Устройство для определения интервалов стационарности случайного процесса

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез Соаетс ямаСо 4 манистюесннкРаспуфпмн оц 935983(5)М. Кл.б 066 7 У к удараееввй кемктвтВОРаюм нзебуетевкЯн еткрмткЯ 23)ПриоритетОпубликовано 16.06.82, Бюллетень Рй Дата опубликования описания 15.06,8, А, фуквповс)Г 72) Авторы изобретения В. Адерюснн нк 7) Заявител 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕРВАЛОСТАЦИОНАРНОСТИ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА и Е 2Изобретение ожосится к вычиспнтепт нпя участков стацнонвркоспт в псспедуной технике, н может найти применение емом нктерввле, так как вероятность кх црн определении статческнх характерно- опредепення зависят от обьема выборки, тнк случайных процессов. Устройство а в рассматрнввемом устройстве мнннпреднаэнвчено дкя опредвпекня нктерва- мвпьное н максимальное значения распреов стационврностп прн пронэвопьном деленян сернй рассчктанкые нв заданныйскредепеннн исследуемого случайного обьем выборки, в бпок задания начапьнык процесса. усповнй вносятся заранее.Известно ус 1 ройство дпя определения Известно устройство дпя опредепення характеристик случайных процессов, со- характеристик спучайкьж процессов, оо держащее блок задания начальных усподержащее доцопннтепьно блок зацомпна внй, блок управления, погнческнй бпок . ння. Это устройство дпя оцредепения разрешения срввнення, блок сравнення, стационарностн случайного цроцесса, бпок формнрованпя н блох анапнэа гнцэ- ревлнэувт критерий нкверсай 2 . теэы. дто устройство реализует непера- Однако нзвесчным ус 1 ройством ке мезрическнй способ еценнввнкя - критерий возможно опредепенне интервалов ста 1серий. йо начала измерений в бпок зада- ционврност спучайного процесса на эа ння начальных условий цредваритепько данном интервале, поскопьку в бпоае вводятся среднее значение вквпнзкруемогозадания начапьныс усповпй заранее эа процесса нв выборке эаданногт обьема, цисывается значенне мкнимапьнао н а также минямапькое н максимальное максимального чнспа инверсий на эаданэначення распределения серий 1 . ной выборке спучайного процесса. ПэОсновным недостатком известного усе- атому устройство поэвопяет опредепнть ройства является невозможность выделе- топько стационарность процесса на задак3 ОЗном участке, но ке позволяет определитьинтервалы стацвонарноств внутри этогоучастка,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности в содержанию решаемой технвческой задачи амяетсяустройство для определения стацвонарности случайного процесса, содержащееблок задания начальных условий, подключенный выходом к входу блока сравнения,другоМ вход которого связан с входомустройства, выходы блока сравнения. соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика, выходы которогоподключены к одному из входов соответ- .ствующих элементов И, другой вход которых присоединен к выходу генераторасинхровмпульсов, выход схем И поаапочен к соответствующему входу блокасравнения, служащего для анализа гипотези одному вз входов элемента ИЛИ, выходкоторого связан со входом формирователясовпадений, выход последнего присоединен к упрамяющему входу реверсивногосчетчика. Перед началом работы в блокзапоминания ваяальных условий цредварительно записывается число, равноематематическому ожиданию анализируемого случайного щ эцесса, по отношениюк которому определяется число инверсий З 1. 598 З 4 введены два счетчика, регистр, аналоговый блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, комцараторы в блок формированвя пороговых напрюкенвй, первыйВ второй входы которого ямяютса софответственно Вторым В третьим входамвустройства, а третий вход соединен с выходом первого счетчвка, счетный входкоторого обьеданен с управляющим входом 16 аналогового блока памяти и поаипочек к первому выходу генератора синхровмпуль : сов, информационный вход аналогового блока памяти соединен с выходом ключа, а установочные входы аналогового блока М памяти объединены с установочным кходом первого счетчика в подключены к первому входу блока сравнения, выход первой ячейки аналогового блока памят соединен с первыми .