с выходом сумматора 3, а управляющий вход подклюцен к первому выходу блока 4 управления, 5 Второй вход блока 5 вычитания соединен с выходом регистра 6, а выход подключен к выходу накапливающего сумматора 7. Первый вход блока 8 срав нения соединен с выходом накапливаю в щего сумматора 7 и с входом регистра 6, а выход подключен к первому входу регулирующего делителя частоты 9,Управляющие входы сумматора 3, д регистра 6, накапливающего сумматора 7, олока 8 сравнения и регулируемого делителя 9 частоты соединены с соответствующими выходами блока управления. 20Блок 4 управления содержит генератор 10 импульсов, сцетчик 11, триг гер 12, управления, первый и второй элементы задержки 13 и 14, первый элемент ИЛИ 15,регистр 16 задания до пуска, коммутатор 17, состоящий из переключающего триггера 18, элементов И 19 и 22, элементов ИЛИ 23 и 24, элемента задержки 25 и группу ключей 26. 30Анализатор работает следующим образом.По команде блока 4 управления устанавливаются в нулевое состояние за-з поминающее устройство 2, сумматор 3, регистр 6 и накапливающий сумматор 7, а регулируемый делитель 9 частоты устанавливается в начальное состояние.Предлагаемая вычислительная про-. що цедура основана на выполнении следующих условий корректировки параметров обработки случайных сигналов с априори неопределенными свойствами45На практике экспериментатору известны, как правило, лишь некоторые корреляционные свойства исследуемых сигналов, например, оценка интервала корреляции Го, Поэтому, задавая шаг о дискретизации Ьг ЬО, по известным соотношениям определяют требуемый объем некоррелированной выборки для обеспечения заданной статистической точности оценки и(х).55В анализаторе регулирование шага г для обеспечения некоррелированности отсчетов осуществляется в виде про цедуры из следующих операций. Известно теоретическое тожество Мх(г,) -МГх(г)3 = о,которое из-за ограниченного объема выборки Исю на практике не выполняется, т, е. имеется некоторое теку. щее значение=6 х(г) - Лх(г 1 Д7 ОПоэтому задается мера близостик тождеству АИ Ф 0 в виде некоторогопорогового напряжения сравнения,Сравнивая в процессе обработкисигнала значения Ь-Е и Ь можноиспольэовать результат их сравнениядля корректировки шага выборки Ь г.Так как при некоррелированной выборке статистическая погрешность определения математического ожидания за"висит от дисперсии исследуемого сиг"нала и от объема выборки, а при кор"релированной выборке еще и от значений (характера) корреляционной функ"ции на интервале дискретизации, торегулируя шаг дискретизации, при заданном объеме выборки обеспечиваетсянекоррелированность отсчетов, благо -даря чему минимизируется статистическая погрешность.Аппаратурно эта последовательностьопераций реализуется следующим образом,. Из выборок исследуемого процессах(г ), поступающих с выхода аналогоцифрового преобразователя 1 в первомцикле работы с начальной частотойдискретизации, в накапливающем сумматоре 7 формируется оценка среднегозначения Й. Во втором цикле работыланализатора оценка щ 1, переписываетсяв регистр 6, накапливающий сумматор7 сбрасывается в нулевое состояниеи по тому же объему выборок в накап"ливающем сумматоре 7 определяетсяоценка среднего значения грубо центрированного в блоке 5 вычитания сигнала.По истечении заданного объема еы"борки, оценка среднего значения грубоцентрированного сигнала ЬгЕ сравнивается в блоке 8 сравнения с заданнымпороговым значением Ьи, поступающимиз блока 4 управлени Гсли Ь-е 7 Ьцто блок 8 сравнения формирует командуна уменьшение коэффициента делениярегулируемого делителя 9 частоты,благодаря чему увеличится период Д 1запуска аналого-цифрового преобразователя 1 по сравнению с величинойСо, поступающей на регулируемый делитель 9 частоты из блока 4 управления. 5Одновременно, в каждом цикле обработки запоминающего устройства 2 спомощью сумматора 3 и блока 4 управления формируется оценка плотностирасгределения вероятностей Ы(Х) . Эта 10оценка формируется по классическомуалгоритму: каждая очередная выборкавызывает содержимое соответствующейячейки запоминающего устройства 2,к которому в сумматоре 3 блок 4 уп-. 1%равления добавляет единицу и вновьзаписыв.1 ет новое значение в ту жесамую я ейку.После двух таких циклов работыанализатора начинается новый цикл с 20той лишь разницей, что регулируемыйделитель 9 частоты не устанавливается в начальное состояние,Блок 4 управления работает следующим образом, 25В начале работы анализатора подается команда "ПУО(", срабатываеттриггер 12 управления, "станавливаяпереключающий триггер 18 в нулевоесостояние, Затем церез промежуток 30времени, определяемый элементЬм 13задержки, устанавливается в нулевоесостояние счетчик 11 и производитсязапуск генератора 1 О импульсов. При,этом, от импульса с выхода элементаИЛИ 15 устанавливается;в единичноесостояние переключающий триггер 18,Благодаря этому элементы И 19 и 21открываются и пропускают соответственно задержанный и незадержанный импульсы с триггера 12 управления через,элементы ИЛИ 23 и 24 на управляющие входы регистра 6 и накапливающего сумматора 7. В результате происходит обнуление накапливающего сум-матора 7 и запись его содержимого врегистр 6.