входами компарато; ров, вторые входы которых:подключены к выходам соогзетствующих ячеек, кромепервой, аналогового блока памяти, выходыкомпараторов соединены с установочнымивходами соответствующих разрядов регисзра, управляющий вход которого соединен с вторым вькодом генератора свн хроимпульсов, выход регис 1 ра подключен к входу второго счетчика, выходы кото рого через цифроаналоговый преобразований тель соединены с первым входом блока сравнения, второй и 1 ретвй вхоаа,которого подключены соо 1 зетственко к ервому ивторому выходвм блока формиро валия пороговых напрюкений.Блок формировании пороговых нащивке квй содержит два сумматора, истофюв постоянного кацряжения, масштабный усвНедостатком этого устройства ямя-. ется несостоятельность принятия решения . о стационарности процесса, поскольку око зависит от обьема выборки. Кроме того, введение в блок запоминания начальных условий математического ожидания ис следуемого процесса предполагает знание его иэ априорных сведений об этом. процессе. Поэтому устройство непригодно для классификации в соответствии с теотом стацпонарности процессов, в которых отсутствуют априорные сведения.Вяь изобретения - повьыение точности првнятвя решения о стационарности исследуемого. случайного процесса ка ре- ализации произвольного обьема выборки и, кроме этого, также обеспеченве возможности определения интервалов стацвонарности внутри этого обьема.Постайюенная цепь достигается тем, что в ус 1 ройство для определения интервалов стационарноств случайного цроцеоса, содержащее генератор синхровмпульсов, первый выход которого соединен с управляющим входом ключа, Внформацвонный вход которого являетса первым входом устройства, и блок сравнения,литель, блок извлечения квадратного вор ня, цифроаналоговый преобразователь и 40два блока умножения, первые входы которых ямяются соответсззенно первыми вторым входами блока .формированияпороговых нацрюкений, третьим входомкоторого является вход цифроаналоговогопреобразователя, выход котора о подклю.чен к входам блока извлечения квадраткого корка В масштабного усвлвтэлярвыход которого цодваочен к первым входам сумматоров, вторые входы которыхподключены к источнику постоянного нап фз раженва, 1 ретъв входы первогои второгосумматоров соединены соотзетственно свыходамв первого в второго блоков умножеквя, вторые входы которьи обьеюнены в .подключены к высоду блока иэээ влечения квадратного корка, выходы сумматоров авляютса соответственно первымв вторым выходами блока формированияпороговых напряжений.и и Ф =. 2 Р . О (Ч;Ч ), т=1 =1 и тф 3где Если 5 9На чертеже приведена структурная касема устройства.%;игнвл с выхода 1 устройства пос тупает на ключ 2, управляемый генератор 3 синхроимпульсов, Кроме этого, устройство содержит первый счетчик 4. импульсов, регистр 5 памяти, компараторы 6, аналоговый блок 7 памяти, вто рой,счетчик 8 числа инверсий, цифроана логовый преобразователь 9, блок 10 сравнения, блок 11 формирования пороговых напряжений, имеющий входы 12 и 13 и содержащий блоки 14 умножения и 15, сумматоры 16 и 17, источник 18 постоянного напряжения, цифроаналоговый преобраэомтель 19, блок 20 извлечения .квадратного корни, масштабный усилитель 21.Устройство реализует следующий ал горитм оценки стационарности случайного процесса. формируется сумма инверсий членов неупорядоченной статистической выборки случайного процесса Ч(Ц 4,Ч 17 У М;,ч)- Ю 11 5 И - число поступивших значений выборки. Значение суммы числа инверсий ЦИ) сравнивается с дорогами, которые определяются следующим образом. При заданной ошибке первого рода проверки гипотезы на стационарность с(,значения порогов равныгдето и Г - процентные точки би1-Йноминального распределения. С ФСЖ-С(И), (3) то принимается решение о стационарнооти выборки Ч ( ) случайного процесса1(Ф) . Если же это условие вероятностине выполняется, то с вероятностьюошибки первого рода А. выборка признается нестационарной. 35983э. В этом случае, если (и)Сд.й)тренд возрастающий; Г(и) 7 С 1(и)- трендубывающий. формирование значений поргов в соответствии с (2) обеспечиваетпостоянство ошибки первого рода на любойдлине выборки. Кроме этого, формула короче в соответствии с правилом 12) и,производя сравнение числа. инверсий сначала формирования выборки до момента Й невыполнения условия (8), можно определить участки стационарности.Эта задача решается в устройствеследующим образом.Реализация случайного процесса ф И со входа 1 устройства поступает на одинвход ключа 2, на другой вход которогоот генератора 3 синхроимпульсов поступают импульсы с частотой следования 1 одти же импульсы поступают и на вход 2 о. счетчика 4, который считает их число.При наличии синхроимпульсов на входеключа, на его вьжоде образуется сигнал,равный значению выборки У) случайного процесса Ч , которая поступа ет на вход аналогового блока 7, которыйвыполнен, например, на элементах с постоянной зарядовой связью. Число раэрядов запоминающего регистра равно ИЗначение поступившей выборки сначала Зп 1 эаписывается в первом разряде, а под .воздействием синхроимпульсов последо,вательно переносится в старшие разряды,освобождая место для записи синхроимпульса, в первом разряде регистра 5записывается значение.у 1и все оотальныераэряды пусты, а через интерваливремениТ= зг в регистре (начиная сТОмладшего разряда) записывается вся 40 .выборка ЪМА 1 Ьи),- М Ь)С приходом синхроимпульса одновременносодержимое разрядов поступает на входысхем сравнения, где производится ихсравнение и формирование инверсии 0(У 1 Ъ 4При каждом цикле сравнения содержимое первого разряда регистра 7 сравнивается с содержимым остальных разрядов.Если Ч 7 У , то. компаратор 6 вырабатывает ф 1 ф Ч - содержимое старшего разряда), в противном случае - "Оф. Поэтому закон формирования инверсий компараторами 6 соответствует правилу 1 1)даже при проведении сравнения содержимого первого разряда с разрядами, в которых значения еще не записаны. Значения ю 1 ф или ф 0 ю поступают в один изразрядов регистра 5. На управляющийвход этого регистра от генератора 3 пос 7 0389838тупают синхроимпульсы с частотой И Ц: 8 готов к записи очерейкых функций инпод воздействием которых содержимое версий.регис 11 ра памяти выдается на счетчик 8.Так как частота содержания описываемо Процесс формировании инверсий в эа го регистра 8 в И раз выше частоты % висВ.остй ото,текущего числа выборок, выборок; то к моменту прихода роведе . поступивших ва аналоговый блок 7, нрония следующего цикла сравнении регистр иасодит в соответствии с.таблицей.Ф11 935983 12Таким образом, счетчик числа инвер- где И - число зафиксированное счет- сий с начала работы устройства до про чиком перед его сбросом.веления Ивыборок из И считает теку Введение новых блоков и связей шее число инверсий между ними позволяет повысить точность.чПреобразователем 9 это число преобразуется в напряжение и выдается навход блока 10, где оно сравниваетсяс текущими порогами С 1 и ) и Ся.Ь,),Задачу вычисления текущих С(И 1) иС (.И ) выполняет блок формированияпороговых напряжений 11, который функционирует следующим образом. Числоимпульсов, сосчитанное счетчиком 4,поступает на вход преобразователя 19,ца выходе которого образуется пропорциональное значению И: напряжение. Это,Ьнапряжение подается на входы блока 20 и масштабного усилителя 21 скоэффициентом усиления К=1/2. Напряжение с выхода блока 20, пропорциональное-и , подается на один иэ входов блоковумножения 14 и 15 на другой вход которых поступает напряжение, пропорциональное значению А и -+ , соотвеэ 2.