После И тактов работы в накапливающем сумматоре 7 сФормируется оценкалсреднего значения п, и импульсом спервого выхода счетчика 11. через элемент ИЛИ 15 опрокинется триггер 18,Благодаря этому откроются элементыИ 20 и 22,и задержанньф и незадержанный импульсы поступят теперь уже соответственно на управляющие входы накапливающего сумматора 7 и регистра6. В результате чего в регистр 6 залпишется оценка среднего значения 1 п,а накапливающий сумматор 7 обнулится. Таким образом коммутатор 17 поочередно меняет последовательность управления регистром 6 и накапливающим сумматором 7.В каждом нечетном цикле триггер 18 вырабатывает команду на обнуление запоминающего устройства 2, в котором в каждом четном цикле формируется оценка плотности распределения,После прохождения 2 И выборок счетчик 11 импульсом с второго выхода открывает ключ 26, пропуская код порога Ь И с регистра 16 задания допуска на вход блока 8 сравнения.В каждом такте работы анализатора импульс с элемента 14 задержки прибавляет единицу к содержимому сумматора 3. После подачи команды "Останов" работа анализатора прекращается,Анализатор работает циклически. После того, как оценка среднего значения грубо центрированного сигнала Ь-.Е станет меньше порогового значения Ьп, полученная в запоминающем устройстве 2 оценка плотности вероятностей может считаться достоверной, так как в этом случае она будет получена по практически некоррелированной выборке.Следовательно, задавая Ьи исходя из допустимой погрешности определения оценки плотности распределения и я предположении некоррелированности отсчетов, а затем сравнения значения Ь и с Ь 1 ЕК , получаемом в общем случае при коррелированности отсчетов, в предлагаемом анализаторе производится автоматическое регулирование шага дискретизации исследуемого сигнала, т. е, автоматицески учитывается текущая информация о свойствах сигнала,Формула изобретенияАнализатор плотности распределения амплитуд, содержащий аналогоцифровой преобразователь, первый вход которого является входом анализатора,. а выход соединен с адресным входом запоминающего устройства, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, а выход подключен к первому входу сумматора и к выходу анализатора, блок управления, первый и второй выходы которого соединены с управляющим входом запоминающего устройства и с вторым входом9 903908 10сумматора соответственно, о т л и - задания допуска, первый вход триггера ч а ю щ и й с я тем, что, с целью управления соединен с первым входом повышения быстродействия, в него вве- переключающего триггера, второй вход дены блок вычитания, регистр, накап- которого, вход третьего элемента заливающий сумматор, блок сравнения и 5 держки, первый вход первого элемента регулируемый делитель частоты, при- И и первый вход второго элемента И чем первый вход блока вычитания сое- подключены к выходу первого элемен" ,динен с выходом аналого цифрового та ИЛИ, первый выход переключаю- преобразователя, второй вход подклю- щего триггера, являющийся первым выйен к выходу регистра, а выход соедиО ходом блока управления, соединен со нен с информационным входом накапли- вторым входом первого элемента И и вающего сумматора, выход которого первым входом третьего элемента И, соединен с первым входом блока срав- а второй выход переключающего тригнения и информационным входом регист. гера подключен к первому входу цетра, выход блока сравнения подключен 1 вертого элемента И и второму входу к первому входу, регулируемого делите- второго элемента И, выход третьего ля частоты, выход которого соединен элемента задержки соединен с вторыми с выходом блока управления и с управ" входами третьего и четвертого элеменляющим входом аналого-цифрового пре- тов И, выходы первого и четвертого образователя, а управляющие входы реэлементов И подключены соответствен" гистра, накапливающего сумматора, но ко входам второго элемента ИЛИ, а блока сравнения и регулируемого де- выходы второго и третгего элементов лителя частоты подключены соответ- И - ко входам третье;о элемента ИЛИ, ственно к третьему, четвертому, пя- вход блока управления соединен с интому и шестому выходам блока управ% формационным входом счетчика и входом ления., второго элемента задержки, выход ко"2. Анализатор по и. 1, о т л и - торого является вторым выходом блока ч а ю щ и й с я тем, что блок управ- управления, третий и четвертый выходы ления содержит триггер управления, блока управления подключены соответвыход которого через первый элемент зо ственно к выходам второго и третьего задержки подклюцен к запускающему элементов ИЛИ, пятый выход блэка упвходу генератора импульсов, первому равления подключен к выходу генерато входу первого элемента ИЛИ и управля- ра импульсов.ющему входу счетчика, второй элемент Источники информации,задержки, регистр задания допуска, з принятые во внимание при экспертизе ключ и коммутатор, содержащий третий. Иирский Г. Я. Аппаратурное опэлемент задержки, переключающий триг- ределение характеристик случайных гер, четыре элемента И и два элемен- процессов, И "Энергия", с. 330.та ИЛИ, первый выход счетцика под. Авторское свидетельство СССР ключен ко второму входу первого эле-. в У 381079, кл. С 06 С 7/52, 1973нта ИЛИ а второй выход - к управляю. Курочкин С. С, Иногокамерныем и щему входу. ключа, информационный вход статистические анализаторы. И., Атом- которого соединен с выходом регистра издат", 1968, с. 25 (прототип),903908 л Вых йеЮмруф иа фукаловер Корр Составит Техред М Пожо то едактор Л. Гратилл 3 Заказ в зобр лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектна Тираж ВНИИПИ Госу по делам 3035, МоскеПодписнонного комитета СССРтений и открытийРаушскав наб д.