ственно со входов 2 и 13, На выходеблоков 14 и 15 образуются напряжения,пропорциональные соответственно - ,lйиГи которые подаются на входы,-Г;сумматоров 16 и 17 соответственно. Надругие входы сумматоров подаются напряжения с выхода усилителя 21, пропорциональные - и напряжение 1 В от источи;2ника 18 постоянного напряжения. На выходе сумматоров 18 и 17 образуютсясоответственно значения текущих пороговС 1 И) и СИ 4.Если условие стационарности 3) выполняется, то на выходе блока 10 напряжение отсутствует,При нарушении условия стационарности выходное напряжение блока анализагипотез сбрасывает счетчик 4 и стирает сигналы, расписанные в аналоговомблоке 7, после чего начинается новыйцикл определения интервала стационарности, Знак тренда - выполнение условий4) и (5) определяется блоком 10. Всоответствии с видом тренда сигнал появляется на одном из входов блока анализа гипотез,Величина интервала стационарностиравна4стац рС 250 ходы которого через цифроаналоговыйпреобразователь соединены с первымвходом блока сравнения, второй и третийвходы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блокаформирования пороговых напряжений.2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, блок формирования пороговых напряжений содержит два сумматора, источник постоянного напряжения, масштабный усилитель, блок извлечения квадратного корня, цифроаналоговый пре 1. Устройсво для определения интер валов стационарности случайного процесса, содержащее генератор синхроимпульсов, первый выход которого соединен суправляющим входом ключа, информационный вход которого является первым вхо-, И дом устройства, и блок сравнения, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности при произвольномобьеме выборки, в устройство введеныдва счетчика, регистр, аналоговый блокпамяти, цифроаналоговый преобразователь,компараторы и блок формирования пороговых напряжений, первый и второй,-входы которого являются соответственновторым и. третьим входами устройства, атретий вход соединен с выходом первогосчетчика, счетный вход которого объединен с управляющим входбм аналоговогоблока памяти и подключен к первомувыходу генератора синхроимпульсов, информационный вход аналогового блокапамяти соединен с выходом ключа, а установочные входы аналогового блока памяти обьединены с установочным входомпервого счетчика н подключены к первому 3выходу блока сравнения, выход первойячейки аналогового блока памяти соединен с первыми входами компараторов,вторые входы которых подключены к выходам соответствующих ячеек, кромепервой, аналогового блока памяти, выходы компаратора соединены с установочными входами соответствующих ра:м рядов регистра, управляющий вход которого соединен с вторым выходом генератора синхроимпульсов, выход регистра подключен к входу второго счетчика, вы13 935983 14 образователь и два блока увеожения, которых объединены и подклкяепы к вы первые входы которых являются соответм ходу блока извлечения квадражао корственно первым и вторым входами блока ня, выход сумматоров явапотся сооъформирования. пороговых напряжений, ветствеино первым и вторым выходами третьим входом которого является входблока формирования пороговых папряжецироаналогового преобразователя, выход ний.которого подключен к входам блока иэ- Источники информации, влечения квадратного корня и масштаб- принятые во внимание при экспертизе ного усилителяг выход которого подзипО 1. Авторское свидетельство СССССР чен к первым входам сумматоров, вторые 1 е Ж 453699, кл. 606 Г 7/52, 1973,аа торых подключены к источнику 2, Авторское свидетельство СССР постоянного напряжения, третьи входы Иу 497592, кл. 606 18/36 первого и второго сумматоров соединены 3, Авторское свидетельство Ств СССР соответственно с выходами первого и И 717781, кл. 606 6 7/52, 1978 второго блоков умножения, вторые входы а прототип).935983 оставитень В, Жовинскийехред А,Бабинец Корректор Н. Швыдкая Редактор Т, П а Заказ 4215/ 731 Подписноетвенного комитета ССС Ртений и открытийЖ Зб, Раушскаа наб., д 4 Е иам МВЮЮВ МВЮЮВВВВфВф 54 ТиражВНИИПИ ГосУдаРспо дешв 4 иеобре113035 Москваеааепеиал ППП "Патентф Ужгород, ул. Проектная, 4